روش های هوشمند در صنعت برق
سال:1401 | دوره:13 | شماره:49 |تعداد مقالات:9

صنایع سنگ آهن اسپیدان یکی از صنایع پر مصرف برق در زنجیره تامین انرژی الکتریکی استان اصفهان به عنوان دومین قطب صنعتی کشور و یکی از تامین کنندگان اصلی مواد اولیه در زنجیره تامین صنایع فولاد کشور است. برنامه ریزی در یک زنجیره تامین انرژی الکتریکی با ابعاد بزرگ در فضایی پر از تردید و عدم قطعیت، با پیش بینی تقاضای انرژی الکتریکی آغاز می گردد. در این مقاله یک روش پیش بینی بلندمدت تقاضا در زنجیره تامین انرژی الکتریکی صنایع سنگ آهن اسپیدان اصفهان با استفاده از یک روش ترکیبی شامل تبدیل موجک، شبکه عصبی عمیق و تکنیک داده کاوی مبتنی بر ماشین یادگیری شدید پیشنهاد شده است. داده های مورد نظر در این مطالعه با توجه به اطلاعات ثبت شده از سیگنال تقاضای انرژی الکتریکی صنایع تولیدی سنگ آهن اسپیدان در یک بازه زمانی 40 ماهه و به صورت 24 ساعته استخراج و استفاده شده است. داده ها در بخشی از دوره مورد نظر ناشی از عدم تولید این صنعت در بازه مورد مطالعه منقطع بود به طوری که فقط 40 درصد از داده ها دارای مقدار و 60 درصد مابقی صفر یا ناهمگون بوده اند. این موضوع باعث نقص اطلاعات و بالا رفتن خطای پیش بینی در بخش اول الگوریتم پیشنهادی در خروجی شبکه عصبی عمیق تا 40 درصد شد. جهت بهبود پیش بینی و کاهش خطای ایجاد شده، با تکمیل مدل پیشنهادی با ماشین یادگیری شدید، امکان ایجاد یک مدل پیش بینی بهبود یافته برای انجام آموزش تحت نظارت میسر گردید. در نهایت نتایج به دست آمده با تکنیک های دیگری مانند ماشین بردار پشتیبان و درخت تصمیم گیری مقایسه شده است. نتایج بهبود و کاهش خطا و افزایش قابل توجه دقت روش پیشنهادی در پیش بینی بلند-مدت تقاضا در زنجیره تامین انرژی الکتریکی صنایع سنگ آهن اسپیدان را نشان می دهند.

با توجه به امکان وقوع عیب در عملگرهای هر سیستم صنعتی، نیاز به شناسایی و استفاده از یک ساختار کنترلی کمکی در راستای جبران عیب و حفظ سطح پایداری سیستم، استفاده از ساختار کنترلی تحمل پذیر عیب در صنعت یک مسیله ی ضروری به نظر می رسد. در این مقاله مدل راکتور همزن شیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفته که دارای مدل غیرخطی با خروجی های دما و ورودی گرمایش تانک های به هم پیوسته است. به منظور تخمین دینامیک های خروجی مدل از فیلتر کالمن خنثی استفاده می شود که به نسبت سایر تخمین گرها سرعت همگرایی مناسب و دقت بالاتری دارد. به منظور طراحی کنترل کننده از رویکرد کنترل پیش بین غیرخطی استفاده شده که در لحظاتی که عیب در سیستم وجود ندارد، میزان گرمایش مناسب برای دست یابی به دماهای مطلوب برای هر تانک را به سیستم اعمال می کند و نهایتا منجر به پایداری سیستم می گردد. در طرح پیشنهادی به منظور جبران عیب، از ر ویتگر مدلغزشی به منظور شناسایی عیب استفاده شده است. زمانی که عیب تشخیص داده شد، از یک کنترل کننده تناسبی-انتگرال گیر و مشتق گیر فازی به منظور کنترل خروجی با وجود عیب در سیستم استفاده می شود. شبیه سازی روش پیشنهادی در نرم افزار متلب و در حالت های کاری مختلف انجام شد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده عملکرد مطلوب روش پیشنهادی در جهت جبران عیب است.

