یزدان باتمانی

در پایان‌نامه پیش رو به بررسی و کنترل سطح قندخون در بیماران دیابتی نوع 1 با بهره‌گیری از تئوری فیدبک کمی می‌پردازد. در این پژوهش، هدف اصلی تعیین روشی کارآمد برای کنترل مستمر و دقیق سطح قندخون در افراد دیابتی نوع 1 است. تئوری فیدبک کمی به عنوان یک روش مهم واکنش به متغیرهای نامطلوب سیستم، با اندازه‌گیری دقیق و بازخورد به منظور تنظیم و کنترل بهتر سطح قندخون مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پایان‌نامه شامل مراحل طراحی سیستم کنترلی، انتخاب مناسب پارامترها، ایجاد یک مدل ریاضی معتبر برای سیستم قندخونی، پیاده‌سازی الگوریتم‌های کنترلی و ارزیابی نتایج در شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های عملی می‌باشد. این پژوهش می‌تواند به بهبود کیفیت زندگی بیماران دیابتی نوع 1 و کاهش خطرات مرتبط با نوسانات ناگهانی سطح قندخون در آن‌ها کمک کند. با توجه به محدودیت ها و چالش های روبرو در این پایان نامه تلاش بر طراحی یک کنترل کننده برای کنترل سطح گلوکزخون بیماران مبتلا به دیابت نوع اول می‌باشد.به این منظور با توجه به این که این بیماران با انواع اغتشاشات از جمله ورزش غذا و... مورد تهدید قرار می‌گیرند پس به منظور این که این سیستم دایما در حال تغییر با زمان هستند پس لازم شد که سیستم را در دو حالت بررسی کنیم اولا سیستم را در حالت کلی و جامع برای تمام بیماران کنترلی را به را به روش کنترل تئوری فیدبک کمی طراحی کردیم این کنترل با توجه به این‌که طراحی آن به صورت کامپیوتری است با استفاده از جعبه ابزار مخصوص به یک کنترل کننده جامع رسیدیم حا با توجه به توضیحاتی که در بالا ذکر شده بایستی سیستم را در حالت شخص سازی شده با روش های هوشمند ضرایب به دست آمده از روش اول را به صورت تطبیقی عصبی با شرایط بدن بیمار وفق دهیم و هرلحظه این ضرایب تغییر یابد تا همیشه به عملکرد مطلوب خود دست پیدا کنیم که نتایج بسیار خوبی هم در هردو روش در این زمینه رسیدیم. در نهایت در مقایسه با مطالعات قبلی انجام شده، نوآوری این پایان نامه اجازه دادن کنترل کننده برای اعمال انواع قیدهای برای طراحی از جمله قید پایداری قید ردیابی مرجع قید دفع اغتشاش و قید سیگنال کنترلی همزمان و آپدیت کردن ضرایب در هرلحظه از زمان می‌باشد. به منظورنشان دادن قابلیت های این کنترل کننده گفته شده، عملکرد آن‌ها را در برابر اغتشاش غذا، خطاهای مربوط به اندازه‌گیریدر حسگر گلوکز خون و پمپ تزریق بررسی شده و در نهایت با دو سیستم حلقه بسته دیگر که جدیدا طراحی شده‌اند مقایسه خواهدشد. نتایج حاصل نشان دهنده کارایی سیستم حلقه بسته پیشنهادی را تایید می‌نماید.

ریز‌شبکه‌ها شبکه‌های قدرت کوچکی هستند که از منابع تولید‌ پراکنده، سیستم‌های ذخیره‌ساز انرژی و بار تشکیل شده و در دو حالت متصل به شبکه اصلی و جزیره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‎ منظور‎‎ دستیابی به نیازمندی‌های پایداری و عملکرد در ریزشبکه‌ها ، یک ساختار کنترلی سلسله مراتبی متشکل از چهار سطح: اولیه ، ثانویه ، مرکزی/اضطراری و فراگیر در نظر گرفته شده است. سطح کنترل اولیه از دو لایه کلی داخلی ولتاژ و جریان و لایه خارجی توان تشکیل شده است. در مراجع لایه داخلی تحت عنوان کنترل سطح صفر شناخته شده است. برای کنترل سطح صفر معمولاً از کنترل‌کنندهای مرسوم تناسبی- انتگرالی و یا تناسبی رزونانسی استفاده می‌شود. این کنترل‌کننده‌ها علی رغم محبوبیت زیاد به دلیل سادگی ، دارای زمان نشست طولانی ، فراجهش بزرگ و ... هستند. علاوه بر این ، فاقد دکوپله‌سازی محورها و حساس بودن نسبت به تغییر پارامترهای سیستم می‌باشند. سطح کنترل صفر دارای پهنای باندی بزرگی می‌باشد اما پهنای باند کلی سطح کنترل اولیه توسط فرکانس قطع فیلترهای اندازه‌گیری توان اکتیو و راکتیو تعیین می‌شود. بنابراین ، پهنای باند کلی سطح اولیه کاهش می‌یابد و این موضوع می‌تواند برای طراحی کنترل‌کننده سطوح بالاتر همچون ثانویه مشکل‌ساز شود زیرا سطح ثانویه با پهنای باند کم نسبت به نامعینی شبکه مخابراتی حساس است. در فاز اول رساله ، یک کنترل‌کننده یکپارچه تطبیقی برای کنترل سطح صفر ریزشبکه جریان متناوب پیشنهاد شده است. هدف اصلی کنترل‌کننده پیشنهادی، تنظیم ولتاژ در نقطه اتصال مشترک به مقادیر مطلوب است که توسط کنترل‌کننده افتی تعیین می‌شود. کنترل یکپارچه پیشنهادی دارای پهنای باند قابل تنظیم است که به‌صورت مدون تنظیم می‌شود و امکان عملکرد صحیح در فرکانس‌های بالا و متوسط را بدون نوسانات و فراجهش‌های قابل توجه در خروجی فراهم می‌کند. در ریزشبکه‌های جریان متناوب معمولاً از روش افتی مرسوم برای تقسیم توان‌های اکتیو و راکتیو بین منابع تولید ‌پراکنده استفاده می‌شود. با افزایش نسبت مقاومت به اندوکتانس خط تغذیه، اثرات مخرب تداخل بین حلقه‌های کنترلی (فرکانس-توان اکتیو و ولتاژ-توان راکتیو) تشدید می‌شود و عملکرد کنترل افتی با چالش روبرو می‌شود. بنابراین در فاز دوم رساله، یک ساختار کنترل جریان چند ورودی-چند خروجی تطبیقی برای حل مشکل تداخل در ریزشبکه‌های جریان متناوب در کنترل سطح اولیه پیشنهاد شده است. از آنجا که ارزیابی سطح تداخل بین حلقه‌های کنترلی واحدهای تولید پراکنده یک گام مهم در روند طراحی کنترل‌کننده پیشنهادی است، ماتریس آرایه بهره نسبی به‌عنوان یک روش عددی و مفهوم غالب قطری به‌عنوان یک روش ترسیمی برای این منظور استفاده می‌شوند. روند طراحی کنترل‌کننده پیشنهادی با تعریف یک مدل مرجع که در آن اهداف کنترلی مطلوب مانند زمان نشست، خطای حالت ماندگار و حداکثر فراجهش فرموله شده است، شروع می‌شود. سپس یک ساختار کنترلی پسخور-پیشخور در نظر گرفته می‌شود که در آن بهره‌های کنترل‌کننده به‌صورت تطبیقی و براساس قوانین تطابق به‌دست آمده از تئوری پایداری لیاپانوف تنظیم می‌شوند. علاوه براین، برای تخمین اثرات مخرب بین واحدهای تولید پراکنده که به‌عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته شده است، از یک تخمین‌گر استفاده می‌شود. در ریزشبکه‌های مبتنی بر مشخصه افتی ، زمانی‌که بارها تغییر می‌کنند ولتاژ و فرکانس سیستم از مقدار نامی منحرف می‌شوند. کنترل اولیه پایدارسازی ولتاژ و فرکانس سیستم را تضمین می‌کند اما در باز گرداندن این پارامترها به مقادیر نامی ناتوان است. برای حل مشکل ذکر شده کنترل ثانویه وارد عمل می‌شود. در حالی‌که روش‌های کنترلی بسیاری برای رگولاسیون فرکانس به مقدار نامی در سطح کنترل ثانویه و بدون نیاز به بستر مخابراتی انجام شده است اما چالش‌های این روش‌ها و توانایی آن‌ها برای رگولاسیون همزمان ولتاژ و فرکانس ریزشبکه‌ها به طور کامل بررسی نشده است. بنابراین در فاز سوم رساله، یک رویکرد چند متغیره تطبیقی برای بازسازی ولتاژ و فرکانس به مقادیر نامی با حفظ تقسیم توان مناسب بین واحدهای تولید پراکنده برای یک ریزشبکه جزیره‌ای پیشنهاد شده است. کنترل‌کننده تطبیقی پیشنهادی بدون نیاز به بستر مخابراتی براساس دو رویکرد مبتنی بر افتی و اینرسی طراحی می‌شوند. علاوه بر این، تاثیر پارامترهای طراحی بر عملکرد سیستم به‌طور دقیق مورد بررسی قرار می‌گیرد و نشان داده می‌شود که این پارامترها می‌توانند برای به دست آوردن نتایج قابل پیش‌بینی تنظیم شوند. مدل‌سازی‌ها و شبیه‌سازی‌های مورد نیاز در محیط‌های ‎Simulink‎ و ‎SimPowerSystems‎ از نرم‌افزار ‎MATLAB‎ انجام شده‌اند.

