دریافنون
سال:1398 | دوره:6 | شماره:3 (پیاپی 17) |تعداد مقالات:10

تقریبا ناشناخته بودن محیط بیکران دریا ها و نبود نقشه دقیق قبلی از فضای کاری یکی از چالش های فعلی ربات های خودمختار زیرسطحی در انجام ماموریت های محوله می باشد. هدف این پژوهش، طراحی مسیر بصورت روی خط برای یک ربات خودمختار زیرسطحی از موقعیت و سرعت ابتدایی به موقعیت و سرعت هدف در یک فضای کاری تقریبا ناشناخته با حضور موانع از پیش نامعلوم می باشد. برای این منظور، الگوریتم طراحی مسیر درخت جستجو سریع تصادفی محلی برای ربات معرفی می گردد. الگوریتم مذکور شامل سه جزء به هم پیوسته: ماژول طراحی مسیر، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ و ماژول تشخیص مانع می باشد. هر یک از گره های تولیدی توسط ماژول طراحی مسیر و شاخه های مربوطه از منظر قیدهای سینودینامیکی ربات توسط کنترل کننده سطح پایین و مدل دینامیکی غیرخطی بررسی می-شوند. چنانچه گره و شاخه بطور همزمان قیدهای مذکور را در بازه زمانی مدنظر برآورده نمایند، به همراه سیگنال های کنترلی توسط الگوریتم طراحی مسیر برای طراحی مسیر نهایی ذخیره می گردند. چنانچه ماژول تشخیص مانع ربات، مانعی از پیش نامعلوم را بر روی مسیر طراحی شده تشخیص دهد، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ به منظور اجتناب از برخورد با آن، درخت جستجو سریع تصادفی محلی را از موقعیت و وضعیت فعلی ربات به نزدیک ترین گره درخت طراحی شده توسعه می دهد. الگوریتم پیشنهادی به منظور ارزیابی برروی یک کامپیوتر صنعتی تک بورد پیاده سازی شده و بصورت زمان حقیقی در محیط xPC-Target متلب مورد آزمون پردازنده در حلقه قرار گرفت. نتایج آزمون نشان می دهد که ربات به کمک الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی نه تنها قادر به اجتناب از برخورد با موانع از پیش نامعلوم می باشد، بلکه به دلیل ماهیت تصادفی آن، از سرعت مطلوبی در طراحی مسیر در محیط های متشکل از موانع بسیار، بصورت روی خط برخوردار است.

امروزه یکی از چالش های اصلی در حوزه دریایی، کنترل و پایش بنادر در شرایط آب و هوایی متفاوت می باشد که برای این منظور از قایق ربات های خودران استفاده می شود. در این تحقیق، که بخشی از پروژه قایق ربات مروارید می باشد، از سیستم بینایی استریو بمنظور تشخیص، مکان یابی و ردیابی زمان-واقع اشیا استاتیک و دینامیک در قایق ربات خودران مروارید استفاده شد. بمنظور ارزیابی الگوریتم ارائه شده، دو سری آزمایش طراحی و اجرا شدند؛ در آزمایش اول، قایق ربات کنار سایر قایق های ثابت یا دیواره های اسکله حرکت کرد تا اشیا ثابت را مکان یابی کند. در آزمایش دوم نیز یک قایق هدف مجهز به RTK-GPS در نظر گرفته شد تا دقت الگوریتم در ردیابی آن سنجیده شود. نتایج تحقیق در قالب نقشه ارتفاعی دیجیتال و ترسیم مسیر طی شده توسط قایق ربات و قایق هدف ارائه شد. دقت ردیابی سیستم استریو نسبت به RTK-GPS ارزیابی شد که حداقل خطای سیستم استریو در ردیابی، مقدار 1/575 متر بدست آمد که این میزان خطا توسط فیلتر کالمن به مقدار 0/6621 متر کاهش پیدا کرد.