امروزه استفاده از منابع تولید پراکنده به صورت متصل به شبکه رشد چشم گیری دارند، لذا مبدل های متصل به شبکه باید قابلیت خدماتی فراتر از تزریق توان به شبکه، از جمله حفظ پایداری شبکه را داشته باشند. در این مقاله استراتژی کنترل و مدیریت انرژی برای باتری، باد، فتوولتاییک و دیزل متصل به شبکه سه فاز با فعال کردن محدودیت جریان تحت خطاهای نامتعادل معرفی شده است. در این روش، جریان های تزریق شده به مقدار معین در طول خطاها محدود می شود. همچنین حالت عملکرد بدون ردیابی حداکثر نقطه توان (MPPT)برای مبدل نیز لحاظ شده است، این حالت در خطاهای شدید، زمانی که مبدل نمی تواند حداکثر توان سیستم را کنترل کند فعال می شود. لذا در ریزشبکه با وجود یک کنترل کننده ناظر مبتنی بر منطق فازی، عمل کنترل مبدل dc به dc دوطرفه باتری و مدیریت منابع تولید پراکنده انجام می شود. همچنین از کنترل کننده تناسبی رزونانسی به دلیل عملکرد مناسب آن، در این کار استفاده می شود. در حقیقت با استفاده از تولید جریان مرجع، جریان سینوسی با مقدار اعوجاج هارمونیک کل (THD) کمتر از 5 درصد تزریق می شود. نتایج نشان می دهد که استراتژی کنترلی همراه با مدیریت انرژی با چندین منبع تولید انرژی، اولا قادر است که با وجود خطای نامتقارن در شبکه بالادستی، ولتاژ لینک dc را در یک بازه قابل قبول حفظ و جریان خطا را محدود کند لذا عملیات عبور از خطا بدون عملکرد رله های حفاظتی به درستی انجام شده است و ثانیا در مقایسه با ریزشبکه با حضور فقط یک منبع تولید فتوولتاییک، روند تزریق توان اکتیو و راکتیو در شبکه بالادستی مطلوب تر است.

در دهه اخیر با هدف کاهش هزینه های نظارت محیطی، فرایند تجمیع داده مبتنی بر روش مشترک سنجش فشرده و یادگیری لغت نامه در شبکه های حسگر بی سیم مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله یک طرح نمونه برداری قطعی و غیرتصادفی برای استفاده در این روش تجمیع داده ارایه شده است. این طرح مبتنی بر برآورد کمیت اطلاعات متقابل داده حسگرها است که با نمونه برداری از تمام آنها در بخش کوتاهی از دوره جمع آوری داده به نام مرحله آموزش به دست می آید. در مرحله بعدی و اصلی دوره جمع آوری داده گره هایی نمونه برداری می شوند که بیشترین اطلاعات را درباره گره های نمونه برداری نشده در اختیار بگذارند. نتایج شبیه سازی ها با سیگنال های واقعی نشان می دهد که حتی زمانی که تعداد حسگرهای نمونه بردار تنها شامل 25 درصد از کل گره های شبکه است می توان به طور متوسط به بیش از 12 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی نسبت به روش نمونه برداری مرجع دست یافت.

