Hosseini Pilangorgi Seyed Manouchehr

چكيده: با توجه به نياز فزاينده جوامع بشري به انرژي و با عنايت به مشكلات ناشي از مصرف سوخت-هاي فسيلي از قبيل آلودگي محيط زيست ، گرمايش زمين ، محدود بودن و گران بودن آن ، استفاده از انرژي هاي تجديدپذير افزايش زيادي در جهان داشته است ؛ در اين راستا در سال هاي اخير از ميان انواع انرژي هاي تجديد پذير ، انرژي باد مورد توجه بيشتري قرار گرفته است . از طرفي تجهيزات مورد نياز براي استفاده از انرزي باد گران قيمت و پرهزينه مي باشد، لذا افزايش بهره بري و افزايش راندمان توليد انرژي الكتريكي از باد حائز اهميت فراوان مي باشد . رديابي نقطه ي بيشينه ي توان در سيستم هاي توربين بادي يكي از روشهاي افزايش راندمان توليد انرزي الكتريكي مي باشد كه در اين پايان نامه بدان پرداخته شده است . با اين توضيح كه در اين پايان نامه سعي شده است با طراحي يك كنترل كننده مد لغزشي ، سرعت توربين به گونه اي كنترل گردد كه بيشترين توان از آن استخراج گردد . علت استفاده از كنترل كننده مد لغزشي اين است كه سيستم توربين بادي يك سيستم با عوامل غير خطي زياد مي باشد و از طرفي چالش غلبه بر اغتشاش و نامعيني ها ايجاب مي كند كنترل كننده مورد استفاده داراي شرايطي باشد كه مناسب براي سيستم غير خطي باشد و مقاوم نيز باشد كه كنترل كننده مد لغزشي داراي اين خصوصيات مي باشد . اين تحقيق بر روي سيستم توربين بادي با ژنراتور مغناطيس دائم انجام شده است . براي افزايش مقاوم بودن كنترل كننده در مقابل نامعيني و اغتشاش ، تطبيقي بودن گين ترم گسسته كنترل كننده در طراحي مورد توجه قرار گرفته است . لازم به ذكر است از ميان الگوريتم هاي استخراج حداكثر توان در اين تحقيق از روش TSR يا نسبت سرعت نوك پره ها استفاده شده است . نتيجه شبيه سازي نشان مي دهد سرعت رديابي در سيستم پيشنهادي از يك ثانيه در نمونه كارهاي انجام شده قبلي به نيم ثانيه كاهش پيدا كرده است و همچنين ديگر نيازي به تعيين باند بالاي اغتشاش و نامعيني نمي باشد و با استفاده از روش پيشنهادي پديده چترينگ هم به مقدار قابل توجهي كاهش پيدا كرده است.
Thesis summary

اخيرا رويكرد بهينه سازي كلاسيك براي يافتن ساختار بهينه ژيروسكوپ ممز در كاربردهاي خودرويي ارائه شده است كه در برخي موارد منجر به پاسخ بهينه اي نميگردد. لذا تاكنون طراحي ساختار و بهينه سازي توپولوژي پارامتري ژيروسكوپ ارتعاشي ممز در كاربردهاي خودرويي آنطور كه بايد مورد بررسي قرار نگرفته است. يكي از راهكارهاي بهينه سازي پيشرفته تر، روشهاي بهينه سازي فراتكاملي مي باشد. در اين پايان نامه، بهينه سازي توپولوژي پارامتري يك ژيروسكوپ ارتعاشي كوريوليس دو جرمي با استفاده از روش بهينه سازي الگوريتم ژنتيك ارائه مي شود. تحريك ژيروسكوپ به صورت الكترواستاتيكي بوده و از طريق الكترودهاي شانه