برقراری ارتباط میان کمیت های توان اکتیو و فرکانس و همچنین توان راکتیو و ولتاژ، به صورت مجازی، امکان کنترل شارش توان اکتیو و توان راکتیو توسط ولتاژ و فرکانس را در منابع تولید پراکنده مبتنͬ بر مبدل های اینورتری فراهم می کند. این ارتباط می تواند یک تناسب مجازی باشد که از عملکرد حالت ماندگار سیستم تنظیم سرعت و تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ ژنراتور سنکرون الگوبرداری شده است. این تناسب مجازی تحت عنوان مشخصه افت توان اکتیو − فرکانس در کانال کنترل توان اکتیو و مشخصه افتی توان راکتیو − ولتاژ در کانال کنترل توان راکتیو شناخته شده است. تلاش در جهت برقراری ارتباط دینامیکی به صورت مجازی، میان کمیت های ذکر شده در راستای بهبود مشخصه بار − فرکانس ریزشبکە ها مفهوم به نام ژنراتور سنکرون مجازی را معرفی کرده است. مدل ساده شده ژنراتور سنکرون از دینامیک مرتبه اول برخوردار است که در واقع دینامیک الکترومکانیکی رتور را نمایش میدهد. ژنراتور سنکرون مجازی در واقع بیان کننده ی دینامیک مرتبه اول و ساده است که توسط معادله نوسان نمایش داده میشود. با این وجود، این مدل از انعطاف لازم و کافی در شرایط مختلف بهره برداری برخوردار نمی باشد. ارائه و پیشنهاد دینامیک مجازی، به صورت منعطف که امکان بهبود مشخصه بار − فرکانس را برای ریزشبە ها در شرایط مختلف بهره برداری فراهم کند، می تواند در کنترل ریزشبکه اثرگذار باشد. در این رساله دینامیک منعطف و مقاوم، در لایه کنترل توان، از کنترل سطح اولیه، برای ریزشبە ها پیشنهاد گردیده است، که از عملکرد مناسب تری در بهبود مشخصه بار − فرکانس ریزشبکه نسبت به دینامیک ژنراتور سنکرون مجاری، در شرایط کاری متفاوت برخوردار میباشد. همچنین دینامک منعطف دیگری در لایه داخلی از کنترل سطح اولیه پیشنهاد گردیده است، که علاوه بر توانایی کنترل ولتاژ و جریان منابع تولید پراکنده مبتنی بر مبدل های اینورتری به صورت یͺپارچه، میتواند منجر به تعریف یک مدل ساده، دکوپله و منعطف از ساختار سیستم حلقه بسته گردد

بر اساس آمار منتشر شده از سوی سازمان جهانی بهداشت، بعداز بیماری‌های قلبی و عروقی، سرطان به عنوان دومین عامل مرگ و میر در دنیا شناخته می‌شود. از میان روش‌های مختلفی که برای غلبه بر این بیمار وجود دارد، شیمی‌درمانی یکی از موثرترین روش‌های درمان سرطان محسوب می‌شود. عوامل مختلفی بر موفقیت حاصل از این روش درمانی اثرگذارند که یکی از مهم‌ترین آنها، مقاومت دارویی است. معمولا برای غلبه بر مقاومت دارویی ایجاد شده، از چندین داروی ضدسرطان که دارای ساختارهای عملکردی متفاوتی هستند استفاده می‌شود که در مقابل، موجب بالا رفتن احتمال بروز مسمومیت ناشی از دارو می‌شود. در این تحقیق، مسئله ارائه رژیم دارویی بهینه برای بیماران مبتلا به سرطان روده بزرگ مورد مطالعه قرار می‌گیرد. دو عامل اصلی شکست درمان در شیمی‌درمانی، مقاومت دارویی و مسمومیت ناشی از دارو، به عنوان محدودیت‌های مسئله درنظر گرفته می‌شود. برای غلبه بر مقاومت دارویی از دو داروی CPT-11 و 5-FU که دارای ساختارهای عملکردی متفاوتی هستند استفاده می‌شود. با توجه به وابستگی برخی از داروهای شیمی‌درمانی به چرخه تکثیر سلولی، دو دسته متفاوت برای مدل‌سازی رشد تومور دو دارویی در نظر گرفته می‌شود. در دسته اول، فرض می‌شود مدل توسعه یافته مستقل از چرخه سلولی است و در دسته دوم، فرض بر وابستگی مدل‌های توسعه یافته به چرخه تکثیر است. همچنین، برای بررسی اثر داروهای تزریقی بر روند رشد تومور، مدل فارماکوکینتیک دو جزئی دو دارویی که به تشریح اثرات بدن بر دارو می‌پردازد، ارائه می‌شود. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن شیوه تزریق دارو بر نتیجه حاصل از درمان، دو شیوه متفاوت تزریق برای داروها درنظر گرفته می‌شود. به منظور کمینه نمودن تعداد سلول‌های شیمی‌درمانی در انتهای درمان و یا افزایش طول عمر بیمار، مدل‌های کنترل بهینه مربوطه به کمک الگوریتم ژنتیک حل می‌شوند و عملکرد مدل‌های توسعه‌یافته در ارائه رژیم دارویی بهینه برای هر دو روش تزریق ترتیبی و همزمان مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. با بررسی و مطالعه نتایج حاصل از شبیه‌سازی مدل‌های توسعه یافته، برتری روش تزریق همزمان داروها در ارائه رژیم درمانی بهینه نشان داده می‌شود. به علاوه، ارزیابی پایداری نتایج بدست آمده از مدل‌های مذکور در حضور عدم‌قطعیت پارامتریک نیز به منظور تایید برتری روش تزریق همزمان داروها انجام می‌شود.

