مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، الف- مهندسی برق
سال:1397 | دوره:16 | شماره:3 |تعداد مقالات:9

به علت رشد درخواست کاربران شبکه های سلولی لزوم افزایش ظرفیت این شبکه ها همواره مطرح بوده است. شبکه های سلولی ناهمگون با به کارگیری ایستگاه های پایه کوچک در کنار ایستگاه های پایه ماکرو راه حلی کم هزینه و موثر برای این منظور می باشند. تفاوت ایستگاه های پایه در شبکه های ناهمگون چالش های جدیدی در زمینه اختصاص سلول و مدیریت تداخل نسبت به شبکه های همگون ایجاد کرده است. لذا طراحی روش های جدید و کارامد اختصاص سلول و منابع در این شبکه ها از مسائل باز و در حال توسعه می باشد. در این مقاله با توجه به کارهای موجود لزوم ارائه راه حلی کارامد که با اختصاص همزمان سلول و زیرباند مناسب به پیشگیری از تداخل برای تمامی کاربران بپردازد، مطرح شده است. مدل تداخل پروتکل و روش های مدل سازی آن در شبکه های سلولی مورد بررسی قرار گرفته است. پس از مدل سازی سیستم، مسأله توأمان به صورت یک مسأله بهینه سازی عدد صحیح فرموله شده است. سپس با فرموله کردن مجدد مسأله و استفاده از تجزیه یک سطحی دوگان، الگوریتمی با پیچیدگی کارامد با پاسخ های نزدیک به بهینه بدست آورده می شود. سپس پروتکل توزیع شده مورد نظر ارائه شده که در آن هر کاربر و هر ایستگاه پایه تنها نیازمند اطلاعات محلی خود بوده و به صورت محلی تصمیم می گیرند. نتایچ شبیه سازی کارامدبودن راه حل پیشنهادی را تأیید می کند.

این تحقیق به ارائه مسئله تخمین توزیع شده در یک شبکه افزایشی بر اساس الگوریتم های خانواده زیرباند نرمالیزه شده (NSAAs) پرداخته است و الگوریتم های زیرباند نرمالیزه شده توزیع شده (dNSAA)، زیرباند نرمالیزه شده توزیع شده با انتخاب جزئی ضرایب (dSPU-NSAA)، زیرباند نرمالیزه شده توزیع شده با انتخاب پویای زیرباندها (dDS-NSAA) و زیرباند نرمالیزه شده توزیع شده با انتخاب جزئی ضرایب و انتخاب پویای زیرباندها (dSPU-DS-NSAA) را در یک قالب واحد معرفی می کند. الگوریتم زیرباند نرمالیزه شده توزیع شده تطبیقی نسبت به الگوریتم حداقل میانگین مربعات نرمالیزه شده توزیع شده تطبیقی (dNLMS)، دارای عملکرد بهتری از لحاظ سرعت همگرایی در مواجهه با ورودی های رنگی در گره ها است. در مقایسه با (dNSAA)، الگوریتم های (dSPU-NSAA) و (dDS-NSAA)، علی رغم عملکردی مشابه دارای پیچیدگی محاسباتی کمتری هستند. همچنین با ترکیب این دو الگوریتم، الگوریتم (dSPU-DS-NSAA) برقرار می شود که از لحاظ پیچیدگی محاسباتی کاهش بیشتری دارد. به علاوه، یک روش واحد برای تحلیل تئوری عملکرد میانگین مربعات برای هر گره ارائه شده و روابط جامعی برای بررسی عملکرد حالت گذرا، ماندگار و باند پایداری برای الگوریتم های نوین توزیع شده به دست می آید. با انجام شبیه سازی های مختلف در شبکه های توزیع شده، عملکرد مناسب این الگوریتم ها و صحت روابط تئوری حاصل شده مورد بررسی قرار گرفته است.

با پیشرفت فناوری مدارهای مجتمع و ورود ترانزیستورها به مقیاس های نانومتری، تغییرات آماری مشخصات الکتریکی افزاره ها به علت ماهیت گسسته بار و ماده و تغییرات تصادفی ناشی از نوسانات پروسه ساخت به طور چشم گیری افزایش پیدا کرده است. این تغییرات به نوبه خود باعث تغییر در مشخصه های خروجی بلوک های مهم آنالوگ و علی الخصوص تقویت کننده ها می شود. در این مقاله به کمک شبیه سازی مونت کارلو یک مدار تقویت کننده هدایت انتقالی و استفاده از 1000 مدل فشرده متفاوت برای ترانزیستورهای MOSFET در فناوری 35 نانومتر، تغییرات آماری پارامترهای مهم مدار از لحاظ نحوه توزیع آماری، بررسی و آنالیز گردیده و مدل وابستگی آماری بین پارامترهای مهم مدار نیز استخراج شده است. تحلیل تغییرات آماری پارامترهای خروجی مدار و وابستگی آنها، دارای نتایج مستقیم در کاهش هزینه و زمان طراحی مدار بوده و حایز اهمیت فراوانی است.

