شکل ‏2‑12: ساختار Star 45
شکل ‏2‑13: ساختار Tree. 46
شکل ‏2‑14: کابل و کانکتور پروفیباس [34] 47
شکل ‏2‑15: نحوه اتصال OLM به پروفیباس [36] 49
شکل ‏2‑16: نحوه اتصال OLP به پروفیباس[37] 50
شکل ‏2‑17: توپولوژی باس با بهره گرفتن از ریپیتر[39] 51
شکل ‏2‑18: موقعیت لایه‌های LLC و MAC در مدل OSI [2] 52
شکل ‏2‑19: بسته UART [40] 53
شکل ‏2‑20: بسته اطلاعاتی پروفیباس[41] 53
شکل ‏2‑21: نحوه ارسال دیتا در پروفیباس[2] 55
شکل ‏2‑22: ساختار Token در پروفیباس[41] 56
شکل ‏2‑23: لایه های مورد استفاده در پروفیباس FMS [2] 57
شکل ‏2‑24: پروفیباس PA/DP [2] 58
شکل ‏2‑25: انتقال دیتا در پروتکل H1 [2] 58
شکل ‏3‑1: چرخه زندگی یک سیستم.. 64
شکل ‏3‑6: شبکه کردن دو PLC 300 توسط اترنت.. 71
شکل ‏3‑7: Connection Table. 71
شکل ‏3‑8: مشخصات ارتباط برقرار شده.. 72
شکل ‏3‑9: شبکه کردن دو PLC 300 توسط پروفیباس.. 76
شکل ‏3‑10: SFC14 [61] 78
شکل ‏3‑11: SFC15 [62] 78
شکل ‏4‑1 : ساختار Bus Cycle. 82
شکل ‏4‑2: ساختار انتقال اطلاعات در پروفیباس.. 83
شکل ‏4‑3: فریم پروفیباس.. 84
شکل ‏4‑4: فریم تغییر یافته پروفیباس [41] 85
شکل ‏4‑5: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و یک Slave. 87
شکل ‏4‑6: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و یک Slave  87
شکل ‏4‑7: نمودار زمان بین دو ارسال متوالی اطلاعات یک Master و یک Slave. 88
شکل ‏4‑8: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و دو Slave. 90
شکل ‏4‑9: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات بین یک Master و دو Slave  90
شکل ‏4‑10: فریم IEEE [5] 92
شکل ‏4‑11: فریم پروفینت [66] 92
شکل ‏4‑12: Network Utilization. 93
شکل ‏4‑13: Network Utilization با دو کامپیوتر.. 93
شکل ‏4‑14: تصادم در هاب.. 94
شکل ‏4‑15: Connection Statistic [68] 94
شکل ‏4‑16: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با اترنت.. 95
شکل ‏4‑17: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با اترنت   95
شکل ‏4‑18: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با یک CPU به صورت همزمان با اترنت.. 96
شکل ‏4‑19: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین CPU1 و CPU2 با اترنت در حالت زمان حقیقی.. 97
شکل ‏4‑20: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین CPU2 و CPU3 با اترنت در حالت زمان حقیقی.. 97
شکل ‏4‑21: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با اترنت در حالت زمان حقیقی و با یک لینک معیوب. 98