مقاوم سازی سازه های ساختمانی در مقابل زمین لرزه از دیرباز یکی از مسائل مهم در مهندسی سازه بوده است. در روشهای سنتی، طراحی سازه ها به گونه ای است که توان کافی در مقابل بارها به همراه قابلیت انعطافپذیری در مقابل تغییر شکل را داشته باشند. ولی این روش ها باعث می شوند که سازه های ساختمانی ظرفیت ثابتی برای مقاومت در برابر زمین لرزه داشته باشند. به همین دلیل محققان روشهای نوینی به نام کنترل سازه ها برای مقابله با اثرات زیانبار زمین لرزه ابداع کردند. کنترل سازه ها در حالت کلی به چهار دستهی کنترل غیرفعال، نیمه فعال، هیبریدی یا ترکیبی و کنترل فعال تقسیم میشود. کنترل فعّال سازهها به دلیل بعضی مزایا از قبیل حس تغییرات محیطی و وفق دادن عملکرد،کارایی بهتری نسبت به کنترل های غیرفعال دارند. به همین دلیل، کلیات این رساله را می توان در ارائه روش هایی برای کنترل فعّال سازه های ساختمانی خلاصه کرد. کنترل QFTیکی از روش های طراحی کنترلکننده برای سیستم های خطی و غیرخطی، نامتغیر با زمان و متغیر با زمان پیوسته و دادههای نمونه برداری شده نامعین و سیستم های MIMO خروجی و فیدبک متغیر داخلی است. از جمله روشهای مطرح در کنترل فرآیندهای نامعین روش تئوری فیدبک کمی است که به دلیل برخورد دقیق و کمی با نامعینی و محدوده پاسخ مطلوب بهترین پاسخ ممکن را برای مسائل SISO ارائه میکند. در روش های طراحی QFTنوعی از روشهای گرافیکی و عددی همراه با چارت نیکولز استفاده می کنند. به طورکلی طراحی QFTبه دنبال بهره حلقه بالا و حد فاز بزرگ است به نحوی که رفتار مقاوم از آن نتیجه شود. زیرا یک سیستم کنترل مقاوم رفتاری با ثبات را علیرغم تغییر پارامترهای فرآیند و ورودیهای مزاحم از خود به نمایش میگذارد و نیز پاسخی مقاوم را به ورودیهای فرمان فراهم میکنند. دینامیک سازه های ساختمانی که در معرض زمین لرزه قرار میگیرند را می توان به عنوان یک سیستم با اغتشاش خارجی در نظر گرفت. از طرف دیگر، پارامترهای جرم میرانی و سختی سازه با استفاده از روشهای شناسایی تخمین زده شده و شامل عدم قطعیت می باشند. با توجه به این توضیحات، استفاده از روشهای کنترلی ذکرشده برای کنترل سازه های ساختمانی و پایدارسازی آنها در مقابل زمین لرزه و نیز در مقابل عدم قطعیت پارامترهای سازه مناسب به نظر میرسد. در این رساله از این روشها برای طراحی کنترل کننده برای سازه های غیرخطی و سازه با پارامترهای نامعین استفاده شده است.

به واسطه ی افزایش جمعیت و تقاضای انرژی، گسترش شهرنشینی و پیشرفت فناوری های حوزه ی تکنولوژی، اهمیت استفاده از منابع انرژی پاک جهت استفاده از انرژی بیشتر از دهه های گذشته به چشم می آید. ریزشبکه ها به دلیل قابلیت اطمینان بالا و انعطافپذیری، مهمترین ابزار برای برآورد کردن چنین نیازهایی می باشند. اگرچه استفاده از ریزشبکه ها در حالتهای کاری مختلف و انواع متفاوت می تواند مزایا و معایب مختص به خود را داشته باشد اما باید توجه داشت که ریزشبکه های جریان مستقیم به دلیل تلفات کمتر، از محبوبیت بیشتری برخوردار هستند. از طرفی با توجه به حضور منابع تولید پراکنده، نامعینی ها در ریزشبکه ها غیرقابل اجتناب می باشد. از جمله ی این نامعینی ها می توان به حضور اغتشاشات و نویزهای اندازه گیری در چنین سیستم هایی اشاره کرد. جهت مقابله با خرابی های عملکرد سیستم ناشی از اغتشاشات و نویزها، روش های با عنوان تاب آور در ساختار طراحی کنترل کننده ها لحاظ می شود. یکی از انواع کنترل کننده های تاب آور در برابر اغتشاشات و نویز، رگولاتورهای خودتنظیم می باشد. چنین رگولاتورهایی که می توانند با یک رویکرد تطبیقی نیز ترکیب شوند، عملکرد مناسبی را در برابر اغتشاشات و نویز از خود نشان می دهند. در این پایان نامه رگولاتورهای خودتنظیم تطبیقی بر مبنای حذف صفر سیستم جهت کنترل ولتاژ و بررسی تاب آوری ریزشبکه ها ی جریان مستقیم در برابر اغتشاشات و نویز، استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که کنترل کنندهی پیشنهادی به خوبی قادر به تنظیم ولتاژ به ازای ورودی های مرجع با مقدار متفاوت می باشد. با اعمال اغتشاشات به سیستم، رگولاتور خودتنظیم در دفع اغتشاش کارآیی بسیار خوبی را از خود به نمایش می گذارد و سیستم تحت تاثیر نویز اندازه گیری عملکرد مطلوب مدنظر را حفظ می کند.

چگونگی تبادل اطلاعات و کاهش نرخ ارسال آن ها، دو موضوع مهم در ساختار مخابراتی ریزشبکه‌ها می باشد. در نحوه ی تبادل اطلاعات، به منظور کاهش بار محاسباتی کنترل کننده ها و کاهش ترافیک مخابراتی در اثر شارش داده ها، از مفهوم تحریک به شرط رخداد استفاده می‌شود که مانع از ارسال اطلاعات غیرمفید و تکراری می شود. در همین راستا، تفکیک دینامیک‌های یک سیستم خطی منجر به تغییر معماری موجود در مخابره ی اطلاعات می شود. در یک ریزشبکه ی جریان متناوب می‌توان با تفکیک سیستم به زیرسیستم‌های شامل دینامیک‌های فرکانس، ولتاژ و توان موهومی، مساله ی تحریک به شرط رخداد را به یک ساختار چندگانه تبدیل کرد. بر مبنای رفتار هرکدام از متغیرهای فرکانس، ولتاژ و توان موهومی، به ترتیب از کُندترین به سریع ترین می توان تفکیک را انجام داد. این موضوع، نوآوری اصلی پژوهش حاضر را معرفی می کند. به این ترتیب، زمان نمونه‌برداری هر دینامیک متناسب با رفتار آن انتخاب می شود و به همان نسبت شاهد کاهش تبادل نمونه‌های هر متغیر خواهیم بود. بررسی روش پیشنهادی در مقابل سایر روش‌های موجود نشان می دهد که روش رخداد-تحریک-چندگانه علاوه بر حفظ پایداری سیستم، مقاومت در برابر برخی اختلالات موجود، عملکرد مناسب در بازیابی فرکانس/ ولتاژ و پشتیبانی از مشارکت صحیح واحدها در تولید توان، در کاهش تعداد نمونه‌های ارسالی نیز موفق بوده است.

این پایان‌نامه خواننده را با نحوه استفاده از مدل‌سازی ریاضی برای اطلاع‌رسانی چنین تصمیماتی با مدل‌سازی کامپیوتری و رابطه بین غلظت دارو و اثربخشی این داروها بر روی بیمار آشنا می‌کند. به طور خاص، مدل‌های معادلات دیفرانسیل معمولی مورد بررسی قرار می‌گیرد. با توجه به مشکلات و قید‌های مربوط به درمان سرطان، سعی در ارائه‌ روشه بهینه مناسب برای کنترل بیماران سرطانی دارد. به این منظور، دو مدل مختلف از رشد سلول‌های سرطانی پیشنهاد شده‌است. مدل‎-1‎ برای بیمارانی که فقط از بیماری سرطان رنج می برند و مدل‎-2‎ برای بیمارانی که علاوه بر بیماری سرطان داری مقداری زیادی سلول‌های چربی می‌باشند و دو مشکل اساسی در روش بهینه‌دارو پیشنهادی در نظر گرفته شده ‌است: ‎(1)‎ کاهش هر چه سریع‌تر سلول‌های سرطانی؛ ‎(2)‎ کاهش مقدار داروی تجویز شده برای بیمار. جهت دستیابی به نتایج بهتر به هدف بهینه‌سازی از الگوریتم ‎NSGA-II‎ برای تعامل بین نابود کردن سلول‌های سرطانی و همچنین کاهش استفاده از داروهای بیماری سرطان پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی علاوه بر بهینه‌سازی دارو به بررسی توالی درمان شیمی‌درمانی و پرتودرمانی نیز پرداخته شده‌است. برای مدل‌های ارایه شده دو سناریو مختلف درنظرگرفته شده است. در سناریو‎-1‎ هر دو مدل توالی درمانی رادیوتراپی قبل از شیمی درمانی را مورد بررسی قرار می‌دهد و در سناریو‎-2‎ برای هر دو مدل‌، توالی رادیوتراپی قبل از شیمی‌درمانی تجویز شده است. در ادامه، جهت بهبود عملکرد روش ارائه شده در مقابل نامعینی‌ها و عوامل مرتبط با اغتشاشات همراه با داده‌ها، مقاوم بودن روش پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفته شده‌است. شایان ذکر است که بررسی توالی درمان و بهینه‌سازی دوز تجویز شده با توجه به تنظیم بهینه نامعینی‌های همراه با پارامترها و مقاوم بودن آن در مقابل این نامعینی‌های مربوط به تنوع بین فردی و سایر چالش‌های مدل‌های رشد تومورعملکرد بهتر و مقاومی را از خود نشان داده و نتایج حاصل شده نسبت به روش‌های پیشنهادی دیگر قابل قبول‌تر میباشد. در مقایسه با پژوهش‌های قبلی انجام شده، نوآوری این پایان نامه در ارتباط با بررسی توالی درمانی شیمی‌درمانی و رادیو‌تراپی و بهینه سازی این داروها با توجه به درمان ترکیبی آن‌ها بوده. برای اعتبار سنجی روش پیشنهادی، نتایج به دست آمده با منابع ارجاع داده شده که نتایج بالینی را طی زمان و هزینه زیاد که اخیراً انجام شده است، مقایسه می‌شوند. نتایج حاصل این پژوهش کارایی روش پیشنهادی را تایید می‌نماید.

