دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1379 | دوره:34 | شماره:4 (پیاپی 70) |تعداد مقالات:9

هدف از مهندسی شبکه های عصبی بررسی معایب و مزایای شبکه های عصبی مصنوعی و ارایه روشهایی برای بهبود کارایی آنهاست. یکی از موضوعات مورد بحث در مهندسی شبکه های عصبی چندلایه، یافتن ساختار مناسب (نزدیک به بهینه) برای حل مساله میباشد. معیار و نحوه انتخاب اندازه شبکه عصبی برای یک مساله خاص هنوز شناخته شده نیست. در روشهای کلاسیک، طراح شبکه در ابتدای آموزش ساختاری را برای شبکه تعیین و سپس شبکه را آموزش میدهد و ساختار تعیین شده در حین آموزش ثابت نگاه داشته میشود. تعیین اندازه شبکه عصبی (تعداد واحدها و لایه های مخفی) تاثیر عمده ای بر روی کارایی شبکه های عصبی خواهد داشت. طراحی یک شبکه با ساختار بهینه یک مساله ذاتا مشکل است. بهمین جهت بیشتر الگوریتم های ارایه شده برای تعیین ساختار شبکه های عصبی، الگوریتم های تقریبی هستند. این الگوریتم ها را میتوان به پنج گروه عمده الگوریتم های هرس، الگوریتم های سازنده، الگوریتم های ترکیبی، الگوریتم های تکاملی و الگوریتم های بر اساس اتوماتانهای یادگیر تقسیم کرد. تنها الگوریتم گزارش شده براساس اتوماتان یادگیر، الگوریتم بقا نام دارد که توسط بیگی و میبدی ارایه گردیده است. این الگوریتم از یک اتوماتان یادگیر مهاجرت اشیا (بعنوان یک ابزار جستجوی عمومی) و الگوریتم یادگیری انتشار خطا به عقب استفاده میکند و در ضمن آموزش، تعداد واحدهای مخفی یک شبکه سه لایه را تعیین مینماید. در این مقاله سه الگوریتم براساس اتوماتانهای یادگیر مهاجرت اشیا و الگوریتم یادگیری انتشار خطا به عقب ارایه شده است که ساختار مناسب شبکه عصبی سه لایه (ساختاریکه دارای اندازه کوچک، پیچیدگی آموزش کم و قدرت تعمیم بالا باشد) را برای یک مجموعه از الگوهای آموزشی تعیین می نماید. اغلب روشهای گزارش شده برای تعیین ساختار شبکه از الگوریتم های کوهنوردی استفاده میکنند و مشکل گرفتاری در حداقل محلی را دارند. در روش پیشنهادی در این مقاله بدلیل استفاده از روشهای جستجوی عمومی، امکان گرفتاری در حداقل های محلی فضای ساختارها کاهش می یابد. الگوریتم های ارایه شده روی مسایل متنوعی از جمله شناسایی اعداد فارسی و شناسایی اعداد انگلیسی آزمایش شده اند. از طریق شبیه سازی نشان داده شده است که شبکه های تولید شده توسط الگوریتم های پیشنهادی دارای کارایی بالایی هستند. همچنین الگوریتم های پیشنهادی با الگوریتم هرس کارنین مقایسه گردیده است. نتایج الگوریتم های پیشنهادی هم از لحاظ ساختار تولید شده، هم از نظر زمان مورد نیاز برای تعیین ساختار شبکه عصبی، بسیار بهتر از الگوریتم هرس کارنین عمل کرده اند.

در این مقاله اثر آبشکنها بر فرآیندهای هیدرودینامیک در منطقه کرانه ای ساحل با استفاده از مدلهای فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات مربوطه در حوضچه امواج و روی یک مدل با بستر ثابت انجام گردیده است. امواج منظم و نامنظم در آزمایشات مورد استفاده قرار گرفته اند. جریانات دریایی ناشی از امواج به کمک سرعت سنجهای الکترومغناطیسی دو جهته اندازه گیری شده اند و ارتفاع امواج توسط سطح سنجهای خازنی ثبت گردیده اند. در مجموع 12 آزمایش روی ساحل مستقیم (بدون حضور آبشکنها) و ساحلی که یک آبشکن منفرد در آن احداث شده بود انجام گردید. الگوهای امواج و جریانات ناشی از امواج و اثر یک آبشکن منفرد در تغییر این الگوها در این مقاله ورد بحث قرار گرفته است. یکی از دستاوردهای این مطالعه نشان دادن اهمیت فرآیند اندرکنش موج جریان در تغییر و اصلاح الگوهای امواج و جریانات ناشی از امواج میباشد. نتایج حاصل از این آزمایشات میتوانند در واسنجی و تصدیق مدلهای ریاضی دو و سه بعدی هیدرودینامیک منطقه کرانه ای سواحل مورد استفاده قرار گیرند.