شکل دهی پرتو یکی از مهم ترین بلوک های پردازش سیگنال آرایه ای در سونار می باشد که به دلیل ماهیت محیط و شرایط کاری، نیازمند بهره گیری از روش های وفقی و مقاوم است تا بتواند مشخصات مناسبی در خروجی شکل دهنده پرتو ارائه دهد. در مقاله حاضر، به بررسی و تحلیل آخرین روش های شکل دهی پرتو وفقی و مقاوم مانند روش های تغییر ماتریس کوواریانس بهبودیافته، پرداخته شده و در نهایت به کمک شبیه سازی در سناریوهای متفاوت و شرایط مختلف کاری شامل خطا در بردار نگاه آرایه، اختلال بهره و فاز سنسورها، محیط های پرنویز و وجود تداخل های قوی، توانمندی و قابلیت های آنها ارائه گردیده است و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد روش های Diagonal Loading، LCMV و LCMV mod در حالات مختلف از کارآیی مناسب برخوردار نیستند و روش های CMR و ESB در حضور خطای بردار نگاه، تداخل قوی و نویز محیطی زیاد و وجود اختلال در میزان بهره و فاز، از عملکرد مناسبتری برخوردار می باشد.

امروزه سیستم های الکتریکی، با توجه به مزایایی فراوان، برای استفاده در رانش و تولید توان شناورهای نمونه عملیاتی مورد توجه قرار گرفته اند. در سیستم های رانش الکتریکی مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر که نقش به سزایی در کاهش آلاینده های زیست محیطی دارند، منابعی هم چون پیل سوختی، خازن و باتری مورد استفاده قرار می گیرد. مدیریت توان تولیدی این منابع به منظور پاسخ مناسب به تغییرات بارهای رانشی و سایر بارهای مصرفی شناور، از جمله اقدامات مهم می باشد. در این مقاله با توجه به چگالی انرژی و توان این منابع و سرعت پاسخ آن ها، راه برد مدیریت انرژی بر این اساس استوار است که تغییرات سریع بارها توسط خازن و تولید پایدار انرژی توسط باتری و پیل سوختی انجام بپذیرد. به این منظور یک سیستم الکتریکی شامل منابع، مبدل ها، بارهای رانشی واقعی و بار هتل برای یک شناور نمونه عملیاتی طراحی شده و با توجه به راه برد مدیریت انرژی معرفی شده، پاسخ سیستم به الگوهای مختلف تغییرات بار سنجیده شده است. نتایج نشان از کارآمد بودن سیستم الکتریکی و راه برد مدیریت انرژی معرفی شده دارد. همچنین در کنترل میزان شارژ باتری، روش ارائه شده در این مقاله بهتر از دو روشی که مقایسه با آن ها انجام شده عمل می کند.

در این مقاله، طراحی کنترل کننده مدلغزشی-عصبی برای کلاس خاصی از موتور سنکرون مغناطیس دائم به منظور بهره گیری در زیردریایی بدون سرنشین مورد بررسی واقع شده است. ابتدا موتور مدنظر با مشخصاتی که در مقاله ارائه شده در نرم افزار تمام موج ماکسول که بر پایه روش المان محدود می باشد، طراحی و شبیه سازی شده است؛ سپس با استفاده از داده های حاصله از شبیه سازی موتور در نرم افزار، مدل غیرخطی به وسیله شبکه عصبی استخراج شده است. از آنجا که بهره گیری از روش های کنترل مبتنی بر مدل به دلیل وابستگی شدید به مدل سازی و همچنین به علت استفاده از سنسورها گران و دارای خطا خواهد بود، بهره گیری از کنترل کننده بدون سنسور مورد استفاده قرار گرفته که با توجه به مدل غیرخطی مطروحه، کنترل کننده مدلغزشی برای این موتور خاص طراحی شده است. کنترل کننده مدلغزشی-عصبی ارائه شده با توجه به مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های سیستم و اغتشاشات خارجی، پایداری حلقه بسته سیستم کلی و همگرایی خطای ردیابی به صفر، نتایج بهتری را نسبت به کنترل کننده PID بدست آورده است. نتایج شبیه سازی انجام شده در این مقاله عملکرد مناسب مدل و کنترل کننده پیشنهادی را تایید می نماید.