با توجه به حوادث رخ داده در ادوار گذشته، توسعه جامعه بشری و ساخت سازه های عظیم تر موجب ایجاد خطرات ناشی از حوادث طبیعی مانند زمین لرزه شده است. با توجه به نتایج این حوادث نیاز است به طور جدی تری به آن پرداخت و به دلیل آن که مکان و زمان زمین لرزه را نمی توان دقیق پیش بینی کرد، نیاز به اقداماتی جهت پیش گیری از خطرات ناشی از وقوع آن است. یکی از این اقدامات استفاده از کنترل کننده های هوشمند بوده که امروز بسیار مورد توجه مهندسین سازه است. همانطور که بیان شد در این مطالعه، با درنظرگیری مسئله حفاظت از سازه ها در برابر محرک های طبیعی شدید از طراحی کنترل ارتعاشات هنگام رخداد زمین لرزه جهت مقاوم سازی سازه ها برای افزایش سطح ایمنی سازه و حفظ سلامت افراد استفاده می شود. کنترل کننده ای که در اینجا ارائه شده است کنترل کننده رگولاتور خود تنظیم(STR) است که بر روی مدل ریاضی یک سازه طراحی و شبیه سازی شده است. همچنین در این شبیه سازی از میراگر حساس به میدان مغناطیسی (MR) بهره گرفته شده است و بررسی ها نیز در دو حالت بدون حذف صفر و با حذف صفر انجام شده گردیده و مورد مقایسه قرار گرفته است. در نهایت نتایج طراحی با کنترل کننده بهینه رگولاتور مرتبه دوم خطی (LQR) مقایسه شده است که نتایج مقایسه نشان می دهد کنترل کننده طراحی شده تا حد زیادی به نتایج کنترل کننده LQR نزدیک بوده و توانسته مقادیر معیار ارزیابی قابل قبولی کسب نماید.

ریزشبکه ها، شبکه های محلی کوچکی هستند که از منابع تولید پراکنده، ذخیره سازهای انرژی، و بارها تشکیل شده اند. ریزشبکه ها برای افزایش کیفیت برق مصرفی، کاهش تلفات، و افزایش قابلیت اطمینان می توانند در حالت های متصل به شبکه اصلی برق و یا منفصل (جزیره ای) از آن مورد استفاده قرار گیرند. این شبکه ها می توانند به شکل جریان مستقیم، جریان متناوب و یا هیبرید باشند. بهبود کیفیت ولتاژ ریزشبکه جریان مستقیم با استفاده از پیاده سازی کنترل ثانویه که وظیفه بازیابی ولتاژ و حفظ میزان اشتراک گذاری توان در واحد ها را بر عهده دارد، الزامی است. حضور لایه کنترل ثانویه که مبتنی بر لینک مخابراتی بوده در شرایطی که ریزشبکه مستقل از شبکه اصلی است، ضروری می باشد. از مرسوم ترین ساختارهای کنترلی در سطح ثانویه، کنترل ثانویه توزیع شده بوده که می توان گفت از مهم ترین و رایج ترین معماری های کنترل ثانویه نیز می باشد. در این پایان نامه، یک ریزشبکه ی جریان مستقیم متشکل از چندین واحد تولیدی در نظر گرفته شده است که اساس کار این سیستم چندعامله بر مبنای تبادل اطلاعات در بین عوامل می باشد. از آنجایی که لایه کنترل ثانویه توسط زیرساخت مخابراتی در تلاش است تا اهداف کنترلی سطح ثانویه را برآورده سازد، نه تنها مستعد انواع نامعینی های مخابراتی همانند تاخیرهای مخابراتی، گم شدن اطلاعات و حذف لینک های مخابراتی می باشد، بلکه بسیار آسیب پذیر در برابر حملات سایبری توسط عوامل بیرونی نیز می باشد. حملات سایبری برخلاف نامعینی های مخابراتی همچون تاخیرهای مخابراتی، مستقیماً بر روی مساله پایداری ریزشبکه تاثیر گذاشته و می توانند باعث فروپاشی ریزشبکه نیز شوند. در این پایان نامه، به منظور بهبود کیفیت ولتاژ و بازیابی این کمیت به مقدار مرجع در حین حملات سایبری، با پیاده سازی لایه تشخیص خطا در کنار کنترل ثانویه و اضافه کردن سیگنال کنترلی مناسب لایه تشخیص خطا، تلاش شده با ارائه یک شیوه تاب آور، پایداری سیستم مورد مطالعه تحت حملات سایبری با تزریق اطلاعات غلط تضمین شود.

یکی از مواردی که خطا به طور مستقیم بر سلامت و زندگی اشخاص می تواند تاثیرگذار باشد، تغییرات نامناسب غلظت گلوکز خون است. امروزه جهت بهبود وضعیت بیماران مبتلا به دیابت نوع اول کنترل کننده های مختلفی ارائه شده است و در بعضی از موارد به صورت تجاری شده در حال استفاده می باشد. عامل مهمی که پس از اطمینان از صحت عملکردی کنترل کننده مطرح می شود وجود خطا در سیستم انسولین گلوکز افراد دارای دیابت نوع اول خواهد بود. چرا که تغییرات نامطلوب میزان گلوکز خون اثرات منفی در بدن فرد مبتلا به بیماری دیابت نوع اول ایجاد می کند. در این پژوهش به علت غیرخطی و پیچیده بودن سیستم از رویکرد مبتنی بر سیگنال جهت تشخیص خطا اتخاذ گردیده و تعدادی از خطاهای موجود در سیستم انسولین-گلوکز بیماران دیابت نوع اول مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم در واقعیت، ماهیت ساختاری آن یک سری ادوات الکترونیکی است که در اینجا خطاهای موجود در آن بصورت سیگنال های مشابه با اثرات خطاهای رایج و واقعی آن شبیه سازی شده است. این خطاها در دو حالت خطای پمپ و حسگر که هرکدام به طور جداگانه می توانند تغییرات نامناسبی ایجاد کنند، بررسی شده است. تحلیل های انجام شده در شبیهساز UVA/Padova به عنوان شبیهساز مورد تایید سیستم غیرخطی انسولین-گلوکز بیماران مبتلا به دیابت نوع اول در حضور بانک کنترل کننده ی PID داده گیری شده است. سپس با استفاده از الگوریتم تحلیل مولفه های اساسی ویژگی های قابل ارزیابی که از خطاهای اعمالی می توان استخراج کرد، انتخاب شده است. در نهایت توسط الگوریتم ماشین بردارهای پشتیبان، داده های دریافت شده از خطاهای احتمالی در سیستم لوزالمعده مصنوعی، طبقه بندی و مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت برای مقایسه ی بهتر با محاسبه معیارهای ارزیابی از نتایج بدست آمده و مقایسه آن با سایر روش های پیشین در دو رویکرد مبتنی بر مدل و مبتنی بر سیگنال، می توان مناسب بودن روش پیشنهادی را مشاهده نمود. همچنین در این نتایج بدون در نظرگیری مقدار و زمان میل نمودن وعده های غذایی روش پیشنهادی توانسته نتایج بهتری داشته باشد.

