فهرست مطالب

فصلنامه روشهای هوشمند در صنعت برق
پیاپی 61 (بهار 1404)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • زهرا حیدران داروقه امنیه، سید محمدجلال رستگار فاطمی*، مریم رستگارپور، گلناز آقایی قزوینی صفحات 1-28

    در سال های اخیر با گسترش و موفقیت شبکه های کانولوشنی، موضوع یادگیری عمیق بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که شبکه های کانولوشنی شامل لایه های زیادی هستند، یادگیری بهینه لایه های شبکه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله، مدل جدیدی به نام چهار-جریان، با هدف کمک به خطی کردن فضای داده از طریق تبدیل عدم تشابه بازنمایی ارایه و تاثیر این تبدیل روی طبقه بندهای استاندارد برای داده های مصنوعی و تصاویر سیفار-10 بررسی و دو مدل مبتنی بر پیش پردازش داده با تبدیل عدم تشابه بازنمایی و فیلترهای سوبل و آشکارساز لبه تحلیل شده است. مدل چهار-جریان به دلیل بالا رفتن تعداد پارامترهای مدل و به تبع آن ظرفیت شبکه میزان 2/3 درصد افزایش دقت داشته است و اضافه نمودن بازنمایی عدم تشابه در جایی که طبقه بند نتواند با ویژگی های اصلی، تفکیک پذیری بالایی انجام دهد، می تواند تا حدودی با افزودن ویژگی های خطی به تفکیک پذیری کلاس ها کمک کند.

    کلیدواژگان: سیستم کانولوشنی، فضای برداری عدم تشابه، ماتریس عدم تشابه بازنمایی، مرجع، یادگیری عمیق
  • محمدعلی عابدی، افروز حق بین*، فربد رزازی صفحات 29-48

    برای غلبه بر مشکل تخمین کانال در سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه (M-MIMO)، در این مقاله یک طرح تخمین کانال لینک فروسو در ارتباط دوطرفه فرکانسی (FDD) مبتنی بر حسگری فشرده ساختارمند (SCS)، برای کاهش داده آموزشی مورد نیاز پیشنهاد گردیده که توسط آن تنکی مکانی ذاتی کانال های حوزه تاخیر سامانه های چندورودی-چندخروجی انبوه، تقویت می شوند. به همین منظور در ابتدا پس از طرح موضوع روش های مختلف تخمین کانال و بررسی چالش های موجود، با پیشنهاد یک الگوریتم بر پایه الگوریتم حریصانه جستجوی تطابق متعامد (OMP)، به تخمین کانال پرداخته شده است. در این الگوریتم از همبستگی مکانی بین پاسخ ضربه کانال آنتن های مختلف فرستنده برای دقت تخمین کانال استفاده می شود. این همبستگی در زمان تاخیر یکسان مسیرهای تاخیردار تعریف شده است. این الگوریتم تنکی کانال را به صورت تطبیقی به دست می آورد که نافی فرض ایده آل کارهای پیشین مبنی بر در دست داشتن تنکی کانال است. در این صورت این الگوریتم در مواقعی که میزان دقیق تنک بودن کانال مشخص نباشد، کانال را با دقت خوبی تخمین می زند. در نهایت به ارایه شبیه سازی ها که توانایی این روش را در کاهش داده آموزشی مورد نیاز نشان می دهد، پرداخته شده است. شبیه سازی ها نشان می دهند که تخمین کانال پیشنهادی به طور قابل اعتمادی سطح تنکی کانال و مجموعه پشتیبان را نسبت به روش های مشابه به دست می آورد.