شکل ‏4‑22: شبکه ترکیبی با نقطه شروع از CPU 1. 99
شکل ‏4‑23: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت DP-LAN-DP با شرایط بد.. 101
شکل ‏4‑24: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت DP-LAN-DP با شرایط خوب.. 101
شکل ‏4‑25: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات در حالت DP-LAN-DP. 101
شکل ‏4‑26: شبکه ترکیبی با نقطه شروع از CPU 2. 102
شکل ‏4‑27: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP با شرایط بد.. 103
شکل ‏4‑28: نمودار زمانی مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP با شرایط خوب.. 103
شکل ‏4‑29: پراکندگی آماری زمان مبادله اطلاعات در حالت LAN-DP-DP. 104
شکل ‏4‑30: نمودار زمان مبادله اطلاعات بین دو CPU با اترنت همراه با دو کامپیوتر.. 105
شکل ‏5‑1: مدل مورد بررسی.. 107
شکل ‏5‑2: بلوک دیاگرام مدل به همراه PID.. 108
شکل ‏5‑3: سیگنال ورودی.. 108
شکل ‏5‑4: پارامترهای PID.. 109
شکل ‏5‑5: خروجی سیستم بدون تاخیر.. 110
شکل ‏5‑6: بلوک تاخیر.. 110
شکل ‏5‑7: بلوک دیاگرام مدل به همراه تاخیر 13ms. 111
شکل ‏5‑8: خروجی سیستم با تاخیر 13ms. 111
شکل ‏5‑9: پارامترهای PID با در نطر گرفتن تاخیر 13ms. 112
شکل ‏5‑10: خروجی سیستم با تاخیر 13ms و پایدارسازی مجدد.. 112
شکل ‏5‑11: بلوک دیاگرام مدل شامل شبکه پروفیباس و اترنت.. 113
شکل ‏5‑12: خروجی سیستم با تاخیر 26ms در شبکه اترنت.. 114

فهرست جداول
جدول 2-1: زیرکمیته 802 و استانداردهای مربوط به آن….. 13
جدول 2-2: سیر تحول اترنت………………………………………………………………………. 14
جدول2-3: مقایسه اترنت معمولی و سریع…………………………………………… 24
جدول2-4: انواع اترنت گیگابیت…………………………………………………………….. 25
جدول2-5: مقایسه کلی شبکه‌های اترنت………………………………………………… 26
جدول2-6: مشخصات کابل پروفیباس………………………………………………………….. 40
جدول2-7: ماکزیمم طول سگمنت پروفیباس بر اساس سرعت انتقال دیتا………………………………………………………………………………………………………………………………….. 41
جدول3-1: سرویس‌های ارتباطی زیمنس……………………………………………………… 64
جدول3-2: حجم دیتای قابل جابجایی مبنی بر سرویس‌های ارتباطی           65
جدول3-3: فانکشن‌های مورد استفاده مبنی بر سرویس‌های ارتباطی           66
جدول3-4: فانکشن‌های برنامه نویسی اترنت………………………………………. 69
جدول3-5: Slaves…………………………………………………………………………………………………… 71
جدول4-1: معرفی هر المان و وظیفه آن در پروفیباس………………… 80

فصل اول
 

مقدمه
 
 
 

این مطلب را هم بخوانید :