ربات های کابلی به دلیل مزیت هایی مانند سبک بودن، مقرون به صرفه بودن و داشتن فضای کاری وسیع توجه بسیاری از محققان را در زمینه های مختلف جلب کرده است. در این میان طراحی کنترل کننده ای غیر خطی مقاوم و درعین حال بهینه باعث افزایش بهره وری این ربات ها در انجام عملیات مختلف می شود. در این پژوهش، سعی بر آن شده است که با استخراج معادلات دینامیکی ربات کابلی معلق صفحه ای که شامل عملگرهای ربات و مجری نهایی است، اقدام به طراحی کنترل کننده تنظیم و ردیاب شود. در وهله اول به سینماتیک ربات کابلی پرداخته شده و سپس دینامیک ربات و همچنین دینامیک عملگرها استخراج شده است. در قدم بعد، به کمک نرم افزار متلب، شبیه سازی هایی برای انجام عملیات تنظیم و ردیابی به کمک کنترل کننده از طریق روش State-Dependent Riccati Equations (SDRE) انجام شده است که هدف از انجام این شبیه سازی ردیابی مسیر دایروی است. در قدم آخر، اقدام به پیاده سازی کنترل کننده ردیاب بر روی ربات کابلی معلق صفحه ای شده که برای این کار یک نمونه آزمایشگاهی ساده ساخته شده است. نتایج شبیه سازی برای هر دو مسئله تنظیم و ردیاب نشان داده است که این کنترل کننده مبتنی بر روش SDRE با در برگرفتن تمام معادلات غیرخطی سیستم، از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده و توانایی ردیابی مسیرهای دایروی را بدون هیچ اثر اشباع، نوسان یا خطای حالت ماندگار زیادی دارد و همچنین به منظور جلوگیری از ناپایداری تمام پیاده سازی های این تحقیق در سرعت های پایین انجام شده است.

در چند سال گذشته، شناسایی آسیب به صورت لحظه ای در سازه های عمرانی بسیار مورد توجه مهندسین واقع شده است. وجود تاخیر در شناسایی و استفاده از الگوریتم های بهینه یابی در روش های شناسایی مقادیر آسیب از چالش های مطرح در این روش ها است. شناسایی تطبیقی یکی از روش های کارآمد در شناسایی لحظه ای آسیب در سازه ها می باشد. در این پایان نامه، با توجه به چالش های پیش رو، سعی در ارائه روشی کارآمد جهت شناسایی آسیب به صورت لحظه ای در سازه ها تحت تحریکات محیطی شدید (همچون زمین لرزه های شدید و طوفان) ، خواهد داشت. به این منظور، با فرض بر آن که در حین ارتعاش، پاسخ های سازه همچون جابجایی و تحریک ورودی به سازه شامل شتاب زمین قابل دسترسی و اندازه گیری باشد؛ همچنین اطلاعات مربوط به مشخصات سازه ای سیستم ( مانند جرم، سختی و میرایی) در حالت سالم موجود باشد؛ یک روش شناسایی جدید آسیب براساس شناسایی لحظه ای مبتنی بر مدل با استفاده از رویکرد کنترل تطبیقی OMIACA)) ارائه می گردد. در روش پیشنهادی برخلاف روش های مرسوم از الگوریتم های بهینه یابی استفاده نشده است و مشخصات سازه ای سیستم براساس حل صریح روابط ریاضی تعیین می گردد. مزیت عمده این روش انجام فرآیند شناسایی به صورت لحظه ای می باشد. همچنین، ترکیب کنترل کننده نیمه فعال سختی متغیر SAIVS)) با این روش یک طرح جدید از سازه هوشمند جهت جبران آسیب های خطی ایجاد شده ارائه می کند. نتایج موجود در مثال های عددی در فصل پنجم، عملکرد و کارآیی و دقت بسیار بالای روش پیشنهادی را مورد ارزیابی قرار داده است. همچنین، شناسایی دقیق مقادیر آسیب در حضور اغتشاشات و نویز های اندازه گیری، حل معادلات با محدود کردن تعداد حسگرهای اندازه گیری از دیگر توانایی های این روش محسوب می شود.

با توجه به روند رو به رشد استفاده از منابع انرژی در سالهای اخیر، کاهش سوخت های فسیلی و آلودگی ناشی از آنها، همچنین نگرانی در مورد تغییرات آب و هوا و هزینه زیاد توسعه شبکه های سنتی، لزوم بهکارگیری هر چه بیشتر منابع تجدیدپذیر انرژی احساس می شود. یکی از راهکارهای پیش رو برای غلبه بر این مشکلات، استفاده از منابع انرژی تولید پراکنده می باشد. راه بهینه استفاده از این منابع، ایجاد ریزشبکه است. مفهوم ریزشبکه برای حل مشکل ادغام منابع تجدیدپذیر انرژی و ژنراتورهای توزیع شده در شبکه قدرت، به وجود آمده است. طبق تعریف؛ ریزشبکه ها مجموعه ای از منابع تجدیدپذیر انرژی مانند انرژی باد و خورشید، دستگاه های ذخیره ساز انرژی و بارهای محلی هستند که به دو صورت متصل به شبکه و جزیره ای می توانند مورد بهره برداری قرار گیرند. ریزشبکه هم مانند دیگر شبکه های الکتریکی در معرض انواع خطاها قرار دارد و برای حفظ امنیت آن، باید روش های حفاظتی مناسب هنگام رخداد خطا به کار گرفته شوند. این روش ها باید توانایی تشخیص خطا در زمان مناسب را داشته باشند به گونهای که کمترین آسیب به سیستم وارد شود. در این پایان نامه یک ریزشبکه ACمتصل به شبکه سراسری در نظر گرفته شده و به آن خطای اتصال کوتاه متقارن اعمال شده است. مهم ترین نوآوری این تحقیق، تشخیص خطاهای احتمالی در ریزشبکه ها با استفاده از روش های مبتنی بر سیگنال است. ضرورت اصلی انجام این تحقیق این است که با تشخیص به موقع خطا در ریزشبکه، امکان جلوگیری از عواقب خطرناک آن با استفاده از روش های مبتنی بر سیگنال فراهم گردد. فرض می شود ریزشبکه در معرض انواع خطاهای احتمالی، اغتشاش و نامعینی قرار دارد و هدف، طراحی سیستمی است که بتواند در کمترین زمان ممکن، خطا را تشخیص داده و محل وقوع آن را تعیین کند. بر این اساس، با استفاده از رویکرد مبتنی بر سیگنال و استخراج شکل موجهای سیگنال های جریان، ولتاژ و توان خروجی منابع تجدیدپذیر انرژی و بارهای ریزشبکه در لحظه وقوع خطا و مقایسه آنها با حالت نامی، وقوع خطا تشخیص داده شده است. برای تعیین مکان خطا، ویژگی های حوزه زمان سیگنال توان استخراج و به عنوان ورودی به الگوریتم ماشین بردار پشتیبان داده می شود و با استفاده از روش طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان، مکان خطا نیز تشخیص داده شده است. همچنین به کمک این روش، خطا و اغتشاش در منابع تجدیدپذیر انرژی با هم مقایسه شده اند و این روش به خوبی قادر به تشخیص آنها از یکدیگر است.

در این مطالعه، با توجه به اهمیت حفاظت از سازه های مهندسی در برابر تحریک های محیطی شدید از رویکرد کنترل ارتعاشات برای مقاوم سازی سازه ها به منظور افزایش سطح ایمنی و تعمیرپذیری استفاده می شود. در کنترل ارتعاشات سازه ای، پارامترهای کنترلی مناسب و سازوکار حلقه بسته پایدار به منظور دست یابی عملکرد بهینه، به ویژه در حضور نامعینی های پارامتری سازه، ضروری است. رسیدن به عملکرد بهینه موضوع مهمی است که در این مطالعه مورد بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش، دو رویکرد برای رسیدن به عملکرد بهینه سازه های هوشمند ارائه می شود. در روش اول، یک ساختار مستقل از مدل برای حل معادله ریکاتی حاصل از تنظیم کننده خطی با معیار مربعی (LQR) تعریف شده و بر اساس یک الگوریتم تکرار یک حل تقریبی برای این معادله ارائه می شود. سپس، همگرایی بهره پس خور به دست آمده از این روش به بهره پس خور کنترل کننده LQR نشان داده می شود. در این روش، فرض می شود که پارامترهای مدل نامعلوم بوده و فقط مقادیر زمان حقیقی حالت های سیستم، یعنی جابجایی و سرعت، در دسترس هستند. در رویکرد کنترلی دوم، یک مدل غیرخطی برای سازه تجهیزشده با میراگر حساس به میدان مغناطیسی (MR) در نظر گرفته می شود. سپس، یک کنترل کننده پس خور حالت غیرخطی بر اساس معادلات ریکاتی وابسته به حالت (SDRE) به منظور کاهش ارتعاشات ناشی از تحریکات شدید طراحی می شود. اساس کار این روش استفاده از خطی سازی توسعه یافته و حل نقطه به نقطه یک معادله ریکاتی وابسته به حالت است. عملکرد کنترل کننده های ارائه شده تحت چند زمین لرزه با انجام شبیه سازی بررسی شده و با کنترل کننده های دیگر، مانند LQR، مقایسه می گردد. همچنین، با در نظر گرفتن نامعینی پارامتری و انجام شبیه سازی میزان مقاوم بودن کنترل کننده ها تحت اثر نامعینی ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهند که کنترل کننده های ارائه شده در برابر نامعینی تا حد مطلوبی مقاوم بوده و موجب کاهش پاسخ های سازه به طور موثر می شوند.