هاي مستقر در دو طرف ساختار با ولتاژ DC 5 ولت و ولتاژ AC 5 ولت انجام ميشود. تابع هدف ژيروسكوپ متشكل از هشت مشخصه عملكردي فاكتور مقياس، معيار خطي بودن، كران بالا، برد ديناميكي، خطاي باياس، رزولوشن و خطاي ديناميكي دامنه و فاز است، كه اين مشخصه ها نيز تابعي از شش ويژگي هاي نوساني فركانس، جرم و دمپينگ مدهاي تحريك و تشخيص ژيروسكوپ مي باشند. ابعاد هندسي ساختار بهينه را مستقيما نمي توان با استفاده مقادير مشخصه هاي عملكردي بدست آورد. لذا ايده پيشنهادي، بهينه سازي پيوسته ويژگيهاي نوساني ژيروسكوپ مي باشد. اعتبار سنجي روش بهينه سازي، با محاسبه خطاي نرخ انحراف در شبيه سازي مدل كوپلينگ ژيروسكوپ و دوچرخه دو درجه آزادي تحت مانور تغيير مسير دوبل انجام ميشود. نتايج نشان ميدهد خطاي نرخ انحراف از مقدار 2/1% به 1/0% كاهش داشته و به ميزان 1% بهبود يافته است. بازسازي ساختار ژيروسكوپ به ازاي مقادير بهينه ي ويژگي هاي نوساني، از ديگر تحقيقات اين پايان نامه مي باشد تا ابعاد هندسي بهينه نيز براي ساخت مدل ژيروسكوپ بدست آيد. براي اعتبارسنجي روش بازسازي ساختار ارائه شده، پس از رسم هندسه ي ساختار، تعيين ماده، فيزيك و مش بندي در نرم افزار كامسول، آناليز شكل مد و پاسخ فركانسي انجام مي شود.
Thesis summary

زمينه: با بيش از يك ميليون و چهارصد هزار مورد ابتلاي جديد سالانه و بيش از هفتصد هزار مورد منجر به فوت، سرطان روده بزرگ (كولوركتال- CRC) در رده سوم سرطان هاي شايع قرار مي گيرد. سرطان كولوركتال شامل سرطان كولون و راست روده، به علت رشد غير طبيعي سلول هاي سرطاني با قدرت تهاجم و تكثير در ساير بافت هاي بدن در موضع كولون يا راست روده پديدار مي شود. با توجه به مرحله، درجه و محل اين سرطان استراتژي هاي درماني مختلفي به كار بسته مي شود. حدود 10 تا 20 درصد موارد ابتلا به سرطان كولوركتال را بيماران مبتلا به سرطان راست روده پيشرفته موضعي (LARC) تشكيل مي دهند. روش درمان استاندارد در اين سرطان شيمي-پرتو درماني قبل از عمل جراحي (PCRT) است. اين استراتژي درماني برخي اثرات جانبي در دراز مدت به همراه دارد؛ ضمن آن كه قسمت قابل توجهي از بيماران نيز (حدود 60 درصد) به اين درمان پاسخ نمي دهند. لذا، بررسي بيوماركرهايي كه در پيش بيني پاسخ بيماران اين سرطان به اين درمان به كار آيند، اهميت به سزايي دارد. طي ساليان اخير توانايي بيوماركرهاي مختلف ژنتيكي در شناسايي و پيش آگهي در انواع مختلفي از سرطان از جمله سرطان كولوركتال بررسي و اثبات شده است. معمولا مدل هاي ساخته شده با استفاده از اين بيوماركرها مدل هاي بسيار ساده اي هستند. يكي از چالش هاي موجود در اين زمينه محدوديت عملكرد اين مدل ها در پيش بيني پاسخ به درمان بيماران مبتلا به اين سرطان است؛ معمولا سطح زير نمودار ROC زير 0.8 براي آن ها گزارش مي شود. علاوه