مدلسازی، ابزار مهم و موثری برای مدیریت کیفیت رواناب شهری می باشد. مدل های کیفیت رواناب شهری را می توان برای اهداف مختلفی از قبیل پیش بینی کیفیت، ارزیابی میزان اثرات گزینه های مختلف کنترل کننده آلودگی و اعمال بهترین شیوه های مدیریتی بکار برد. اهداف این تحقیق اولا مطالعه روش ها و مدل های پیش بینی کیفیت رواناب شهری ثانیا بررسی قابلیت استفاده از این مدل ها در شهرهای ایران و در نهایت ارایه مدل منتخب می باشند.روش های مدلسازی کیفیت رواناب شهری را فرمول های ساده ریاضی تا مدل های جامع کیفیت - کمیت رایانه ای تشکیل می دهند که شامل روش غلظت ثابت یا بارگذاری واحد، روش آماری، معادلات رگرسیون، منحنی های سنجش، معادلات تشکیل و شستشوی آلاینده ها و مدل های جامع رایانه ای می باشند. از بررسی روش های مختلف نتیجه گیری می شود که برای مدل سازی کیفیت رواناب شهری در ایران، منطقی تر آن است که بخاطر نبودن داده ها، در ابتدا از ساده ترین مدل استفاده شود و به مرور زمان با تکمیل داده ها و نیز با کسب تجربیات لازم نسبت به انتخاب مدل های پیچیده تر همچون مدل های جامع رایانه ای اقدام شود. در این تحقیق به عنوان یک مطالعه موردی، کاربرد روش های مورد بحث در حوضه سی و سه پل شهر اصفهان بررسی و مدل مناسب برای پیش بینی کیفیت رواناب آن ارایه گردیده است.

با استفاده از روش المانهای مجزا (DEM)، مدلی برای شبیه سازی شکسته شدن ذرات دو بعدی تیز گوشه ارایه شده است. در این مدل، شکل ذرات حاصل از شکست از ابتدا معلوم فرض شده و هر ذره یکپارچه با چند ذره کوچکتر به هم پیوسته جایگزین می شود. در صورت گسیخته شدن پیوند بین این ذرات، شکست رخ می دهد. با به کارگیری این مدل، آزمایش دو محوری در دو حالت شبیه سازی شده است؛ در یک حالت شکست ذرات غیر ممکن و در حالت دیگر شکست ممکن می باشد. مقایسه نتایج شبیه سازیها در این دو حالت، امکان بررسی تاثیر شکستن ذرات بر زاویه اصطکاک داخلی و تغییر شکل پذیری مصالح دانه ای را فراهم می کند. نتایج شبیه سازیهای انجام شده با مشاهدات حاصل از آزمایشهای تجربی تشابه دارد.

در این تحقیق بمنظور تعیین راندمان و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم آزمایشهای متعددی با یک دستگاه میکسر - ستلر (مخلوط کننده - ته نشین کننده) مجهز ده مرحله ای انجام شد. با توجه به نتایج حاصله از آزمایشها، می توان گفت که بطور کلی افزایش دور همزن در دبی حجمی ثابت فازها، باعث افزایش راندمان جداسازی خواهد شد. علاوه بر این، مشاهده می شود که با افزایش دور همزن ضرایب کلی حجمی انتقال جرم در ابتدا افزایش و بعد از رسیدن به یک دور خاص، کاهش می یابند. همچنین افزایش دبی حجمی فاز پراکنده )فاز سبک یا فاز (Raffinate در یک دور ثابت و در دبی حجمی ثابت فاز پیوسته، باعث کاهش راندمان جداسازی و افزایش ضرایب کلی حجمی انتقال جرم خواهد شد. از طرف دیگر، افزایش دبی حجمی فاز پیوسته )فاز سنگین یا فاز (Extract در یک دور ثابت و در دبی حجمی ثابت فاز پراکنده، باعث افزایش راندمان جداسازی و افزایش ضرایب کلی حجمی انتقال جرم خواهد شد. همچنین مقاومت در برابر انتقال جرم در هر دو فاز قابل توجه بوده و عملا نمیتوان از مقاومت هیچ یک از فازها صرفنظر نمود. علاوه بر این، راندمان و ضرایب کلی حجمی انتقال جرم هر مرحله با توجه به نتایج بدست آمده به ماندگی نیز بستگی دارد. نتیجه کلی و مهم بدست آمده دیگر آن است که ضرایب کلی حجمی انتقال جرم مربوط به هر مرحله در مقایسه با مراحل دیگر تفاوت چندانی ندارد و از اینرو می توان یک ضریب کلی حجمی انتقال جرم متوسط برای تمام مراحل تعریف کرد و می توان از این ضریب کلی حجمی متوسط در محاسبات و طراحی استفاده نمود.

