هوش محاسباتی در مهندسی برق (سیستم های هوشمند در مهندسی برق)
سال:1396 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

امروزه به گسترش شبکه های هوشمند، بیش از پیش توجه شده است و این به دلیل مزایای مختلف فنی و اقتصادی آنهاست. یکی از مهم ترین جنبه های شبکه های هوشمند، به کارگیری تولیدات ولتاژ پایین در ساختار شبکه های توزیع و تبدیل آنها به ریزشبکه است. ریزشبکه، شبکه فشار ضعیفی است که در مدهای عملکردی مختلف در رابطه با شبکه بالادست خود کار می کند: مد عملکردی متصل به شبکه بالادست یا منفصل از آن. این تغییر وضعیت عملکردی همواره با چالش هایی برای بهره برداران ریزشبکه همراه بوده است. یکی از این چالش ها تفاوت بسیار جریان های خطا در دو مد عملکردی ریزشبکه است. تجهیزات حفاظتی که بر اساس جریان های خطا در حالت منفصل تنظیم شده اند، ممکن است در حالت متصل به شبکه، عملکرد درستی نداشته باشند. یکی از روش های کاهش اثرات سوء این اختلاف ها، استفاده از محدودکننده های جریان خطا (FCL) است. همچنین یکی از عوامل تاثیرگذار در کنار مباحث فنی، مباحث اقتصادی مربوط به FCL است. در این مقاله، ابتدا تابع هدفی مبتنی بر جنبه های فنی و اقتصادی FCL برای کاهش میزان اختلاف بین جریان ها و سپس مقادیر بهینه این محدودکننده ها با الگوریتم بهینه سازی خفاش به دست آمده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده در محیط MATLAB، تاثیر قراردادن FCL را در ریزشبکه از بعد فنی و اقتصادی نشان می دهد.

یکی از موضوعات مهم و اساسی ریزشبکه ها، در حالت جدا از شبکه قدرت، کنترل فرکانس و ولتاژ است. در این مقاله روشی مبتنی بر کنترل پیش بین مدل برای کنترل مقاوم فرکانس بار در یک ریزشبکه جزیره ای ارائه شده است. کنترل کننده پیشنهادی در حلقه ثانویه کنترل فرکانس قرار دارد و با اعمال سیگنال کنترلی به منابع، اغتشاشات فرکانس به دنبال تغییرات توان در ریزشبکه کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی انجام شده در محیط متلب/سیمولینک نشان می دهد کنترل کننده پیشنهادی، عملکردی بهتری در مقایسه با کنترل کننده های تناسبی - انتگرالی مبتنی بر روش زیگلر - نیکولز (ZN-PI)، تناسبی - انتگرالی مبتنی بر منطق فازی (Fuzzy-PI)، تناسبی - انتگرالی - مشتقی مرتبه کسری مبتنی بر الگوریتم ذرات بهینه کانونی (CPSO-FOPID) و تناسبی – انتگرالی - مشتقی مبتنی بر الگوریتم ذرات بهینه کانونی (CPSO-PID) دارد، به طوری که 1- نوسانات فرکانس از نظر دامنه نوسان و تعداد آن به طور موثری کاهش می یابد، 2- نسبت به عدم قطعیت پارامترهای ریزشبکه مقاوم تر است و عملکرد بهتری هنگام تغییر پارامترها نسبت به دیگر روش ها دارد.

سیستم چندحاملی C-SMT (Circular Staggered Multi-tone) مدولاسیون پیشرفته است که دو سیستم SMT و (Generalized Frequency Division Multiplexing) GFDM را با موفقیت ترکیب کرده است. سیستم C-SMT بیشتر، مزایای سیستم های SMT و GFDM را حفظ کرده است و جایگزین مناسبی برای سیستم متداول OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) به شمار می آید. در این مقاله میزان خطای بیت (BER) به طور تئوری، محاسبه و نشان داده شده است که BER سیستم C-SMT بسیار نزدیک به همین معیار در سیستم OFDM است. همچنین نتایج تئوری نشان می دهند تفاوتی در منحنی BER داده PAM (Pulse-Amplitude Modulation) در صورت استفاده کردن یا نکردن از C-SMT وجود ندارد. در مرحله بعدی، صحت آنالیز تئوری به کمک شبیه سازی تایید می شود. این نتایج نشان می دهند انعطاف پذیری شکل موج بر عملکرد خوب BER سیستم C-SMT که عامل بسیار مهم برای نسل آینده مخابرات بی سیم است، تاثیر نگذاشته است. همچنین نتایج شبیه سازی، با اعمال دو مدل کانال AWGN (Additive White Gaussian Noise) و محوشدگی رایلی، برخی از بهبودهای سیستم C-SMT را نشان خواهند داد.