    کلیدواژگان: تخمین کانال، تنکی مکانی، چندورودی-چندخروجی انبوه، حسگری فشرده، داده آموزشی موردنیاز
  • مهدی شامخ، روزبه حمزه ئیان*، نجمه چراغی شیرازی، عبدالرسول قاسمی صفحات 49-62
    از آنجایی که اکثر سیستم های رادار دهانه مصنوعی فضاپایه در تفکیک تصاویر، دقتی کمتر از یک متر دارند، پردازش بسیار دقیق داده های رادار دهانه مصنوعی جهت تولید تصاویری با دقت تفکیک بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله، روش هایی برای مدل سازی و شبیه سازی واقعی سیستم رادار دهانه مصنوعی فضاپایه ارایه شده و همچنین داده های خام به دست آمده است. برای شبیه سازی و مدل سازی، مشخصات اصلی سیستم رادار دهانه مصنوعی ماهواره واقعی منعکس شده که مربوط به حالت/دینامیک سنسور، مشاهده هدف، الگوهای پرتو آنتن، خطاهای نشانه روی پرتو آنتن و تولید داده های خام است. آنالیزها بر اساس شبیه سازی انجام شده اثر بخشی روش های ارایه شده را نشان داده است. در شبیه سازی، روش ارایه شده خطاهای فازی القا شده توسط خطاهای نشانه روی پرتو آنتن را جبران سازی می کند. نتایج متمرکزسازی داده های خام، مقدار محاسبه شده دقت تفکیک برد مایل برابر 89/1 متر و مقادیر میانگین دقت تفکیک برد مایل اندازه گیری شده، نسبت لوب بیشینه به لوب کناری (PSLR) و نسبت لوب اصلی به تجمیع لوب های کناری (ISLR) برای فرکانس نرخ بازجویی (IRF) نقطه ای وزن دار نشده در تصویر متمرکز شده به ترتیب، در حدود 94/1 متر، 57/13 دسیبل و 26/10- دسیبل بود. مقدار محاسبه شده دقت تفکیک آزیموت برابر 24/2 متر و مقادیر میانگین دقت تفکیک آزیموت اندازه گیری شده، PSLR و ISLR برای IRFهای هدف نقطه ای وزن دار نشده به ترتیب در حدود 29/2 متر، 57/12- دسیبل و 68/9- دسیبل بود. این نتایج اثر بخشی روش های ارایه شده را نشان می دهند. به عبارت دیگر عملکرد تشکیل تصویر رادار دهانه مصنوعی فضاپایه با استفاده از روش ارایه شده برای داده های خام بسیار خوب است، به طوری که تاثیرات مختلف القا شده از سنسور رادار دهانه مصنوعی واقعی منعکس می شود. بنابراین این نتایج، روش های پیشنهادی برای تشکیل تصویر رادار دهانه مصنوعی فضاپایه را تایید می کند.
    کلیدواژگان: تصویر رادار دهانه مصنوعی، سیستم رادار دهانه مصنوعی فضاپایه، مدل سازی و شبیه سازی
  • حمیدرضا صدر ارحامی، سید محمدعلی زنجانی*، مهدی دولتشاهی، بهرنگ برکتین صفحات 63-78

    آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی (QCA) یک فناوری جدید با سرعت بالا، مصرف توان کم، چگالی بالا و پیچیدگی پایین نسبت به فناوری های قدیمی مانند نیم رسانای اکسید-فلز مکمل (CMOS) است. از طرفی، روش ورودی انتشارگیت (GDI)، یک روش موفق در سامانه های کم مصرف است. این روش باعث کاهش پیچیدگی، کاهش مساحت و کاهش میزان مصرف انرژی در مدارهای طراحی شده با این روش است. این روش، اجرای طیف گسترده ای از توابع منطقی پیچیده را تنها با استفاده از دو ترانزیستور به عنوان بلوک اصلی، امکان پذیر می کند. در این مقاله، بلوک GDI مبتنی بر QCA تنها با 11 سلول پیشنهاد شده که به عنوان واحد طراحی استاندارد، قادر به اجرای توابع اساسی مانند AND، OR، NOT، BUFFER، MUX و XOR برای پیاده سازی مدارهای دیجیتال است. نتایج شبیه سازی توابع، توسط نرم افزار QCADesigner در فناوری 18 نانومتر، نشان دهنده عملکرد بهتر سلول هم سطح پیشنهادی است؛ به نحوی که سلول پیشنهادی، 1 سیکل ساعت تاخیر برای اجرای عملکردها دارد. همچنین تحلیل میزان مصرف انرژی و توان مصرفی مدارهای طراحی شده توسط نرم افزار QCADesigner انجام شده است. 31 درصد کاهش در تعداد سلول ها، 50 درصد کاهش در سطح و 17 درصد کاهش در اتلاف انرژی کل از مزایای طرح پیشنهادی نسبت به طرح های پیشین است.