در این طرح پژوهشی وضعیت زیست محیطی رودخانه زاینده رود بصورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور یک مدل ریاضی دینامیک و پویا با قابلیت منظور نمودن بیش از یک منبع آلاینده برای محاسبه غلظت BOD، DO و درجه حرارت رودخانه در نقاط مختلف آن ارایه شده است. همچنین در چهار فصل سال 1377 اقدام به نمونه برداری از نقاط مختلف رودخانه فی مابین تصفیه خانه جنوب اصفهان و تالاب گاوخونی به مسافت 120 کیلومتر و اندازه گیری درجه حرارت، BOD و DO نمونه های آب رودخانه گردید و با مدل ریاضی مقایسه گردید که نتایج حاصله گویای قابلیت بالای شبیه سازی رایانه ای می باشد. از مدل ریاضی تدوین شده در این طرح می توان وضعیت زیست محیطی رودخانه زاینده رود را در آینده با عنایت به توسعه صنعتی استان و کاهش بارندگی سالیانه پیش بینی نمود که مسوولین استان قادر خواهند بود با استفاده از نتایج تئوری بدست آمده در خصوص ایجاد توسعه پایدار تصمیمات لازم را اتخاذ نمایند.

جهت بررسی تجربی عوامل موثر بر روی پدیده پیوند قطره با فصل مشترک فاز همگون و دستیابی به نحوه تغییرات زمان پیوند، در ابتدا دستگاه پیوند قطره طراحی، و ساخته شد و سپس آزمایش های متعددی بر روی سامانه های (سیستم های) شیمیایی دو جزیی در حالت عدم حضور مواد فعال سطحی صورت گرفت. در این پژوهش، از سه سامانه شیمیایی استفاده گردیده است: تولوئن (فاز پیوسته)- آب (قطره)، نرمال هپتان (فاز پیوسته)- آب (قطره) و تولوئن (فاز پیوسته)- محلول %60 حجمی گلیسیرین در آب (قطره).آب مورد استفاده در کلیه آزمایش ها از نوع یک بار تقطیر شده، بوده و فازهای پیوسته و قطره قبل از انجام هر آزمایش، از یکدیگر اشباع گردیده اند. متغیرهای اساسی بررسی شده در این پژوهش عبارتند از: اندازه قطر قطره، ارتفاع سقوط و نوسان های عمودی و افقی قطره بر روی فصل مشترک. نتایج آزمایش بیان کننده آن است که؛ اولا، با افزایش قطر قطره و ارتفاع سقوط آن، بر مقدار زمان صرف شده برای فرآیند پیوند افزوده می شود، ثانیا، در سامانه تولوئن - آب، پدیده پیوند تک قطره با فصل مشترک، در چند مرحله پیاپی و حداکثر در پنج مرحله به وقوع می پیوندد و به ندرت یک مرحله ای می باشد. در سامانه نرمال هپتان - آب، به دلیل بالا بودن مقدار کشش بین سطحی، پدیده پیوند چند مرحله ای بسیار نادر است.در سامانه تولوئن - محلول آبی %60 حجمی گلیسیرین، به دلیل بالا بودن مقدار نسبت گرانروی فاز قطره به فاز پیوسته و مقدار کشش بین سطحی بالا، پیوند چند مرحله ای به هیچ وجه مشاهده نگردید. افزایش قطر قطره و نیز ارتفاع سقوط قطره در سامانه ای که دارای پیوند چند مرحله ای می باشد، سبب کاهش مراحل پی در پی پیوند و سوق دادن آن به سوی پیوند یک مرحله ای می گردید. هم چنین مشاهده گردید که وجود نوسانات عمودی و افقی قطره بر روی فصل مشترک دو فاز، سبب پایداری قطره و افزایش زمان پیوند گردیده است.