در این مقاله روشی نوین برای آشکارسازی حمله جمر فریبنده و تمایز سیگنال ارسالی آن با سیگنال کاربر واقعی در شبکه های رادیوشناختگر ارائه شده است. در روش پیشنهادی از داده های عادی دریافتی در یک ساختار تخمین زن برای تخمین خطی هر نمونه بر حسب نمونه های قبلی استفاده شده است. ضرائب (وزن های) تخمین با ضرائبی مقایسه می شود که از قبل و بر اساس دریافت دنباله مرجع به دست آمده و اصالت انتساب و ارسال این دنباله از طرف کاربر اولیه احراز شده است. اختلاف کم نرم ضرائب این دو تخمین، نشان دهنده ارسال دنباله داده عادی از طرف کاربر اولیه و اختلاف زیاد آن دو، نشان دهنده ارسال آن از طرف حمله کننده فریبنده و اشغال کانال است. الگوریتم استفاده شده در تخمین ضرائب، الگوریتم NLMS است. تجزیه و تحلیل انجام شده و نتایج شبیه سازی، نشان دهنده عملکرد مطلوب روش پیشنهادی است.

ریزشبکه ها شاخه ای از منابع انرژی پراکنده اند که بیشتر از انرژی های تجدیدپذیر برای تولید توان الکتریکی استفاده می کنند و به بارهای پراکنده در حالت های متصل به شبکه سیستم های توزیع و منفصل از شبکه خدمات می دهند. به دلیل تغییرات طبیعی تولید توان با انرژی های تجدیدپذیر و عدم قطعیت های سیستم قدرت، در این مقاله از کنترل کننده PID مرتبه کسری (FOPID) به دلیل عملکرد مقاوم و ساختار ساده آن، برای کنترل فرکانس ریزشبکه جزیره ای استفاده شده است. با استفاده از سیستم فازی، ورودی کنترل کننده FOPID، تولید و عملکرد کنترل کننده بهبود یافته است. از الگوریتم رقابت استعماری برای تعیین پارامتر های کنترل کننده FOPID فازی پیشنهادی بهره گرفته شده است. مقایسه طرح کنترلی پیشنهادی با کنترل PID کلاسیک و FOPID، به ازای سناریو های مختلف تغییرات بار، عملکرد بهتر کنترل کننده پیشنهادی در مواجهه با اغتشاش بار از نقطه نظر ریشه میانگین مربعات، فراجهش و فروجهش، تعداد نوسانات و زمان نشست تغییرات فرکانس را نشان می دهد. همچنین شبیه سازی ها بیان کننده عملکرد مقاو م مطلوب طرح کنترل پیشنهادی در برابر تغییرات گسترده پارامترهای سیستم هستند.

به تازگی تحقیقات بسیاری در زمینه طراحی کنترلر PID انجام شده است. موضوع بحث شده برخی از مقالات، کنترل سرعت ماشین های الکتریکی است که از الگوریتم های گوناگونی برای بهینه سازی کنترولر مدنظر استفاده شده است و همواره یکی از مهم ترین چالش ها در این حوزه، طراحی کنترولری با درجه آزادی بالا است. در این مقالات، بیشتر تمرکز بر جست وجوی الگوریتمی با نتایج بهینه تر نسبت به سایرین است تا پارامترها را به گونه ای مناسب تر تخمین بزند. در برخی از مقالات، پارامترهای کنترولر PID به کمک الگوریتم بهبودیافته PSO، تعیین و بهینه سازی شده اند و الگوریتم PSO آشوبی معرفی شده و برای تعیین پارامترهای کنترلی بهینه کنترولر PID به کارگرفته شده است. در تمامی مراجع، روش کار به گونه ای بوده که اهمیت متغیرهای هدف مساله مدنظر به یک اندازه اهمیت داشته است، اما در این پژوهش به کمک الگوریتم هایبرید PSO-NM این متغیرها وزن دهی شدند. درواقع، به جای سه پارامتر برای بهینه سازی، الگوریتم هایبرید اجتماع ذرات و نلدرمید وزن های مربوط به پارامترهای هدف را هم جزء پارامترهایی به حساب می آورد که باید بهینه شوند.