    کلیدواژگان: آتوماتای سلولی نقطه کوانتومی، توان پایین، فناوری نانو، قطبش، ورودی انتشارگیت
  • سید ابراهیم دشتی*، حسین زارع صفحات 79-96
    با توجه به کاربرد روزافزون محاسبات مه لزوم ارایه راه حل هایی جهت افزایش کارآیی آنها به شدت احساس می شود. بر اساس این مسیله که تعداد دستگاه های لبه ای زیاد است، باید ساز و کاری برای انتخاب این وظایف و تخلیه آن ها به ابر وجود داشته باشد. مسیله مورد نظر برای تصمیم گیری این است که از بین آن دستگاه لبه های موجود برای تخلیه کدام یک از آن ها انتخاب و سپس تخلیه گردد، که این مسیله در زمره مسایل غیر چندجمله ای سخت قرار گرفته و با استفاده از الگوریتم های قطعی به سادگی و در زمان چندجمله ای نمی توان راه حلی مناسب و کارآمد برای آن یافت نمود. در این مقاله برای حل این مساله از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شده است. روش پیشنهادی با تعریف تابع هدف مناسب برحسب تخلیه مناسب بار و توزیع عادلانه وظایف بر روی منابع محاسباتی  کارآیی را نسبت به روش های مشابه بهبود داده است. در مقایسه با روش های دیگر، مانند روش بدون بارگیری، بارگیری کامل به روش ابر و بارگذاری کامل به روش ابر، آزمایش ها و شبیه سازی های گسترده نشان داده اند که روش پیشنهادی موثر است و می تواند استراتژی بارگذاری بهینه را برای کاربران سیار فراهم کند. برای ارزیابی این روش از داده های واقعی پلنت لب استفاده شده و نتایج بیانگر این است که روش پیشنهادی مصرف انرژی را بین 3 تا 10 درصد و زمان اجرای کل نیز بین 5 تا 8 درصد در مقایسه با روش های دیگر کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، الگوریتم تکاملی، پردازش ابری، محاسبات مه، مسئله تخلیه بار
  • فرزاد خواجه خلیلی*، رضا جوکار صفحات 97-110
    در این مقاله، به تشریح میدان های دور و نزدیک یک شناور در محیط نرم افزار تمام موج فناوری شبیه سازی کامپیوتری (CST)  پرداخته می شود. در همین راستا، میدان دور به کمک داده های حاصل از میدان نزدیک پراکنده شده استخراج می گردد. ابتدا به منظور تبیین روش مورد استفاده برای محاسبه میدان نزدیک پراکنده شده، یک ساختار ساده (مکعب فلزی) شبیه سازی می شود. پس از آن، با شبیه سازی تمام موج یک شناور به ابعاد 1/23×20×8/130 سانتی متر مکعب یا 3λ 103×54/1 در فرکانس 5/8 گیگاهرتز از باند ایکس (X)، میدان های دور و نزدیک آن با توجه به روش مذکور محاسبه و گزارش می شود. در ادامه، میدان دور این شناور به کمک داده های موجود از میدان نزدیک پراکنده شده، به دست می آید. مشخصه سطح مقطع راداری این شناور نیز با استفاده از حل کننده مجانبی نرم افزار CST محاسبه می گردد. بیشینه سطح مقطع راداری شناور در فرکانس 5/8 گیگاهرتز برابر با 51/2 متر مربع است. به منظور محاسبه تمامی میدان های الکتریکی دور و نزدیک، از حل کننده حوزه زمان استفاده شده است. سادگی محاسبه میدان دور از میدان نزدیک که در این مقاله ارایه شده، باعث می گردد که بتوان ساختارهای مشابه را نیز با استفاده از همین روش، مورد بررسی و تحلیل قرار داد.
    کلیدواژگان: باند ایکس، سطح مقطع راداری، شناور، میدان دور، میدان نزدیک
  • محمد دهقانیان، امیر بکتاش* صفحات 111-126
    در بسیاری از کاربردها نیاز است تا انرژی الکتریکی به صورت پالسی با سطح ولتاژ بالا به بار منتقل گردد. استفاده از کلیدهای مرسوم مانند نیمه هادی ها به دلیل محدودیت ولتاژ یا سرعت برای این کاربردها مقدور نیست و لذا باید از سلف های اشباع پذیر استفاده شود. این سلف ها در لحظه اشباع مانند اتصال کوتاه عمل کرده و نقش یک سوییچ وصل را بازی می کنند. با طراحی یک مدار تحت عنوان فشرده ساز مغناطیسی پالس (MPC) می توان از این خاصیت برای تولید پالس های ولتاژ با عرض کم و دامنه زیاد استفاده نمود. بررسی ساختار فشرده ساز مغناطیسی پالس در این مقاله اشاره شده و یک الگوریتم برای طراحی آن پیشنهاد شده است. با استفاده از این الگوریتم می توان برای هر کاربرد و با داشتن مشخصات مواد مغناطیسی، یک مدار فشرده ساز کارآمد طراحی کرد. برای نشان دادن عملکرد صحیح الگوریتم یک نمونه مدار فشرده ساز طراحی و شبیه سازی شده است. پالس خروجی مدار مورد نظر برای یک بار مقاومتی 5 اهمی دارای دامنه 500 ولتی و عرض 500 نانو ثانیه ای است. برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که کلیدهای مغناطیسی عملکرد قابل قبولی داشته و الگوریتم پیشنهادی نیز به خوبی در طراحی مدار فشرده ساز موفق است.