بر آن، در اكثر قريب به اتفاق پژوهش ها براي انتخاب بيوماركرهاي بيان ژن مناسب، به صرف استفاده از معيار بيان متمايز ژني اكتفا مي شود. هدف و روش ها: با پيشرفت روزافزون توان محاسباتي سخت افزار هاي موجود، تمركز پژوهشگران از علوم مختلفي نظير آمار، مهندسي كنترل، مهندسي مخابرات، مهندسي نرم افزار، علوم كامپيوتر، بيوانفورماتيك و غيره به سوي علوم داده سوق داده شده-است. لذا، به استفاده از روش هاي هوش محاسباتي و باصطلاح يادگيري ماشيني در بسياري از علوم از جمله علوم پزشكي اقبال گسترده اي شده است. از اين روش ها عموما براي طبقه بندي، خوشه بندي، تحليل سري هاي زماني، رگرسيون و كاربرد هاي ديگر در علوم پزشكي استفاده مي شود. در اين مطالعه با استفاده از داده هاي بيان ژن بيماران مبتلا به سرطان راست روده پيشرفته موضعي،
Thesis summary

سيگنال EMG كه از تحريك طبيعي يا مصنوعي عضلات بدن حاصل مي شود، در بررسي پزشكي بيماري ها و آسيب هاي عضلاني و ارگونومي و توليد محصولات مرتبط كاربرد دارد. در زمينه رباتيك نيز اين سيگنال براي مدل سازي و كنترل اندام هاي مصنوعي و رباتيك به كار گرفته مي شود. تحليل سيگنال EMG امكان بررسي درون عضلات را به طور مستقيم فراهم مي كند. بازو مصنوعي يا رباتيك بايد درجه آزادي كافي براي پاسخگويي به فرمان هاي سيستم عصبي بدن و انجام رفتارهاي مشابه بازو طبيعي را داشته باشد. به همين منظور داده هاي EMG جمع آوري شده و تلاش مي شود با ارتقاي طراحي مكانيكي يا بهبود سيستم كنترلي، رفتار بازو مصنوعي ارتقا يابد. هدف اين است كه با استفاده از كنترلري كه قابليت تطبيق و به روزرساني پارامترها را داشته باشد، كنترل مناسبي بر روي بازو مصنوعي صورت گيرد و رفتار آن مشابه بازو انسان شود. براي تحقق اين هدف با استفاده از كنترلرهاي توسعه يافته و عملگرها كه اغلب سروموتورها يا جك هاي مكانيكي هستند، درجه آزادي لازم براي اجراي حركات، ايجاد مي شود. كنترل تطبيقي، روشي است كه براي سيستم هاي با پارامترهاي نامشخص يا با پارامترهاي متغير در زمان به كار گرفته مي شود تا در اثر تغيير پارامترها، نيازي به بازطراحي سيستم كنترل نباشد. ايده استفاده از كنترل تطبيقي مدل مرجع مبتني بر نظريه لياپانوف براي تضمين پايداري حلقه بسته و عملكرد مطلوب در حضور نامعيني هاي مدل، پارامترهاي متغير با زمان و اغتشاش و نويزهاي نامعلوم، در اين پژوهش به كار گرفته شده است. براي استفاده از سيگنال EMG در كنترل بازوي رباتيك يا مصنوعي مدل سازي حركت بازوي انسان براساس معادلات رياضي انجام شده و مدل مناسب و دقيقي براي تكرار الگوي رفتاري بازو، ايجاد شده است. پس از مدل سازي و طراحي كنترل، ويژگي هاي رياضياتي سيگنال هاي شبيه سازي استخراج و با ويژگي هاي رياضياتي سينگال EMG مقايسه شده و رفتار مدل به بازوي واقعي نزديك گرديده است.