هدف از مقاله، ارائه روشی کارآمد در کنترل ماشین القایی شش فاز، هنگام بروز خطای قطع فاز است. اصلی ترین مزیت استفاده از موتورهای القایی چند فازه، کاهش جریان عبوری از کلیدهای اینورتر آن نسبت به اینورتر های سه فاز می باشد؛ این موضوع باعث عدم نیاز به اینورترهای چند سطحی برای انتقال توان زیاد به موتور است. در بین تمام ماشین های چند فازه، موتور القایی شش فاز قفس سنجابی، به دلیل تشابهات بسیار آن به موتور القایی سه فاز، در دو زمینه نحوه مدل کردن این موتور بوسیله معادلات ریاضی و کنترل آن، بیشتر مورد توجه واقع میباشد. در این پایان نامه از روش کنترل مستقیم گشتاور برای کنترل ماشین 6 فاز استفاده شده است. از آنجایی که در روش DTC استاندارد ماشین القایی شش فاز ریپل شار و گشتاور زیاد و هارمونیک های با دامنه بزرگ از مرتبه (6k± 1) تولید می شود، در این پایان نامه از شیوه کنترلیای که بر مبنایDuty Cycle Control برای کاهش هارمونیک ها و تلفات، ریپل شار و گشتاور در روش کنترل مستقیم گشتاور ماشین القایی شش فاز ارائه شده است، استفاده شده است. علاوه بر این در این پایان نامه به جای استفاده ازروش های مرسوم در کنترل ماشین 6 فاز در هنگام قطع فاز، روشی کارآمد برای کنترل موتور هنگام بروز خطای قطع یک فاز برای حالت بهبود یافتهیDTC استاندارد ارائه شده که در کاربردهای دریایی و غیره مناسب است.

تلاش برای کسب تکنولوژی در زمینه ساخت زیردریایی مجهز به سیستم پیش رانش مستقل از هوا در حال افزایش می باشد. پیل سوختی پلیمری یکی از گزینه های مناسب به عنوان سیستم تامین توان زیردریایی می باشد. پایداری یکی از شاخص های اصلی رقابت فناوری پیل سوختی پلیمری با دیگر فناوری های تولید توان است. با توجه به اهمیت تست بررسی پایداری سری پیل سوختی پلیمری، برای اولین بار در کشور ایران، در این تحقیق عملکرد سری پیل سوختی پلیمری در طول مدت 200 ساعت مورد ارزیابی قرارگرفت. نحوه انجام تست طولانی مدت بر اساس پروتوکل های معتبر جهانی و باتوجه به کاربری موردنظر، در سه بخش ارزیابی منحنی قطبیت، طیف امپدانس الکتروشیمی پیل سوختی و تغییرات یون فلوئور (تست فنتون)، pH و هدایت الکتریکی آب خروجی سمت آند و کاتد در بازه های زمانی 25 ساعت طراحی گردید. براساس نتایج بدست آمده مشخص گردید قحطی اکسیدان، تجمع ذرات آب در سل سوم و تشکیل قطرات آب در شیر سوزنی که ناشی از طراحی منیفولدهای گازهای واکنش دهنده و همچنین نحوه ی بهره برداری از سل می باشند، به عنوان عوامل برگشت پذیر افت عملکرد سری پیل سوختی عمل می نمایند. با بررسی طیف امپدانس الکتروشیمی مشخص گردید مقاومت اهمی در طول تست 200 ساعته تقریبا ثابت و معادل mΩ /cm2 1500 باقی ماند. مقاومت انتقال بار بیشتر در سل سوم نسبت به بقیه ی سل ها را می توان به تجمع آب در سل آخر نسبت داد. بررسی یون فلوئور، pH و هدایت الکتریکی آب خروجی از سمت آند و کاتد سری محدود 3 سل پیل سوختی مشخص نمود عملکرد سری در مدت زمان 200 ساعت تاثیری بر روی ساختار غشاء نداشته و تخریب شیمیایی ساختار آن در زمان های طولانی تر رخ خواهد داد.