    کلیدواژگان: پالس مغناطیس، فشرده ساز، کلیدهای مغناطیسی، مولد توان پالسی
  • محمد فرخ پور، علی سلیمانی* صفحات 127-156
    ارتعاشات در تجهیزات دوار از پدیده های اجتناب ناپذیر است و تحلیل آن برای بررسی وضعیت تجهیز ضروری و مفید است. در یک مجموعه کوپل ژنراتور و توربین آبی، ارتعاشات ناشی از نیروهای دینامیکی هر دو ماشین وجود دارد. به دلیل کوپل بودن توربین و ژنراتور، تحلیل ارتعاشات هر یک از ماشین ها به طور جداگانه نمی تواند همه پدیده ها و رفتارهای دینامیکی را نمایان کند. همچنین تغییر سرعت و گشتاور توربین و ژنراتور بر یکدیگر موثر است، بنابراین نتایج حاصل از تحلیل مجموعه به صورت کوپل به واقعیت نزدیک تر است. در این مقاله مدل سازی دینامیکی مجموعه کوپل ژنراتور-توربین انجام شده و معادلات حاکم به کمک روش های عددی در نرم افزار متلب حل شده است. برای مدل سازی و تحلیل دقیق تر سیستم، سرعت دورانی محور، متغیر در نظر گرفته شده و همچنین اثر ژیروسکوپی و چرخش قوسی نیز در مدل سازی مجموعه لحاظ شده است. با آنالیز فرکانسی پاسخ ارتعاشی مجموعه، فرکانس های موجود در آن استخراج شده و پدیده های دینامیکی مربوط به هر یک مشخص شده اند. نتایج نشان می دهد که پدیده های دینامیکی و ارتعاشی جدیدی در این سیستم وجود دارد. همچنین با توجه به اینکه در مجموعه های واقعی هیچگاه نابالانسی جرمی صفر نیست، نیروی ناشی از آن در مدل سازی در نظر گرفته شده و تاثیر مقدار نابالانسی نیز مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. با توجه به غیرخطی بودن معادلات حاکم بر سیستم، تحلیل ارتعاشات به کمک نمودار صفحه فاز نشان می دهد که در برخی شرایط کاری، رفتار ارتعاشات آشوبناک است. این نتیجه می تواند در پردازش سیگنال های تجربی و طراحی سیستم های جدید مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آشوب، اثر ژیروسکوپی، ارتعاشات، توربین آبی، ژنراتور، چرخش قوسی، نابالانسی
  • امین نظرلو* صفحات 157-176
    از جمله مسایل مهم و در عین حال نگران کننده، آلودگی های زیست محیطی و هدررفت منابع انرژی فسیلی است. به منظور کاهش گازهای گل خانه ای و آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، استفاده از خودروهای برقی امری ناگزیر به نظر می رسد. با افزایش روزافزون خودروهای برقی و درنتیجه تحمیل بار بیش تر به شبکه قدرت، ارایه روشی جدید به منظور کنترل ولتاژ و مدیریت شارژ و دشارژ خودروهای برقی و حداقل سازی تلفات شبکه ضروری است. با این وجود، اجتماع خودروهای برقی در یک سیستم تجمیع کننده و انرژی حاصل از باتری های آنها، یک منبع عظیم ذخیره انرژی را فراهم می نماید. هماهنگی و کنترل مناسب شارژ و دشارژ خودروهای برقی براساس تکنولوژی خودروبرقی به شبکه (V2G)، نه تنها می تواند اثرات نامطلوب ناشی از افزایش نفوذ خودروهای برقی را به حداقل برساند بلکه می تواند سبب بهبود پروفیل ولتاژ شبکه نیز شود. در این مقاله، به منظور کنترل کمیت های متغیر تولید و مصرف، یک الگوریتم جدید با تابع هدف متغیر پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی کنترل ولتاژ نقطه اتصالی (PCC) و مدت زمان شارژ/دشارژ در یک بازه معین، که بستگی به شرایط عملکردی مختلف دارد، به عنوان تابع هدف قابل تغییر در نظر گرفته شده است. همچنین، محدودیت هایی برای وضعیت شارژ (SOC) باتری خودروهای برقی در نظر گرفته شده است. کاهش تلفات شبکه در پیک بار و ایجاد هماهنگی مناسب بین شارژ و دشارژ که منجر به شارژ کامل خودروهای برقی در انتهای سیکل شارژ می شود، از دیگر مزایای استفاده از روش پیشنهادی هستند. شبیه سازی ها برای یک سیستم توزیع 14 باسه IEEE مجهز به تکنولوژی خودروبرقی به شبکه براساس الگوریتم تابع هدف متغیر (VOF) پیشنهادی برای هر دو حالت شارژ و دشارژ با استفاده از نرم افزار شبیه سازی متلب انجام یافته و برای سناریوهای مختلفی ارایه شده است. در نهایت، نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج روش مرسوم مقایسه شده و برتری عملکرد آن به اثبات رسیده است.
    کلیدواژگان: پیک سایی، تولید انرژی توزیع شده، خودروبرقی به شبکه، خودروبرقی، دره زدایی، شبکه به خودروبرقی
  • رضا همتی* صفحات 177-195