پیشرفت در دنیای دیجیتال، ما را به سمت توسعه ابزار بازجویی قانونی دیجیتال سوق می دهد. استفاده از روش های یادگیری ماشین برای شناسایی منبع چاپ یکی از زیر مجموعه های این حوزه بوده که درحال توسعه است. در این مقاله، روش جدیدی برای استخراج ویژگی های ثانویه بر پایه بردار هویت (i-vector) برای شناسایی منبع چاپ ارایه شده است. در روش پیشنهادی تنها با استخراج یک بردار i-vector با بعد کم به ازای هر صفحه بدون استفاده از روش بازشناسی نوری نویسه ها (OCR) و با حذف رای گیری اکثریت فرایند طبقه بندی تسریع شده است. به این ترتیب روش پیشنهادی در استخراج ویژگی ها مستقل از نوع و اندازه قلم نویسه ها و زبان متن است. ویژگی های ثانویه با افراز تصویر سند به تکه های کوچک تر و مدل سازی ویژگی های اولیه الگوی دودویی محلی (LBP) مربوط به ناحیه های تیره، مرز و روشن در فضاهای مجزا به دست می آید. مدل سازی ویژگی های اولیه نواحی مختلف در فضاهای مجزای متغیر کل چاپگر، امکان استخراج اطلاعات جداکننده کلاس ها از بافت چاپ باقیمانده در ناحیه روشن را برای افزایش دقت و صحت طبقه بندی مهیا می کند. در این مقاله تاثیر استفاده از بافت نواحی مختلف و تغییر ابعاد تکه بندی با استفاده از طبقه بند ماشین بردار پشتیبان (SVM) از طریق شبیه سازی به دقت بررسی شده است. نتایج شبیه سازی، نشان می دهد که تنها با پالایش ویژگی های اولیه LBP به صحت 05/99 درصد دست یافته ایم که بیشتر از آخرین پژوهش های این حوزه است.

اتوماتای سلولی نقاط کوانتومی (QCA) با بهره گیری از پیشرفت های فن آوری نانو، بسیاری از محدودیت هایی که نیمه رسانا اکسید فلزی مکمل (CMOS) با آن روبرو شده بود را برطرف کرده است. مشخصه های نامطلوب همانند جریان های نشتی زیاد، طراحی های CMOS را در ابعاد نانو محدود می سازد. ایده ی طراحی سیستم های چند ارزشی منطقی (MVL) به جای دودویی استاندارد، برای بسیاری از طراحان جذاب شده است. کاربرد MVL در طراحی مدارهای دیجیتال، مزایای بسیاری نسبت به روش های مرسوم دارد. فلیپ فلاپ D یک مدار ترتیبی عمده در هر ثباتی است. در این مقاله، یک فلاپ فلاپ D چهار ارزشی مبتنی بر اتوماتای سلولی نقاط کوانتومی چهارچهاری (QQCA) معرفی شده و ساختار مدل چهارچهاری پیشنهادی شرح داده شده است. همچنین ما با استفاده از فلیپ فلاپ D چهارچهاری ارایه شده، یک ثبات 4 کوبیتی پیشنهاد کرده ایم. هر دو مدار توسط QCASim (نسخه چهارچهاری)، شبیه سازی و ارزیابی شده اند. QCASim می تواند نتیجه ی شبیه سازی را در قالب شکل موج و جدول صحت نمایش دهد. کار ما با سایر آثار منتشر شده مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مدار پیشنهادی از نظر تاخیر و مصرف انرژی کارآمد است.

آشکارساز نوری فلز-نیمه هادی-فلز از دو پیوند شاتکی و روزنه هایی برای جذب فوتون تشکیل شده و جریان تاریک کمی دارد. در این مقاله، به بررسی تاثیر مشخصات اتصال آلومینیومی بر جریان های تاریک و نوری و پاسخ نوری آشکارساز فلز-نیمه هادی-فلز (MSM) سیلیکنی پرداخته شده است. با توجه به روش رشد لایه فلزی، تابع کار یک فلز می تواند در یک بازه محدود تغییر کند. تاثیر تغییرات تابع کار آلومنیوم بر عملکرد آشکارساز مذکور مطالعه شده است. پس از تعیین تابع کار بهینه لایه فلزی، تاثیر ضخامت لایه آلومینیومی بر عملکرد آشکارساز بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد تابع کار و ضخامت لایه آلومینیوم تاثیر مستقیمی بر جریان تاریک، جریان نوری و پاسخ نوری قطعه دارد. تاثیر این دو مولفه بر پارامترهای آشکارساز نوری مذکور به نحوی است که می تواند ساختار را از حالت آشکارسازی خارج کرده و تبدیل به یک مقاومت الکتریکی نماید. بنابراین لازم است برای ساخت، با انتخاب روش لایه نشانی مناسب و ضخامت لایه فلزی مناسب، پارامترهای مذکور بهینه شوند. در این تحقیق برای یک آشکارساز نوری MSM با ساختار متقارن، تابع کار بهینه برابر با 26/4 الکترون ولت به دست آمد. توابع کار کمتر از این مقدار منجر به ایجاد اتصال اهمی بین لایه آلومینیومی و لایه سیلیکنی و توابع کار بیشتر از این مقدار منجر به ایجاد یک پیوند شاتکی با ولتاژ شکست بسیار کم در ناحیه بایاس معکوس می شود. همچنین بهترین ضخامت لایه آلومینیومی برابر با 1/1 میکرو-متر به دست آمد. این ضخامت منجر به بیشترین مقدار پاسخ نوری در آشکارساز مورد مطالعه می شود.