در این پایان نامه مطالعه، طراحی، ساخت و کنترل بازوی مکانیکی چند درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. بازوی مکانیکی در مجموعه ی ربات های سری قرار دارد و از آنجایی که ربات های سری کاربرد وسیعتری نسبت به ربات های موازی دارند، بنابراین بازوی مکانیکی در مقایسه با دیگر ربات ها در صنعت و دنیای امروزی کاربردی تر است. در این پایان نامه مطالعه، طراحی، ساخت و کنترل بازوی مکانیکی چند درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته است. بازوی مکانیکی در مجموعه ی ربات های سری قرار دارد. امروزه در مقایسه با ربات های موازی، ربات های سری متداولتر هستند و کاربرد وسیعتری در صنایع مختلف دارند. در این پایان نامه، ابتدا انواع ربات های سری با مکانیزم های متفاوت بررسی شده اند. همچنین برای بررسی معادلات حرکتی حاکم بر سیستم، معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس و دینامیک استخراج شدند و برای راستی آزمایی از دو نرم افزار متلب و ورکینگ مدل استفاده شده است. با توجه به کارایی روش سینماتیک معکوس، از این روش برای بدست آوردن نقاط و مسیرهای مطلوب مجری نهایی استفاده شده است. معادلات دینامیکی از روش نیوتن بدست آمده اند. بخش های فیزیکی در نرم افزار سالیدورکس طراحی شده اند و درنهایت مدلی از بازوی مکانیکی مورد مطالعه ساخته شده است. برای کنترل موقعیت مجری نهایی هم در بخش تئوری و هم در بخش عملی از روش کنترل غیرخطی SDRE استفاده شده است و کنترل موقعیت مجری نهایی برای حالت خطی و مسیر غیر خطی درنظر گرفته شده است. از بردهای آردوینو به عنوان رابط بین مدل فیزیکی و کدهای کامپیوتری استفاده شده است. نتایج شبیه سازی های عددی و واقعی که در این پایان نامه گزارش شده است. کارایی این روش و توانایی های قابل توجه آن را مورد تایید قرار می دهد.

امروزه تقاضا برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در سیستم های قدرت مدرن به دلیل عامل هایی از جمله هزینه سوخت، کاهش تدریجی سوخت های فسیلی و آلودگی های زیست محیطی رو به افزایش می باشد. در شبکه قدرت امروزی ظرفیت تولیدات پراکنده با رابط های اینورتری به سرعت در حال افزایش است. در مقایسه با نیروگاه های بزرگ مرسوم که در آن ماشین سنکرون غالب است، واحدهای متصل شده به شبکه از طریق رابط های اینورتری، فاقد اینرسی بوده و یا دارای مقدار اینرسی ناچیزی هستند. کاهش اینرسی کلی شبکه، منجر به افزایش نرخ تغییرات فرکانس و کاهش حداقل فرکانس در مدت زمان کوتاهی می شود که پایداری سیستم را به خطر می اندازد. برای غلبه بر مسئله کاهش اینرسی شبکه در پاسخ به افزایش نفوذ این منابع جدید، اینرسی مجازی به عنوان راه حلی مناسب معرفی شده و مکانیسم های زیادی برای پیاده سازی آن از طریق رویکرد های مختلف مانند کنترل توان توربین های بادی، ذخیره سازها و کندانسورهای سنکرون پیشنهادشده است. اینرسی مجازی، یا به عبارت دیگر مفهوم ژنراتور سنکرون مجازی، می تواند در شبکه به وسیله سیستم ذخیره ساز انرژی و شیوه کنترلی مناسب ایجاد شود. در واقع، ژنراتور سنکرون مجازی رفتار ژنراتورهای سنکرون واقعی را با استفاده از کنترل منابع مبتنی بر مبدل های الکترونیک قدرت تقلید می کند. درحالی که مطالعات قابل توجهی در زمینه ی چگونگی فراهم کردن اینرسی مجازی از طریق تجهیزات و رویکرد های کنترلی مختلف انجام شده تقریباً اکثر روش های موجود ژنراتور سنکرون مجازی در تقلید معادله نوسان برای ویژگی های اینرسی و میرایی ژنراتور سنکرون واقعی مشترک هستند. بحث کنترل فرکانس در ریزشبکه ها با وجود منابع تولید پراکنده به همراه تجهیزات ذخیره کننده انرژی اهمیت پیدا می کند. با توجه به تغییرات در توان تولیدی تولیدات پراکنده و تغییرات در توان مصرفی بار، فرکانس ریزشبکه تغییرکرده که طراحی کنترل کننده ها جهت بهبود فرکانس ضرورت پیدا می کند. برای ارزیابی راهکار پیشنهادی یک ریزشبکه به عنوان نمونه انتخاب می شود. در این تحقیق، یک ژنراتور سنکرون مجازی پیشنهاد شده است که با تقلید ویژگی های ژنراتور سنکرون واقعی یک اینرسی مجازی ایجاد می نماید که وظیفه کنترل فرکانس در برابر تغییرات بار را بر عهده دارد. بنابراین، به منظور تقویت عملکرد کنترلی ژنراتور سنکرون مجازی درکنترل فرکانس ریزشبکه از یک الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. این الگوریتم با بهینه سازی مقادیر پارامتری کنترلی، کنترل فرکانس ریزشبکه را بهبود می بخشد و انحراف فرکانس را به حداقل می رساند. در ادامه، ریزشبکه به همراه کنترل کننده های طراحی شده در محیط جعبه ابزار شبیه سازی سیستم قدرت در نرم افزار متلب پیاده سازی می شود و نتایج حاصل از شبیه سازی تجزیه و تحلیل می شوند.

در این پایان نامه، روشهایی برای تشخیص خطای مبتنی بر مدل برای ریزشبکهها معرفی شده اند. اگرچه روشهای تشخیص خطای مبتنی بر مدل چالشهای مختص به خود را دارند، اما اعمال این روشها برای ریزشبکه ها میتواند مسائل و مشکلات را دوچندان کند. خطاها در ریزشبکه ها سطوح مختلفی دارند که بسته به نوع سیستم و دامنه ی تاثیر خطا میتوانند موردبررسی قرار گیرند. در این پایان نامه خطاها در دو بخش، خطاهای اتصال کوتاه و خطاهای پارامتری موردبررسی قرارگرفته اند. در این پایان نامه، دو رویکرد جدید تشخیص خطای مبتنی بر مدل در ریزشبکه های DC ارائه شده است. در رویکرد اول، از شبکه های عصبی مصنوعی به منظور تشخیص خطاهای اتصال کوتاه استفاده شده است. شبکه های عصبی مصنوعی ابزار قدرتمندی برای شناسایی سیستمهای پیچیده هستند. نتایج بخش اول این پایان نامه بیانگر کاربرد موثر شبکه های عصبی در تشخیص خطاهای اتصال کوتاه در ریزشبکه های DC بودند. رویکرد دوم مبتنی بر فیلتر 𝐻−/𝐻∞ است که برای بالا بردن حساسیت بخش تشخیص خطا نسبت به اثر خطا، بسیار موثر است. این رویکرد به منظور تشخیص خطاهای پارامتری در ریزشبکه ها مورد استفاده قرار گرفت. ساختار فیلتر تشخیص خطای مبتنی بر فیلتر 𝐻−/𝐻∞ بسیار شبیه به فیلتر تشخیص خطای مبتنی بر کالمن است. به همین منظور در شبیه سازیهای بخش دوم، نتایج نشان دهنده برتری روش تشخیص خطای مبتنی بر 𝐻−/𝐻∞ نسبت به روش تشخیص خطای مبتنی بر فیلتر کالمن بودند.