    این تحقیق یک مدل پیشنهادی برای بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر در پارکینگ خودروهای الکتریکی ارایه می دهد. در مدل پیشنهادی، تامین انرژی شارژ خودروها، تامین انرژی مزرعه استخراج رمزارز و همچنین تغذیه بارهای حساس شبکه بالادست به صورت 100 درصد توسط انرژی های بادی و خورشیدی انجام می شود و هیچگونه انرژی از شبکه برق دریافت نمی شود. به جای استفاده از یک باطری ذخیر ساز انرژی برای کنترل تغییرات و حتی صفر شدن انرژی باد و خورشید، این فرآیند توسط شارژ و دشارژ بهینه خودروهای موجود در پارکینگ انجام می شود. در حالتی که شبکه وصل باشد، خودروها به صورت کامل شارژ می شوند، مزرع رمزارز با تمام توان به کار خود ادامه می دهد و مازاد توان ایستگاه نیز برای تغذیه بارهای حساس ارسال می گردد. در این حالت، بارهای بحرانی شبکه از دو سمت شبکه و پارکینگ تامین می شوند. در هنگام قطعی شبکه سراسری، بارهای بحرانی شبکه به صورت کامل توسط پارکینگ خودروهای الکتریکی تامین می شوند. در این حالت، دستگاه های استخراج رمزارز یا ماینرها به عنوان یک بار پاسخگو مدل می شوند و برنامه از طریق تغییر انرژی ماینرها و تغییر الگوی شارژ-دشارژ خودروها می تواند تمام خودروها را شارژ کامل نماید، بارهای بحرانی شبکه را بطور کامل تغذیه کند و تا حد ممکن هم به استخراج رمزارز ادامه دهد. با توجه به عدم دریافت انرژی از شبکه، مشکلات مربوط به استخراج رمزارز از طریق انرژی شبکه سراسری مطرح نیست. تابع هدف مدل پیشنهادی مینیمم نمودن تعداد دشارژ باطری خودروها است تا طول عمر باطریها تا حد ممکن کاهش نیابد. در این مقاله از برنامه ریزی خطی ترکیبی عدد صحیح استفاده و مسیله با نرم افزار گمز حل شده است. نامعینی انرژی های بادی و خورشیدی در مسیله لحاظ شده و یک برنامه ریزی بهینه برای شارژ و دشارژ خودروهای الکتریکی تعریف می گردد که بتواند در برابر تمام تغییرات توان انرژی های تجدیدپذیر پاسخگوی سیستم باشد.