با افزایش نگرانی های زیست محیطی و کاهش سوخت های فسیلی، اهمیت تولید الکتریسیته توسط انرژی های تجدیدپذیر و جایگزینی آن با سوخت های مرسوم روز به روز بیشتر احساس می شود. از طرفی وابستگی انرژی های تجدیدپذیر به شرایط محیطی باعث شده استفاده از این انرژی ها با چالش هایی همراه باشد. یکی از این چالش ها مدیریت منابع انرژی بوده که در این تحقیق با طراحی یک کنترل کننده هوشمند فازی، مسیله ی مدیریت انرژی سیستم قدرت ترکیبی خانگی شامل انرژی خورشید، باتری و برق شبکه مورد توجه قرار گرفته و پیاده سازی آن در ابعاد آزمایشگاهی انجام شده است. در مطالعه ی پیش رو با به کار بردن برد آردوینو جهت مدیریت انرژی در سیستم قدرت ترکیبی، سعی بر آن بوده تا زمینه ی استفاده از این منابع در ابعاد واقعی و به صورت انبوه فراهم گردد همچنین مدل ریاضی اجزای سیستم قدرت ارایه شده، شبیه سازی سیستم با نرم افزار متلب انجام شده و توانایی مانیتورینگ زمان واقعی اطلاعات نیز به آن افزوده شده است. در انتها با اعمال شرایط آب و هوایی یک روز عادی بهاری تاثیر گذاری کنترل کننده هوشمند فازی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی نسبت به عدم استفاده از آن باعث کاهش 60 درصدی استفاده از برق شبکه می گردد.

در این مقاله، یک آنتن پاپیونی سر-آتش دو بیمی در باند فرکانسی موج میلیمتری (57-64 گیگاهرتز) طراحی شده است. به طوری که با معرفی یک ساختار جدید در چینش تیغه های متامتریالی پیشنهادی در صفحه افقی آنتن پاپیونی، دو بیم در 60 و 120 درجه تولید می شود. آنتن پیشنهاد شده از یک آرایه 2×3 از سلول های متامتریالی، که منجر به افزایش بهره و همچنین تولید دو بیم می شود، تشکیل شده است. برای تولید دو بیم در صفحه E-planeتیغه های متامتریالی نسبت به محور آنتن با زاویه ی 15 درجه کج شده و در مقابل آنتن پاپیونی جاسازی شده اند. این تک سلولی ها، قابلیت ایجاد دو تشدید را داشته که می توانند در راستای بهبود بهره در یک باند فرکانسی وسیع، نقش شایانی را ایفا نمایند. پرتوهای اصلی آنتن در صفحه E-planeدر 60 و 120 درجه دارای بهره ی 5/9 دی سیبل در فرکانس 60 گیگاهرتز است. طرح نهایی آنتن پیشنهادی، شبیه سازی و با تحلیل های پارامتری، مناسب ترین ساختار علیرغم حفظ سایر مشخصه های تشعشعی و ساختاری آنتن ارایه گردیده است.