شکل (2-1)- خط انتقال دو مداره باندل شکل (2-2)- خط انتقال یکمداره باندل دو سیمه  9
شکل (3-1)- شمای کلی یک خط انتقال نیرو. 18
شکل (3-2)- شمای کلی انحراف زنجیره مقره‌ها در اثر وزش باد. 19
شکل (4-1)- نمائی از انحراف زنجیره مقره ها در اثر وزش باد  23
شکل (4-2)- وضعیت انحراف زنجیره مقره ها در یک خط انتقال نمونه  23
شکل (4-3)- شمای کلی یک برج دارای زنجیره مقره های آویزان. 25
شکل (4-4)- شمای کلی یک خط انتقال که فازهای آن در کنار هم نصب شده اند. 25
شکل (4-5)- منحنی بیضی گالوپینگ در یک خط انتقال نیرو نمونه  27
شکل(5-1)- نمائی از یک خط انتقال با آرایش افقی هادیها و مقره های آویزان. 39
شکل (5- 2)- یک نمونه از خط انتقال با زنجیره مقره وی شکل. 40
شکل (5-3)- یک نمونه از خط انتقال با بهره گیری از مقره های ثابت. 41
شکل (5-4)- حالات مختلفی از نوسانات هادیها. 42
شکل (5-5)- دو نمونه از خطوط انتقال نیرو که هادیهای آن در دو طرف برجها قرار دارند.. 44
شکل (5-6)- یک نمونه از خطوط انتقال نیرو که دو فاز آن در یکطرف برجها قرار دارند. 44
شکل (5- 7)- خط انتقال با بهره گرفتن از مقره های ثابت و آرایش وی شکل برای زنجیره مقره‌ها. 45
شکل (5- 8)- دو نمونه از آرایش هادیها در خطوط انتقال نیرو  46
شکل (5- 9)- نمائی از یک خط انتقال دو مداره با آرایش عمودی هادیها. 47
شکل (5- 10)- وضعیت فواصل فازها در آرایش مثلثی هادیها در سربرج  48
شکل (5-11)- یک نمونه از خط انتقال با مقره های ثابت. 48
شکل (5-12)- وقوع پدیده گالوپینگ و نزدیک شدن فازها در میانه دوبرج. 49
شکل (5- 13)- یک نمونه از خط انتقال دو مداره با آرایش مثلثی هادیها. 50
شكل (6-1): شمای استقرار هادیهای خط انتقال تک مداره با باندلهای مربوطه (در شکل 8 تایی). 59
شكل (6-2): منحنیهای توان طبیعی (منحنیهای 1 تا 5) و امپدانس موجی (منحنیهای 6 تا 10) بر حسب تعداد زیر هادیها در باندل، kV 220 (منحنی 1 و 6)، kV 500 (منحنی 2 و 7)، kV 750 (منحنی 3 و 8)، kV 1150 (منحنی 4 و 9)، kV 1800 (منحنی 5 و 10)، منحنیهای پر رنگ برای هادیهای از نوع AC400/51 و منحنیهای خطچین برای هادیهای از نوع AC240/39. 66
شكل (6-3): منحنی تغییرات برحسب  در حالت … 69
شكل (6-4): محاسبه ضریب غیریكنواختی ناشی از دسته هادیهای سه فاز  70
شكل (6-5): نمایش قرار گرفتن زیرهادیها در آرایشهای دایره باندل متقارن و نامتقارن. 71
شکل (7-1): منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9). 77
شکل (7-2): خط انتقال قرار گرفته بین شینههای 1 و 2. 78
شکل (7-3): دیاگرام فیزوری رابطه (7-19) برای … 80
شكل (7-4): منحنی تغییرات بر حسب طول خط و نسبتهای مختلف برابر با 0 (منحنی شماره 1)، 0.1 (منحنی شماره 2)، 0.3 (منحنی شماره 3) و 0.5 (منحنی شماره 4). 81
شکل (7-5): نسبت را بر حسب طول خط برای یک خط به طول km 600 و به ازای مقادیر مختلف برابر با 1.1 (منحنی شماره 1)، 1.05 (منحنی شماره 2)، 1.0 (منحنی شماره 3)، 0.95 (منحنی شماره 4)، 0.90 (منحنی شماره 5)، 0.85 (منحنی شماره 6). 83
شکل (7-6): منحنی تغییرات بر حسب توان راکتور. 85
شکل (7-7): تغییرات بر حسب زوایه بار خط برای خط انتقال به طول km 400 و به ازای بار با مشخصات مختلف: بار اهمی خالص (منحنی شماره 3)، بار القائی با (منحنی شماره 2)، بار القائی با (منحنی شماره 1)، بار خازنی با (منحنی شماره 4) و بار خازنی با (منحنی شماره 5). 91
شکل (7-8): بستگی نسبت با زاویه بار با طولهای خط برابر با: km 200 (منحنی 1)، km 400 (منحنی 2)، km 600 (منحنی 3)، km 800 (منحنی 4)، km 1000 (منحنی 5). 93
شکل (7-9): منحنی تغییرات بر حسب زاویه بار خط و به ازای و برای طولهای مختلف خط برابر با km 100 (منحنی 1)، km 200 (منحنی 2)، km 300 (منحنی 3)، km 400 (منحنی 4)، km 500 (منحنی 5)، km 600 (منحنی 6)، km 700 (منحنی 7)، km 800 (منحنی 8)  93

چکیده :
یکی از روش های مؤثری که در دهه های اخیر مورد توجه مسئولین برق قرار گرفته است استفاده از حریم خطوط موجود برای احداث خطوط جدید با ولتاژ بالاتر

 میباشد. طبیعی است با افزایش ولتاژ، عرض حریم در دو طرف خطوط انتقال جدید افزایش میابد که باید با به کارگیری روش های مختلف نسبت به رفع آنها اقدام نمود. در چنین موارد لازم است با کاهش پهنای برج‌های خطوط جدید و استفاده از آرایش‌های مناسب هادی‌ها، زنجیره مقره‌ها، مشخصه خطوط انتقال نیرو جدید را با مشخصه موجود تطبیق داد. با توجه به اینکه در طراحی خطوط انتقال کمپاکت تلاش در کاهش پهنای برجها تا حدی میسر میباشد لذا این نوع خطوط میتوانند گزینه مناسبی برای به کارگیری در حریم خطوط موجود باشند.

برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلید زنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها و مقره ها دخالت دارند که در این پروژه مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در این پروژه سعی شده با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردیده، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد. همچنین در این پروژه طراحی این خطوط با تأکید بر طراحی الکتریکی آرایش باندل مورد توجه قرار گرفته و دنبال شده است.
در این پروژه، ملاحظات/ مبانی الکتریکی طراحی آرایش باندل این خطوط مورد توجه قرار گرفته است. ضمن آنکه به اهمیت انتقال توان در توان طبیعی توجه شده و راهکارهای تحقق آن با روابط ریاضی غنی مربوطه درک و تبیین گردیده است. دانش فنی/ ریاضی مربوطه، طراحی یک نمونه خط مدرن و منحنی­های کاربردی مربوطه از دستاوردهای این پروژه محسوب می­شوند

کلمات کلیدی : خطوط انتقال کمپاکت، فواصل عمودی و افقی فازها، حریم خطوط انتقال، انتقال توان طبیعی، راکتور شنت قابل کنترل

فصل اول
 
 
کلیات تحقیق

مقدمه
خطوط انتقال فشرده یا كمپاكت همانطور كه از اسمشان پیداست، به خطوطی اطلاق می­گردند كه ابعاد و اندازه های برج آنها در مقایسه با خطوط انتقال معمولی كوچكتر بوده و یا به اصطلاح خطوط كمپاكت را می­توان حالت فشرده ای (به لحاظ ابعاد و اندازه فیزیكی برج) از خطوط انتقال معمولی در نظر گرفت[1]. علت اصلی گرایش به سمت خطوط كمپاكت را می­توان در دو عامل زیر دانست[2-19] :

• افزایش روز افزون تقاضای انرژی الكتریكی لزوم احداث و توسعه خطوط انتقال را موجب گردیده است. احداث یك خط جدید علاوه بر نیاز به هزینه های سرمایه گذاری بالا، موارد حاشیه­ای را نیز به دنبال خود دارد كه مسأله سازترین آنها تأمین حریم مورد نیاز برای خط می­باشد. با افزایش سطح ولتاژ خط، میزان حریم آن نیز به مقدار قابل توجهی افزایش می­یابد و در چنین شرایطی در گذر خطوط انتقال از جنگلها، مقادیر انبوهی از درختان باید قطع گردند و در گذر از زمینهای كشاورزی مشكلات عدیده­ای برای تصرف و تملك زمین پیش خواهد آمد و بعضاً در مواردی قیمت زمین به ویژه در هنگام گذر و نزدیک شدن خطوط انتقال به شهرهای بزرگ به صورت تصاعدی افزایش می­یابد.
• با توجه به مشكلات تشریح شده در بند فوق بر سر راه احداث خطوط جدید، همواره این سوال مطرح بوده است كه آیا راهی برای استفاده حداكثر (انتقال هر چه بیشتر توان) از كریدوری كه با توجه به مشكلات بند فوق فراهم آمده، وجود دارد؟