    کلیدواژگان: استخراج رمزارز، انرژی تجدیدپذیر، ایستگاه شارژ خودرو الکتریکی، بارهای بحرانی شبکه، خودرو الکتریکی
|
  • Zahra Heydaran Daroogheh Amnyieh, Seyed MohammadJalal Rastegar Fatemi *, Maryam Rastgarpour, Golnaz Aghaee Ghazvini Pages 1-28

    With the expansion and success of convolutional networks, the topic of deep learning has attracted increasing attention in recent years; Since convolutional networks include many layers, optimal learning of network layers is of great importance. In this paper, a new model, called the 4-stream model, is presented with the aim of helping to linearize the data space using representational dissimilarity transformation, and the effects of this transformation on standard classifications for artificial data and Cifar10 images are investigated. Then, two models based on data preprocessing with dissimilarity transform representation and Sobel and Edge Detector filters are analyzed. The 4-stream model increased the accuracy by 3.2% due to the increase in the number of model parameters, and hence the capacity of the network. Besides, adding the dissimilarity representation wherever the classifier cannot perform a high-resolution classification by merely using the main features, can help to increase the discriminability of classes by adding linear features.

    Keywords: convolutional neural network, deep learning, Dissimilarity Vector Space, prototype, Representational Dissimilarity Matrix
  • MohammadAli Abedi, Afrooz Haghbin *, Farbod Razzazi Pages 29-48

    To overcome the problem of channel estimation in massive multiple-input multiple-output (M-MIMO) systems, in this paper we propose a downlink link channel estimation scheme in frequency-division duplex (FDD) based on structured compressive sensing to reduce the pilot required by which Intrinsic spatial sparsity of M-MIMO delay channels are amplified. For this purpose, first, after discussing the different methods of channel estimation and examining the existing challenges, we define our roadmap and propose our algorithm, in which we estimate the channel based on the greedy orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm. In this algorithm, spatial correlation between the channel impulse response of different transmitter antennas is used for accurate channel estimation. This algorithm obtains the channel sparsity in an adaptive way, which negates the ideal assumption of the previous works that the channel sparsity is in hand. In this case, this algorithm estimates the channel with good accuracy in cases when the exact amount of channel sparsity is not known. Finally, we present simulations that demonstrate the ability of this method to reduce the required pilot. The simulations show that the proposed channel estimation reliably obtains the channel sparsity level and the support set compared to similar methods.

    Keywords: Channel Estimation, Compressive Sensing, Multiple-input multiple-output, required pilot, spatial sparsity
  • Mehdi Shamekh, Roozbeh Hamzehyan *, Najmeh Cheraghi Shirazi, Abdolrasul Ghasemi Pages 49-62
    Since most space-based synthetic aperture radar systems have an accuracy of less than one meter in the resolution of images, very accurate processing of synthetic aperture radar data to produce images with high-resolution accuracy is of particular importance. In this article, methods for actual modeling and simulation of the space-based synthetic aperture radar system are presented and the raw data were obtained. For simulation and modeling, the main characteristics of the real satellite synthetic aperture radar system related to sensor mode/dynamics, target observation, antenna beam patterns, pointing errors on the antenna beam, and raw data generation are reflected. Analyzes based on simulations show the effectiveness of the presented methods. In the simulation, the presented method compensates for the phase errors induced by the aiming errors of the antenna beam. The results of the centralization of raw data, the calculated value of the resolution accuracy of the slant range is equal to 1.89 meters. Also, the average values of the measured slant range resolution accuracy, peak side-lobe ratio (PSLR), and integrated side-lobe ratio (ISLR) for the Interrogation Rate Frequency (IRF). An unweighted point in the focused image was obtained around 1.94 m, 13.57 dB and -10.26 dB respectively. The calculated value of azimuth resolution accuracy is 2.24 meters and the average values of measured azimuth resolution accuracy, PSLR, and ISLR for unweighted point target IRFs are 2.29 meters, -12.57 dB and -9.68 dB, respectively. These results show the effectiveness of the proposed method. In other words, the performance of space-based synthetic aperture radar image formation using the proposed method for raw data is very good, so the various effects induced by the real synthetic aperture radar sensor are reflected. Therefore, these results confirm the proposed methods for forming the space-based synthetic aperture radar image.
    Keywords: artificial aperture radar image, modeling, simulation, Space station artificial aperture radar system
  • Hamidreza Sadrarhamii, Sayed Mohammadali Zanjani *, Mehdi Dolatshahi, Behrang Barekatain Pages 63-78