Thesis summary

در توسعه ي اندام هاي رباتيك يا پروتزي، هدف ايجاد تشابه حداكثري بين حركات در مقايسه با دست انسان با كمك تحليل سيگنالEMG و توسعه ي مدل و كنترل‏كننده‏ي مناسب است. هريك از انگشتان دست انسان داراي سه مفصل و مي توان براي حركات مچ دست نيز، يك مدل دودرجه آزادي درنظرگرفت. بنابراين در اين پژوهش، براي مدل سازي هر يك از انگشتان يك ربات كوچك با سه درجه آزادي، در نظر گرفته شده و حركات انگشتان با پنج ربات سه درجه آزادي مدل شده است. براي مدل سازي حركات مچ دست نيز يك ربات دودرجه آزادي اختصاص يافته است. بنابراين در اين پژوهش، با استفاده از شش ربات مستقل، حركات دست انسان، مدل سازي شده است. در اين پژوهش روش جمع آوري داده ي EMG، ويژگي هايي كه از آن استخراج مي شود و مباني مدل-سازي و كنترل مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد، سپس به تشريح معادلات و روابط ديناميكي و سينماتيكي ربات سه درجه آزادي، توسعه ي مدل دست انسان، شبيه سازي و كنترل آن و تطبيق رفتار آن با رفتار حاصل از سيگنال EMG پرداخته مي شود. روش كنترلي پيشنهادي در اين تحقيق، كنترل‏كننده‏ي تطبيقي فازي-PI است كه بر مبناي شبكه فازي- عصبي آموزش مي بيند. مقايسه و تحليل سيگنال هاي EMG و داده هاي حاصل از شبيه سازي، نشان دهنده ي قابليت مدل سازي صورت گرفته در رديابي رفتار طبيعي دست انسان است. كنترل‏كننده‏ي پيشنهادي با مدل ارائه شده منتج به انطباق بيشتر رفتار دست مصنوعي و دست انسان شده و فراجهش در رديابي فرامين را به حدود صفر رسانده است. ضمناً مشخصات پاسخ زماني مانند زمان نشست و خطاي حالت ماندگار نيز تا حد قابل توجهي بهبود يافته است. بنابراين ماحصل اين پژوهش مدل دست مصنوعي به همراه مچ با كنترل‏كننده‏ي فازي-PI است كه منتج به رديابي مناسب سيگنال مرجع، سرعت پاسخ دهي مناسب و فراجهش و خطاي حالت ماندگار كمتر در مقايسه با كنترل‏كننده‏ي مرسوم PI و انطباق با شرايط كاري و حركات مختلف به علت استفاده از سيستم فازي شده است.
Thesis summary

امروزه با توجه به پيشرفت تكنولوژي و افزايش سرعت پردازنده ها، سيستم ها و ادوات الكترونيكي در فركانس كاري تراهرتز بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. اين ادوات الكتريكي و الكترونيكي نياز به محافظت در برابر امواج الكترومغناطيسي دارند. بنابراين شيلد امواج الكترومغناطيسي در فركانس هاي تراهرتز از اهميت خاصي برخوردار است. همچنين از شيلد براي ايزوله كرد ساختارهاي مهم مانند: مراكز داده، مراكز نظامي، و غيره استفاده مي شود چون اين ساختارهاي حياتي بايد در هنگام تداخل هاي الكترومغناطيسي نيز به كار خود ادامه دهند و هيچ اختلالي در كار اين ساختارها به وجود نيايد. در اين تحقيق با توجه به خواص منحصر بفرد گرافن كه از جمله مهمترين آنها در زمينه مهندسي برق رسانايي بالا و كنترل پذير آن است، به ساختارهاي شيلد با قابليت كنترل-پذيري به صورت آني با ولتاژ باياس دست يافته شده بطوري كه با استفاده از الگوهاي نواري و مربعي گرافني ساختار شليد امواج الكترومغناطيسي كنترل پذير پيشنهاد شده است. با توجه به خاصيت كنترل پذيري رسانايي گرافن كه با تغيير ولتاژ مي توان سطح انرژي فرمي همچنين مي توان رسانايي آن را كنترل كرد، مي توان مقدار شيلد امواج را نيز به اين وسيله كنترل نمود. همچنين اين ساختار به صورت چندلايه مورد بررسي قرار گرفته تا مقدار شيلد امواج افزايش يابد. در ادامه مدل خط انتقال براي اين ساختارها تعريف شده كه به وسيله آن مقدار شيلد به صورت تحليلي محاسبه شده است. همچنين نتايج تحليلي با نتايج حاصل از شبيه سازي نرم افزار CST-MWS مقايسه شده است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه اين ساختارها توانايي شيلد امواج الكلترو مغناطيسي را بيشتر از -10dB دارند كه مي توان گفت امواج الكترومغناطيسي به خوبي شيلد شده است. هريك از ساختارها رفتار متفاوتي داردند براي مثال، ساختار مربعي به عنوان يك فيلتر ميان نگذر نيز عمل ميكند بطوري كه امواج در يك باند فركانس شيلد شده و با توجه به اينكه مقدار شيلد كمتر از -10dB است عملا نسبت موج عبوري به موج تابشي كمتر از 0.01 است.
Thesis summary