مبدل Z-source به عنوان یک مبدل توان DC به AC باک-بوست تک مرحله ای در سال 2003 مطرح شد. ساختارهای متفاوتی از مبدل های منبع امپدانس برای بهبود عملکرد مبدل های توان در مقاله های مختلف معرفی شده اند. این مبدل ها با ساختار خاصی که دارند از اتصال کوتاه برای افزایش ولتاژ خروجی استفاده می کنند و بنابراین ضمن بالابردن قابلیت اطمینان سیستم، تبدیل DC به AC تک مرحله ای را با قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ ایجاد می کنند. یکی از مبدل های منبع امپدانس جدیدی که اخیراً معرفی شده است، مبدل A-source می باشد. برای بهبود توانایی افزایش بهره و کاهش تلفات کلید زنی، روش جدیدی از مدولاسیون پهنای پالس معرفی می گردد. در این روش با تزریق هارمونیک سوم و تولید ولتاژهای مرجع جدید در مبدل A-source سه فاز، مدت زمان اتصال کوتاه، کنترل می گردد. روش مدولاسیون پیشنهادی، تلفات کلید زنی را کاهش و بهره ولتاژ را افزایش می دهد، بدون این که سخت افزار اضافی به ساختار مبدل اضافه کند. در این روش، همچنان ساختار تک مرحله ای باک-بوست بودن مبدل حفظ شده است. در این مقاله، روش پیشنهادی تحلیل و با روش مدولاسیون پهنای پالس مرسوم مقایسه می شود. همچنین با تزریق هارمونیک سوم، ضریب مدولاسیون به 15/1 افزایش می یابد که باعث کاهش استرس ولتاژ کلیدها می شود. شبیه سازی روش پیشنهادی، روش های مرسوم، نتایج آن و تحلیل های صورت گرفته، توانایی سیستم ارائه شده را اثبات می کند.

کمینه نمودن اختلاف زمان عملکرد میان رله های جریان زیاد اصلی و پشتیبان یکی از موضوعات اساسی و مهم در مسئله هماهنگی رله های موجود در سیستم توزیع قدرت است. در این مقاله، علاوه بر یافتن مقادیر ضرایب تنظیم زمانی و درنظرگیری انواع منحنی مشخصه های مربوط به رله های جریان زیاد، جهت بررسی حالت جامع مسئله، جریان تنظیمی رله ها نیز برای بهبود بیشتر هماهنگی به طور هم زمان با دو مورد دیگر مورد بررسی قرار می گیرد. یافتن میزان بهینه ضریب تنظیم زمانی با استفاده از الگوریتم های تکاملی در مقاله های سالیان اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. اخیراً روش بهینه سازی جدیدی به نام الگوریتم جست وجوی ابرکره معرفی شده است. در این مقاله با ارتقای این الگوریتم بهینه سازی، از آن به عنوان کاربرد در یکی از مسایل مهندسی به نام مسئله هماهنگی رله های جریان زیاد استفاده شده است. نتایج شبیه سازی بر روی شبکه نمونه، کارایی الگوریتم جست و جوی ابرکره ارتقایافته را در مقایسه با نسخه اصلی آن نشان خواهد داد. به کارگیری الگوریتم ارتقایافته در کنار درنظرگیری جریان تنظیمی رله ها باعث می شود تا مسئله هماهنگی بهینه رله های جریان زیاد در مقایسه با کارهای گذشته بهبود یابد.

در سال های اخیر، نفوذ منابع انرژی های تجدیدپذیر و خودروهای برقی در ریزشبکه AC افزایش یافته است. همچنین مدیریت طرف تقاضا می تواند برای مدیریت بار پیک استفاده شود تا عملکرد بهینه ریزشبکه AC را بهبود دهد. بنابراین، این مقاله بهره برداری بهینه ریزشبکه AC در حضور خودروهای برقی تحت مدیریت طرف تقاضا را به طور هم زمان پیشنهاد داده است. مدل ارائه شده چگونگی عملکرد کوتاه مدت ریزشبکه را شامل نحوه و میزان تبادل با شبکه بالادست، تولید واحدهایDG شامل توربین های بادی، باتری ذخیره ساز، دیزل ژنراتورها، شارژ و دشارژ هوشمند خودروهای برقی و نحوه مشارکت مصرف کنندگان بزرگ صنعتی و تجمیع کننده های مصرف کنندگان کوچک در برنامه های مدیریت طرف تقاضا را به صورتی که هزینه بهره برداری ریزشبکه کمینه شود تعیین می کند. فرمولاسیون ارائه شده مدل ریاضی منابع مختلف انرژی را در ریزشبکه مدل کرده و قیود پخش بار AC و محدودیت ولتاژ شین ها و جریان فیدرها را در ریزشبکه در نظر گرفته است. ریزشبکه 33 شین AC به عنوان تست سیستم استفاده می شود تا اثرات خودروهای برقی و مدیریت طرف تقاضا را روی بهره برداری بهینه ریزشبکه AC بررسی کند. مدل پیشنهادی به شکل برنامه ریزی غیر خطی آمیخته با اعداد صحیح مدل سازی شده و با استفاده از حل کننده SBB تحت نرم افزار بهینه سازی GAMS حل شده است.