    Quantum-dot cellular automata (QCA) is a modern technology, which has higher speed, lower power consumption, higher density, and lower complexity than conventional technologies, such as CMOS. Moreover, the gate diffusion input (GDI) technique has been successful in reducing complexity, area, and energy consumption in low-power circuit designs. In this technique, a wide range of complex logic functions can be implemented using only two transistors as the main block. In this study, a QCA-based GDI block is proposed using only 11 cells as a standard design unit that can be used to implement basic functions such as AND, OR, MUX, BUFFER, NOT and XOR in digital circuits. QCADesigner simulations of the functions in 18 nm technology indicate the superior performance of the proposed block with only one clock cycle delay in performing the operations. Moreover, the power consumption analysis of the designed circuits is performed using QCADesigner. The advantages of the proposed circuit compared to previous designs are 31% reduction in cell count, 50% smaller surface area, and 17% reduction in total energy loss.

    Keywords: gate diffusion input, Low power, nanotechnology, polarization, Quantum-dot cellular Automata
  • Seyed Ebrahim Dashti *, Hoasain Zare Pages 79-96
    Edge computing is a computing paradigm that extends cloud services to devices at the edge. This processing model refers to technologies that allow computing and storage to be performed on devices at the edge of the network. In this architecture, computing and storage operations take place close to objects and data sources. In order to reduce latency and network traffic between end devices and cloud centers, groups at the edge have processing capabilities, perform a large number of processing and computing tasks, including data processing, temporary storage, device management, decision making, and privacy protection. Since the number of edge devices is large, there must be a mechanism to select these tasks and offload them to the cloud. The problem to be decided is that which one of the available edge devices should be selected for unloading and then unloaded. This problem is classified as one of the hard non-polynomial problems and by using deterministic algorithms simply and in polynomial time, it is not possible to find a suitable and efficient solution for it found.
    Keywords: cloud processing, Fog computing, Offloading, Evolutionary Algorithm, particle swarm optimization algorithm
  • Farzad Khajeh-Khalili *, Reza Jokar Pages 97-110
    In this paper, the far- and near-fields of a vessel are discussed in the full-wave CST software environ ment. In this regard, the far-field is extracted with the help of the data obtained from the scattered near-field. First, to explain the method used to calculate the scattered near-field, a simple structure (metal cube) is simulated. Then, by simulating the full-wave of a vessel with the dimensions of 130.8×20×23.1 cm3 or 1.54×103 λ3 at 8.5 GHz from the X-band, its far- and near-fields were calculated and reported according to the mentioned method. In the following, the far-field of this vessel is obtained with the help of the available data from the scattered near-field. The characteristic of the radar cross section (RCS) of this vessel is also calculated using the Asymptotic solver of the CST software. The maximum RCS of the vessel at 8.5 GHz is equal to 2.51 m2. In order to calculate all near- and far-electric fields, the Time Domain solver has been used. The simplicity of calculating the far-field from the near-field presented in this paper makes it possible to analyze similar structures using the same method.
    Keywords: Far-field, Near-field, Vessel, radar cross section, X-band
  • Mohammad Dehghanian, Amir Baktash * Pages 111-126
    In many applications, it is necessary to transfer electrical energy to the load as a pulse with a high voltage level. Conventional switches such as semiconductors cannot be used for these applications due to voltage or speed limitations, and therefore saturable inductors must be used. These inductors act like a short circuit at the moment of saturation and play the role of a connected switch. By designing a circuit called magnetic pulse compressor (MPC), this feature can be used to produce voltage pulses with a small width and a large amplitude. The study of the structure of magnetic pulse compressor is mentioned in this article and an algorithm for its design is proposed. By using this algorithm, an efficient compressor circuit can be designed for any application and with the characteristics of magnetic materials. To show the correct operation of the algorithm, a compressor circuit sample has been designed and simulated. The output pulse of the desired circuit for a 5 Ω resistive load has an amplitude of 500 volts and a width of 500 nanoseconds. To validate the proposed method, a laboratory sample is made. The results show that the magnetic switches have an acceptable performance and the proposed algorithm is also successful in designing the compressor circuit.
    Keywords: Compressor, magnetic pulse, magnetic switches, pulse power generator
  • Mohammad Farokhpour, Ali Soleimani * Pages 127-156
    Vibrations in rotating equipment are inevitable phenomena and its analysis is necessary and useful to study the condition of the equipment. In a coupled hydroturbine-generator set, the vibrations are caused by the dynamic forces of both machines. Due to the coupling of the turbine and the generator the vibration analysis of each machine separately can not reveal all the phenomena and dynamic behaviors. The change in speed and torque of the turbine and the generator affect each other, so the results of the coupling analysis are closer to reality. In this paper, dynamic modeling of the generator-turbine coupling set is performed and the governing equations of the system are solved using numerical methods in MATLAB software. For more accurate modeling and analysis of the system, the rotational speed of the shaft is considered as variable. The gyroscopic effect and arcuate whirl are also included in the modeling of the set. The frequencies in the vibrations of the set are extracted and the dynamic phenomena related to each are identified. The results show that new dynamic and vibrational phenomena in this system. Also, considering that imbalance mass is never zero, the resulting force is considered in the modeling and the effect of the amount of imbalance mass is also studied and analyzed. Due to the nonlinearity of the governing equations, the analysis of vibrations using phase plane diagrams shows that in some operating conditions, the vibration behavior is chaotic, which can be used in the processing of experimental signals.
    Keywords: Arcuate whirl, Chaos, Generator, Gyroscopic effect, hydroturbine, Imbalance mass, vibrations
  • Amin Nazarloo * Pages 157-176
    The use of electric vehicles (EVs), to reduce greenhouse gases and air pollution caused by the fossil fuel consumption, seems to be an inevitable solution. The increased penetration of EVs imposes a large variable load to the grid. However, the battery of EVs in an aggregator provides a large source of energy storage. Therefore, EVs depending on the charging or discharging modes can act as flexible loads or as flexible energy sources. Then, the proper coordination and control charging and discharging of EVs, using vehicle-to-grid (V2G) technology, not only can minimize the undesirable effects resulting from the increased penetration of EVs, but also can improve the voltage profile. In this paper, a new algorithm with variable-objective function is proposed to control variable quantities of generation and consump tion. In the proposed method, the control of the point of common connection (PCC) voltage in a specific value of a determined permissible range, which depends on different operating conditions, can be considered as a variable-objective function. Moreover, there are constraints to state of charge (SOC) of electric vehicles (EVs) batteries and charging/discharging time. Other advantages of using the proposed method are the reduction of network losses in peak load hours and the establishment of an appropriate coordination between charging and discharging EVs. The simulations of the IEEE 14-Bus distribution system with V2G capabilities based on the proposed variable-objective function (VOF) algorithm are implemented for both charging and discharging modes using MATLAB/PSAT software and tested for the various scenarios. Finally, the results of the proposed method are compared with the traditional method and the merit of that is proved.
    Keywords: distributed generation, Electric Vehicle, grid to vehicle, peak shaving, valley filling, vehicle to grid
  • Reza Hemmati * Pages 177-195