کاربید سیلیسیم از جمله مواد سرامیکی است که در صنایع مدرن به سرعت جایگزین مواد فلزی می شود لذا ماشینکاری آن ضرورت بیشتری پیدا کرده است. و مقاومت سایشی بالای این ماده باعث شده که از میان روشهای مختلف ماشینکاری سنتی، تنها روش سنگ زنی آنهم به وسیله چرخهای سمباده مخصوص گرانقیمت و با وجود محدودیت در انتخاب پارامترهای ماشینکاری (انتخاب شکلهای ساده قطعه کار و سرعت براده برداری پایین) میسر باشد. در میان روشهای غیر سنتی ماشینکاری، روش EDM یکی از مهمترین آنها و شاید تنها روش ماشینکاری این ماده است. با وجود این به علت وقوع پدیده ای موسوم به آرک، به هنگام ماشینکاری ناپایداری در فرآیند بوجود می آید و ضمن نفوذ کربن در قطعه کار و تاثیر شدید بر کیفیت بافت سطحی، سرعت باربرداری کاهش می یابد. این آزمایش نشان می دهد که در زمان های مختلف روشنی پالس و در شرایط تغییر تعداد ترانزیستور در مدار درصد جرقه های آرک با حدود %60 بیشترین درصد پالسها و درصد پالسهای مدار باز با کمتر از %20 کمترین درصد پالسها می باشد در حالیکه درصد جرقه های عادی کم و نزدیک به درصد پالسهای مدار باز است. تصاویر SEM از سطح ماشینکاری شده، وجود سیلیکون خالص را نشان می دهد که به دلیل مقاوم بودن سیلیکون در مقابل جریان الکتریسیته می تواند یکی از عوامل ناپایداری فرآیند باشد. از طرف دیگر حرارت ایجاد شده در بدنه کاربید سیلیسیم به ویژه در نزدیکی سطح ماشینکاری شده می تواند باعث پیدایش لایه نازک بخار در سطح شود که این پدیده به نوبه خود می تواند سبب تشکیل کانال پلاسمای گشاد که دارای رشد سریع می باشد گردد. در نتیجه وقوع این پدیده جرقه های آرکی ایجاد می شود.این مقاله ضمن بررسی علل ناپایداری ماشینکاری کاربید سیلیسیم به روش EDM، راه حلهایی جهت حذف و یا تعدیل آنها ارایه می کند.

کامپوزیت کاربید تنگستن - کبالت از مواد بسیار مهم صنعتی است که از آن در ساخت قالبهای برشی کاربایدی و ابزارهای برشی و قطعات تحت فرسایش خطوط تولید استفاده زیادی می شود. برای ماشینکاری این ماده در میان روشهای سنتی ماشینکاری، تنها سنگ زنی پاندولی آنهم با استفاده از سنگ سمباده های مخصوص و گرانقیمت و با وجود محدودیت در انتخاب پارامترهای ماشینکاری (انتخاب شکلهای ساده قطعه کار و سرعت برداده برداری پایین) مقدور می باشد. در میان روشهای جدید ماشینکاری روش تخلیه الکتریکی بهترین آنهاست، لیکن فرآیند ماشینکاری بویژه با ماشینهای حفره ساز بسیار ناپایدار بوده و توام با پالسهای مدار باز، اتصال کوتاه و آرک می باشد. این آزمایش نشان می دهد که ماشینکاری انواع مختلف کاربید تنگستن - کبالت، با زمانهای مختلف روشنی پالسهای مدار باز با بیش از 50% بالاترین و جرقه های آرک و شبه آرک به صورت مساوی و مقدار تقریبی کمتر از 15% پایین ترین مقادیر مختلف زمان روشنی پالس را دارا می باشند. افزایش زمان روشنی پالس ناپایداری فرآیند را در ماشینکاری انواع مختلف کاربید تنگستن - کبالت افزایش می دهد در اثر افزایش زمان روشنی پالس، بافت سطحی تقریبا در کلیه نمونه های کاربید تنگستن - کبالت درشت تر می شود که نشانه ذوب، ملحق شدن و انجماد مجدد حجم زیادتری از ماده روی سطح قطعه کار است. وجود کبالت در تمامی نواحی بافت سطحی ماشینکاری شده نشانه انجماد مجدد کبالت بر روی سطح قطعه کار یا آلیاژ شدن آن با کاربید تنگستن یا تنگستن است. در اثر حذف کاربید تنگستن و کبالت از منطقه آرک حفره ای جهت جایگزینی و رشد کربن ایجاد شده و نتیجتا زمینه را برای وقوع پدیده آرک فراهم می آورد. این مقاله ضمن بررسی علل ناپایداری در ماشینکاری کاربید تنگستن، پیشنهاداتی در جهت حذف و یا تعدیل آنها ارایه می کند.