بیماری دیابت به عنوان یک بیماری همه گیر در جهان شناخته شده است و به شرایط حادی اطلاق می شود که در آن تولید و مصرف انسولین در بدن دچار اختـلال شده و در نتیجـه غلظت سطح قندخون افزایش می یابد. در بدن بیماران مبتلا به دیابت به منظور تنظیم سطح قند خون، سیستم معیوب و ناکارآمد انسولین-گلوکز با یک الگوریتم کنترلی جایگزین می شود. لازم به ذکر است که سیستـم حلقه بسته همواره با چـالش ها و مـوانع فناوری مواجه بوده است و پیشرفت آن به منظور غلبه بر این چالش ها و درک بیشتر از سیستم انسولین-گلوکز صورت می گیرد. این پایان نامه، با توجه به چالشها و محدودیت های پیشرو، سعی در ارائه کنترل کننده مناسب برای کنترل سطح قند خون در بیمار مبتلا به دیابت نوع اول دارد. به این منظور، سه سیستم حلقه بسته پیشنهاد شده است. سیستم حلقه بسته پیشنهادی اول مبتنی بر کنترل کننده PID و بر اساس رویکرد مدل چندگانه بوده، و دو مسئله اساسی را در راه حل پیشنهادی در نظر گرفته است: غیرخطی بودن دینامیک سیستم؛ تاخیر موجود در تزریق انسولین و اندازه گیری سطح قند خون. در جهت دستیابی به نتایج بهتر در شاخص های عملکردی و ایجاد مصالحه قوی تر بین هایپرگلایسمی و هایپوگلایسمی بعد از غذا، سیستم حلقه بسته دوم پیشنهاد شد. این روش نیز مبتنی بر روش کنترل غیرخطی به نام کنترل معادله ریکاتی وابسته به حالت SDRE بوده و در چهار گام اساسی طراحی شده است: شناسایی پارامتر های سیستم و شخصی سازی آن برای بیمارهای متفاوت؛ استفاده از کنترل کننده SDRE و بهینه سازی پارامترهای مربوط به آن؛ طراحی رویتـگر حالت جهت تخمیـن حـالت های غیرقابل اندازه گیری و استفاده از مدل اصلاح شده مدل مینیمال برگمن جهت دستیابی به تخمین دقیق تر؛ استفاده از ساختارهای ایمنی جهت محدودسازی تزریق انسولین و جلوگیری از افت قند خون. در نهایت با تعیین وزن های متغیر برای ماتریس های وزنی کنترل کننده SDRE و استفاده از ساختارهای ایمنی و ایجاد مصالحه منطقی بین هایپرگلایسمی و هایپوگلایسمی بعد از غذا به خوبی توانست سطح قند خون را در محدوده هدف نگه دارد. در ادامه جهت بهبود عملکرد کنترل کننده در مقابل نامعینی ها و اغتشاشات وارد بر سیستم، سیستم حلقه بسته سوم نیز ارائه د لغزشی بوده و همانند حالت قبل در چهار گام اساسی به طراحی آن شده است که مبتنی بر الگوریتم غیرخطی مپرداخته شده است. به منظور نشان دادن قابلیت های کنترل کننده ها ی مذکور، عملکردها در برابر اغتشاش غذا، تغییر پارامترها، خطاهای مربوط به اندازه گیری در حسگر قندخون و پمپ تزریق بررسی شده است. شایان ذکر است که این کنترل کننده با توجه به تنظیم بهینه پارامترها و مقاوم بودن آن در مقابل نامعینی های ساختاری و پارامتری، عملکرد بهتر و قابل قبول تری را نسبت به سیستم های حلقه بسته پیشنهادی اول و دوم داشته است.

طراحی کنترل کننده، تشخیص خطا و تخمین پارامترهای سیستم از جمله مسائلی هستند که معمولاٌ فرض معلوم بودن حالت های سیستم در آن ها مطرح است. با این وجود، در اغلب موارد به دلیل در دسترس نبودن حالت های سیستم طراحی رویت گر اجتناب ناپذیر است. از سوی دیگر تقریبا تمام سیستم های واقعی غیرخطی اند و خطی سازی، رفتار آن ها را تا حد زیادی دگرگون می کند. لذا طراحی رویت گر غیرخطی امروزه به یک ضرورت انکارناپذیر تبدیل شده است. نیاز به صرفه جویی در مصرف انرژی و عدم اشغال پهنای باند در کاربردهای صنعتی، در دنیای امروزه که بسیاری از فعالیت های صنعتی به شکل روزافزونی در حال حرکت به سوی کنترل شبکه ای و بیسیم هستند، به یک چالش برای مهندسان بدل شده است. سیستم های مبتنی بر رخداد (Event triggered) به عنوان یک راه مناسب برای پاسخ گویی به این نیازها در سال های اخیر توسعه روزافزونی یافته اند. در این پژوهش با استفاده از روش طراحی معادلات ریکاتی وابسته به حالت (SDRE) و ترکیب آن با روش رخدادتحریک، یک رهیافت جهت طراحی رویت گر غیرخطی معرفی و مورد مطالعه قرار گرفته شده است. در این رهیافت، به منظور یافتن زمان های وقوع رخداد، یک شرط نامساوی مورد بررسی قرار گرفته و در صورت نقض این نامساوی، اطلاعات از حسگر به رویت گر ارسال می گردد. حالت هایی که از این رویت گر به دست می آیند، به عنوان حالات جدید سیستم در کنترل کننده ی غیرخطی مورد استفاده قرار می گیرند. عمل کرد رویت گر مورد مطالعه در یک مثال عددی و سه مثال کاربردی، بازوی رباتیک تک اتصالی، یک منیپیولاتور و یک جرثقیل بررسی و نتایج با رویت گر غیرخطی مقایسه شده است

در اجرای سیستم های کنترل تحت شبکه، به دلیل شرایط غیرایده آل شبکه های مخابراتی، همانند رو ش های دیگر کنترلی یک سری چالش ها و محدودیت ها وجود دارد که می توان از این بین به تاخیر زمانی، از دست رفتن اطلاعات، وجود نویز، محدودیت پهنای باند شبکه، محدودیت انرژی و ... اشاره کرد. در سال های اخیر با توجه به توسعه سیستم های کنترل تحت شبکه، محققین تلاش های بسیاری در حوزه کنترل دیجیتال مدرن برای مقابله با محدودیت های ذکرشده انجام داده اند. یکی از رویکردهای کنترلی اخیر برای مقابله با این محدودیت ها، روش کنترلی رخداد-تحریک است. برخلاف روش های سنتی که ارسال اطلاعات در زمان-های ثابتی صورت می گیرد، درروش کنترل رخداد-تحریک تنها زمانی که لازم باشد اطلاعات ارسال می شود. بنابراین، نرخ استفاده از شبکه ارتباطی کاهش یافته و از این طریق می توان به بسیاری از این محدودیت ها فائق آمد. در این پایان نامه ابتدا، با توجه به توسعه روزافزون سیستم های کنترل تحت شبکه و با توجه به محدودیت های استفاده از شبکه های ارتباطی در این سیستم ها یک مسئله کنترل ردیاب مقاوم رخداد-تحریک برای این نوع سیستم ها بیان می شود. سپس یک راه حل برای این مسئله در قالب یک قضیه ارائه شده و با استفاده از قانون پایداری لیاپانوف پایداری آن اثبات می شود. به منظور ارزیابی روش کنترل ردیاب مقاوم رخداد-تحریک ارائه شده یک سیستم سه تانک به عنوان سیستم موردمطالعه در نظر گرفته شده است. هدف کنترل، کنترل سطح تانک ها برای ردیابی یک خط سیر مطلوب است. نتایج شبیه سازی برای کنترل این سیستم با استفاده از روش کنترل مقاوم رخداد-تحریک ارائه شده نشان می دهد مادامی که هدف کنترلی به نحو احسن برآورده شود استفاده از شبکه ارتباطی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در ادامه، با توجه به اهمیت کنترل ثانویه در ساختار کنترل سلسله مراتبی ریزشبکه ها و همچنین با توجه به استفاده از شبکه ارتباطی در این کنترل کننده، جهت ارسال اطلاعات واحدهای تولید پراکنده به یکدیگر، یک ساختار ارتباطی رخداد-تحریک با استفاده از رویتگر رخداد-تحریک جهت کاهش نرخ استفاده از شبکه ارتباطی در ریزشبکه ها در قالب یک قضیه ارائه شده و همگرایی آن اثبات می شود. نتایج شبیه سازی به دست آمده قابلیت فوق العاده کاهش نرخ ارسال اطلاعات در ریزشبکه ها را با استفاده ازاین روش نشان می دهد.