    This research proposes a novel method for utilizing renewable energies in electric vehicle charging stations. In the proposed method, the required energy for charging the electric vehicles, the needed energy for supplying the cryptocurrency mining farm as well as the energy for supplying the critical loads of the upstream grid are afforded by 100% renewable resources, and the electric vehicle parking station (i.e., charging station) receives no energy from the utility grid. In this model, the uncertainty of renewable energies and the mismatch between generation and demand are resolved by optimal charging-discharging of electric vehicles. While the utility grid is available, the electric vehicles are fully charged, the cryptocurrency mining farm continues operation at full capacity, and excess renewable energy is sent to the upstream grid to supply the critical loads. The critical loads are supplied from two directions of the grid and parking station. During an outage or blackout of the utility grid, the critical loads are fully supplied by an electric vehicle parking station. In this situation, the cryptocurrency miners are modeled as a responsive load. In the off-grid operation, the proposed planning manages the energy of cryptocurrency miners as well as the charging-discharging pattern of electric vehicles for reaching two objectives of fully charging all the electric vehicles and fully supplying the critical loads. If there is any surplus of energy, it is used to run the cryptocurrency miners. In the proposed model, since no energy is received from the utility grid, the issues related to cryptocurrency mining are inconsequential. The objective function of the proposed method is to minimize the number of discharge cycles on electric vehicles to avoid battery degradation. The problem is formulated as mixed integer linear programming and solved by GAMS software. The wind and solar energy uncertainty are incorporated in the model and an optimal charging-discharging pattern is designed for electric vehicles to confirm feasible operation under all energy variations.

    Keywords: Critical Loads of Grid, Cryptocurrency Mining, Electric Vehicle, Electric Vehicle Charging Station, Renewable energies