بویلر-توربین یک سیستم چندمتغیره و پیچیده در نیروگاه های بخار است و از سه حلقه کنترل اصلی و مجزای احتراق، دما و سطح آب درام تشکیل شده است. انتخاب حلقه های کنترلی به عنوان یک حلقه واحد به منظور کنترل و شناسایی بویلر به صورت یکپارچه، به علت حضور مشخصه های دینامیکی غیر خطی متغیر با زمان بسیار سخت و پیچیده خواهد بود. بنابراین برای تحقق یک مدل واقعی و دقیق برای طراحی کنترل کننده مناسب، هر حلقه کنترلی باید جداگانه شناسایی شود. همچنین عملکرد مؤثر و کارامد مدل شناسایی شده در زمان تغییرات بار نیز حایز اهمیت است. در این مقاله شناسایی حلقه بسته سیستم احتراق ارائه شده است. با توجه به حساسیت، پیچیدگی، غیر خطی و حلقه بسته بودن سیستم، شناسایی سیستم با استفاده از روش های هوشمند مانند سیستم استنباط فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) بازگشتی و شبکه با ورودی های برون زا (NARX) سری-موازی انجام می گیرد. در انتها مقایسه نتایج دو روش با یکدیگر و همچنین مقایسه با داده های واقعی نمونه برداری شده از بویلر واحد 320 مگاوات نیروگاه بخار اصفهان-ایران ارائه شده و دقت روش ها نشان داده می شود.

یکی از چالش ها و محدودیت های مهم در طراحی مدارهای پرتراکم، اتلاف توان ناشی از ترانزیستورهای این مدارها است. منطق برگشت پذیر یکی از رویکردهای نوین در کاهش اتلاف توان مدارهای دیجیتال در حوزه محاسبات کوانتومی است. در این مقاله طرحی بهبودیافته از یک مدار موازی ضرب کننده علامت دار 5بیتی با ویژگی حفظ توازن ارائه می شود. مدارهای برگشت پذیر با قابلیت حفظ توازن یک ویژگی مهم برای پیاده سازی سیستم های تحمل پذیر اشکال در حوزه فناوری نانو است. برای طراحی ضرب کننده پیشنهادی، یک بلوک 5×5 برگشت پذیر به نام HBF برای طراحی یک جمع کننده کامل برگشت پذیر با هزینه کوانتومی مناسب و یک دروازه 4×4 برگشت پذیر به نام HBL ارائه شده اند. ساختار مدار ضرب کننده از دو بخش تولید حاصل ضرب های جزئی (PPG) و عملوندهای چندگانه افزوده (MOA) تشکیل شده است. این ساختار مبتنی بر الگوریتم های Baugh-Wooley و درخت والاس بوده که منجر به بهبود سرعت عملیات در ضرب کننده 5بیتی باینری برای اعداد علامت دار می شود. مدارهای پیشنهادی بر مبنای معیارهای ارزیابی مهمی همچون هزینه کوانتومی، خروجی های بی اهمیت و ورودی های ثابت، بهینه سازی شده و با مدارهای موجود مقایسه می شوند. هدف اصلی، کاهش هزینه کوانتومی، تعداد ورودی های ثابت و خروجی های بی اهمیت در طراحی مدار ضرب کننده پیشنهادی است. نتایج ارزیابی و مقایسه نهایی نشان می دهد که ضرب کننده 5×5 پیشنهادی در این پژوهش، 26% در هزینه کوانتومی، 9% در خروجی های بی اهمیت و 9% در ورودی های ثابت نسبت به بهترین طرح های موجود، بهبود یافته است.

در این مقاله یک ساختار مقسم توان ویلکینسون فشرده با بهره گیری از عناصر پسیو طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. ساختار پیشنهادی از یک مقسم توان با دو دهانه خروجی و دو مقسم توان که هر یک دارای سه خروجی برای تقسیم توان می باشند تشکیل شده است. تقسیم کننده های استفاده شده در این طرح از نوع ویلکینسون و متقارن هستند، از این مدار می توان برای تقسیم توان بین شش خروجی به صورت متقارن با تلفات کم بهره برد. در طرح پیشنهادی به جای استفاده از خطوط الکتریکی 4/λ از خطوط مرکب استفاده شده، همچنین برای ایزولاسیون بین خروجی های مقسمی که دارای دو دهانه برای تقسیم توان است از یک مقاومت و خازن استفاده شده، که این امر باعث کاهش ابعاد و همچنین کاهش مجموع طول الکتریکی خطوط و بهبود ایزولاسیون شده است. مدار طراحی شده در فرکانس کاری 5/1 گیگاهرتز شبیه سازی و اندازه گیری شده که نتایج تحلیل مدار در این مقاله قرار داده شده است.