روند گرمایشی در اقیانوس هند سهم عمده ای در روند کلی میانگین گرمایش سطح اقیانوس های جهانی دارد که در این میان سهم دریای عربی بنابر شرایط خاص حاکم بر آن به لحاظ جغرافیایی و بادهای مونسون قابل توجه است. در این پژوهش تغییرات درون و بین سالیانه دما و شوری سطح دریای عربی از سال 2010 تا 2017 با استفاده از مدل MITgcm، با دقیق ترین اطلاعات عمق سنجی با دقت مکانی 033/0 درجه بررسی شده است. به این منظور داده های دما، شوری، نرخ تبخیر منهای بارندگی، باد، شار گرمای خالص با دقت زمانی یک ماهه و دقت مکانی یک درجه به عنوان داده های اولیه، نخست به دقت مدل درآمده و سپس به مدل معرفی گردید. در این مدل معادله های ناویر-استوکس در حالت غیر خطی، تراکم ناپذیر و غیرهیدروستاتیکی با گسسته سازی حجم محدود مکانی بر روی یک شبکه محاسباتی مکعبی حل می گردد. نتایج تحلیل زمانی در دوره مذکور و در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد که میانگین دمای سطح دریا 36/0 درجه سانتیگراد و میانگین شوری سطح دریا نیز PSU 04/0 افزایش داشته است. این در حالیست که بیشترین مقدار دما و شوری سطحی در طول دوره مطالعه مربوط به ژوئن سال 2016 است که مقادیر این متغیرها به ترتیب 30 درجه سانتیگراد و PSU51/36 است. علت این تغییرات می تواند عواملی نظیر تبخیر بیش از بارندگی در دریای عربی، تنش بادهای مونسون، وارونگی های جریانی و شار گرمای خالص باشد.

گردش متغیر و تشکیل پیچک های میان مقیاس در خلیج فارس توسط خروجی مدل سه بعدیROMS با تراکم پذیری حدود 3 کیلومتر توسط داده های سال 2009 در 16 لایه تراز سیگما شبیه سازی شده است. گردش در خلیج فارس عمدتا ناشی از سه فاکتور اثر باد، چگالی (جریان های ترموهالاینی) و جزر و مد می باشد. اصلی ترین جریان در خلیج فارس که سایکلونیک است، در اثر اختلاف چگالی ایجاد می شود. همچنین، نوسانات در نیروی تنش باد باعث ایجاد جریانی متغیر در تنگه هرمز می شود. این چرخش تبادلی متغیر باعث ایجاد یک ناپایداری محلی و تولید پیچک های سیکلونی می شود. گردش های پادساعتگرد در مرکز خلیج فارس از آوریل تا جولای قوی تر می شوند تا اینکه در ماه آگوست بیشترین وضوح در شکل گیری پیچک ها مشاهده می شود. در تحقیق حاضر با انتخاب چهار ایستگاه در موقعیت های مختلف از خلیج فارس، تاثیر پیچک ها بر روی دما، شوری و به طور خاص بر سرعت صوت بررسی شده است. از آنجا که نحوه انتشار امواج صوتی در محیط زیر آب از جمله عوامل بسیار موثر در عملکرد سامانه-های آکوستیکی می باشد، اثرحضور و عدم حضور پیچک ها بر پروفایلهای سرعت صوت با یکدیگر مقایسه گردید و نتیجه این که، حضور پیچک ها باعث کاهش انتشار سرعت صوت و اتلاف انتقال صوت می گردد.