به دلیل کاهش سوختهای فسیلی و مسائل زیست محیطی، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در سیستمهای قدرت به سرعت درحال افزایش میباشد. وجود منابع تولید پراکنده در شبکه روی توان جاری شده و ولتاژ شبکه تاثیر میگذارد و این میتواند بر روی پارامترهای عملکردی سیستم تاثیرات مثبت یا منفی داشته باشد. لذا باتوجه به اهمیت تشخیص خطا دراین ریزشبکه ها، با استفاده از روش معادله ریکاتی وابسته به حالت، رویتگر-کنترلگر زیربهینه ای برای ریزشبکه DC طراحی میشود. اهداف مورد نظر، امکان تشخیص به موقع خطا، جداسازی منطقه خطا در زمان مناسب و کنترل ولتاژهای خروجی سلول خورشیدی، باتری، بانک خازنی و باس DCمیباشند. در فرایند طراحی رویتگر-کنترلگر از یک مدل غیرخطی برای مدلسازی رفتار دینامیکی ریزشبکه در شرایط کاری مختلف استفاده میشود. عملکرد ریزشبکه مورد مطالعه در حضور عدم قطعیت در پارامترهای سیستم مورد ارزیابی قرار میگیرد. نتایج شبیه سازیهای انجام شده، حاکی از توانایی بالای روش پیشنهادی در تشخیص به موقع خطا، عدم تشخیص اغتشاش بعنوان خطا و همچنین عملکرد موثر و مقاوم کنترگر پیشنهادی حتی درحضور اغتشاشات وارده به سیستم میباشد.

نفوذ بالای انرژی بادی در سیستم های قدرت مدرن، چالش های بسیاری را با توجه به طبیعت نوسانی و غیر قابل پیش بینی باد به وجود آورده است. سیستم های قدرت با نفوذ بالای انرژی بادی و خطوط انتقال طولانی، مسائل و رفتارهای پیچیده ای دارند. از آن جمله مسئله نوسانات بین ناحیه ای را می توان نام برد. از آنجایی که نیروگاه های بادی در نواحی دور از شبکه قدرت قرار می گیرند، می توانند به طور موثری به میرایی این نوسانات فرکانس پایین کمک کنند. با توجه به ماهیت متغیر انرژی بادی، امروزه استفاده از ماشین های سرعت متغیر به ویژه ژنراتورهای القایی ازدوسو تغذیه (DFIG)، با توجه به مزایای متعدد آن ها از قبیل هزینه کم، اندازه کوچک، توانایی تولید حداکثر توان در شرایط بادهای مختلف و قابلیت کنترل توان اکتیو و راکتیو به صورت مجزا، به طرز چشمگیری افزایش یافته است. از آنجایی که پیاده سازی یک الگوریتم کنترلی برای سیستم های غیرخطی همواره به صورت یک چالش بوده است، در این پایان نامه یک طرح کنترلی بر اساس روش غیرخطی، مقاوم و زیربهینه معادلات ریکاتی وابسته به حالت (SDRE)، برای DFIG توسعه داده شده است. ایده اصلی این روش کنترلی، نمایش یک سیستم غیرخطی به صورت یک سیستم خطی وابسته به حالت است. با توجه به دشواری روش های طراحی کنترل کننده غیرخطی برای سیستم های عملی، روش مذکور یک راهکار عملی برای کنترل غیرخطی است که طراحی آن به سادگی طراحی کنترل کننده مرتبه دوم بهینه برای سیستم های خطی می باشد که با حل یک معادله ریکاتی جبری، جایگزین مناسبی را برای حل معادله دشوار هامیلتون-ژاکوبی-بلمن، در رابطه با مسائل کنترل بهینه غیرخطی ارائه می دهد. استراتژی کنترلی پیشنهادی با استفاده از قابلیت تنظیم توان راکتیو ژنراتور DFIG، به بهبود میرایی نوسانات بین ناحیه ای سیستم قدرت و افزایش پایداری آن کمک می کند. شبیه سازی های انجام شده در محیط نرم افزار متلب، برای یک سیستم قدرت دوناحیه ای با حضور یک مزرعه بادی در ناحیه اول آن، نشان دهنده عملکرد موثر کنترل کننده پیشنهادی حتی با وجود نامعینی‎ های پارامتری می باشد. همچنین با توجه به نیاز اساسی ژنراتور DFIG، جهت قابلیت ردیابی مقادیر مطلوب سیگنال های توان اکتیو و راکتیو استاتور، کنترل مقاوم این ژنراتور به منظور ردیابی مقادیر مطلوب متغیر با زمان سیگنال های مذکور، با طراحی یک کنترل کننده ردیاب SDR

عملیات برداشت غلات توسط کمباین با تلفات بالایی همراه است که بیشترین میزان تلفاتمربوط به دماغه است. هدف از انجام این تحقیق کاهش تلفات دماغه کمباین و کاهش ریزش دانه گندم است. برای این منظور اقدام به طراحی و ساخت سامانه ای شده است که توسط حسگر مافوق صوت تراکم محصول را اندازه گیری می کند و بر اساس آن سرعت چرخ فلک را در لحظه و بدون دخالت راننده کنترل می نماید. این سامانه شامل دو قسمت مکانیکی و الکترونیکی است. برای پیاده سازی سیستم تشخیص تراکم، یک مدل کارگاهی از چرخ فلک کمباین به قطرcm 85با تعداد چهار پره ساختهو روی یک شاسی نصب شد. نیروی محرک آن توسط یک موتور الکتریکی تک فاز با قدرت 5/1 اسب بخار و دورrpm1400 تامین شد و به منظور ایجاد سرعت-های دورانی مختلف،دستگاه مجهز به سیستم تغییر سرعت پولی متغیر شد.به منظور طراحی، ساخت و ارزیابی سایر قسمت های این سیستم،آزمایش های متعددی انجام گرفت. در آزمایش اول از نمونه های محصول زراعی گندم به منظور ایجاد تراکم های مختلف استفاده شد و حسگرها در فواصل معینی از هم قرار گرفتند. سپس اقدام به طراحی و ساخت مدار اصلی براساس نتایج آزمایش اول گردید. حسگرها در فاصله استاندارد 3/4 متری از هم قرار گرفتند. سپسبه منظور مقایسه دو سیستم معمولی و مجهز به سامانه سنجش تراکم،مدت زمان پاسخگویی سیستم و تلفات محصول بررسی شد. نتایج آزمایش بیانگر توانایی این سیستم برای ارزیابی تراکم غلات بود. در ضمن مناسب ترین حسگر برای انجام این آزمایش، حسگری با برد موثر 6 متر و فرکانس 43 کیلو هرتز بود. نتایج عملکرد حسگرهای فراصوت پس از طراحی و قرار گرفتن در مدار تقویتی نیز به این صورت بود که قدرت سیگنال دریافتی به صورت منظمی با توجه به افزایش تراکم محصول کاهش یافت و حرکت دورانی چرخ فلک را به نسبت این تراکم تحت کنترل قرار داد. بر این اساسمیانگین ساقه های شکسته شده در حالت معمولی 1/32 ساقه شکسته و برای حالت مجهز به سامانه فراصوتی 3/20 ساقه شکسته بود. مقایسه میانگین ها نشان داد که میانگین زمان پاسخگویی سیستم و تلفات محصول در حالت اتوماتیک نسبت به حالت معمولی تفاوت معناداری دارد.