پاسخ به هر دو نیاز با ابداع خطوط كمپاكت تحقق یافت. در خطوط مجهز به برجهای معمولی فاصله فاز- فاز موجود نمی­باشد، فاصله بین فازها به علت بدنه برج واقع بین فازها، عبارت از دو فاصله هوایی فاز- زمین سری با یكدیگر می باشد. در خطوط كمپكت با تغییر نوع برج و حذف اسكلت فلزی در فاصله بین فازها، فازها مستقیماً در مجاور یكدیگر واقع گردیده، توسط زنجیر مقره بین فاز از یكدیگر ایزوله می­گردند. بدین ترتیب فاصله هندسی متوسط فازها نسبت به برجهای معمولی بسیار كاهش می‌یابد[20].
خطوط كمپكت را می­توان با توجه به آرایش باندلها و برجها دسته بندی نمود. اما قبل از بررسی دسته‌بندی خطوط كمپاكت، توجه به نكات زیر لازم می­باشد.
آنچه كه معمولاً از اسم خطوط كمپاكت به ذهن می­رسد خطوطی هستند كه در مقایسه با خطوط معمولی دارای ابعاد و پهنای كمتر و فشرده­تر می­باشند. اما توجه به این نكته ضروری است كه یكی از مهمترین اهداف ابداع خطوط كمپاكت علاوه بر كاهش پهنای كریدور خط، افزایش قدرت طبیعی خط می­باشد. در این رابطه برای افزایش قدرت طبیعی خط، چهار روش مطرح می­باشد[21-33].
الف) افزایش تعداد زیرهادیها در باندل
ب) استفاده از قطر بزرگتر برای دایره باندل
ج) قرار دادن زیرهادیها در اشكال دیگری غیر از حالت دایره متقارن
د) نزدیك كردن فازها به همدیگر
محاسبه و تعیین فواصل فازها از یکدیگر یا با زمین یا بدنه فازها به پارامترهای متعددی بستگی دارد که با توجه به آن جایگذاری هادیها در روی پایه ها انجام می شود. طبیعی است هر چه فواصل فازها از یکدیگر بیشتر شود، این اقدام سبب می شود تا احتمال بروز جرقه در شرایط اضافه کلیدزنی یا صاعقه بین فازها با هم یا زمین کاهش یابد و از این جهت افزایش قابلیت اطمینان برقرسانی به همراه داشته باشد. از طرف دیگر افزایش فواصل فازها معایبی دارد که برجی از آنها بشرح زیر می باشند:

این مطلب را هم بخوانید :

– پهنای برجها یا پایه ها زیاد می شوند
– ارتفاع برجها افزایش می یابند
– عرض باند عبور زیاد می شود
– وزن و قیمت برجها یا پایه ها افزایش می یابد
– تعداد مقره ها و طول زنجیره مقره ها افزایش می یابند
بنابراین گرچه ممکن است افزایش فواصل فازها از یک طرف خوب و مناسب باشند اما طرف دیگر در بسیاری موارد توجیه اقتصادی ندارد. در خطوط انتقال کمپاکت که هدف بکارگیری ترفندهای مختلف در کاهش ابعاد پایه ها است کاهش فواصل فازها از درجه اهمیت بالائی برخوردار است.
در هر سطحی از ولتاژ با پذیرش ریسک بیشتر می‌توان فواصل فازها را کاهش داد. به همین دلیل بر حسب اینکه درصد ریسک پذیری چند درصد باشد، فواصل می تواند کم یا زیاد شود، گرچه تاکنون مدل‌ها و روابط متعددی جهت محاسبه فواصل افقی یا عمودی فازی ارائه گردیده است اما هنوز یک رابطه واحد که مقبولیت عام داشته باشد وجود ندارد. علت وجود این اختلاف نظرها وجود پارامترهای متعدد نظیر: عوامل مؤثر در تولید اضافه ولتاژها، عوامل مؤثر در دامنه نوسانات هادیها، شرایط جوی مسیر، شرایط طراحی خطوط انتقال نیرو می باشند.
برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلیدزنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها، آرایش هادیها و مقره‌ها دخالت دارند که لازم است مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند. در این گزارش سعی می شود با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردید، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد.

فصل دوم
 
ویژگی‌های خطوط انتقال کمپاکت باندل و تعاریف اولیه


2-1- مقدمه :
گسترش و توسعه شهرها سبب افزایش میزان مصرف انرژی الکتریکی میگردد که لازمه تأمین آن احداث و توسعه شبکه‌های انتقال و توزیع نیرو می‌باشد که در شهرهای بزرگ این مهم به سادگی عملی نمی‌باشد. طبیعی است هرچه بر میزان انرژی الکتریکی درخواستی افزوده گردد، لازمه تأمین آن افزایش ولتاژ خطوط انتقال جدید میباشد که در چنین حالتی مشکلات زیر پدبدار می‌شود:

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 68

تعاریف بازنشستگی ……………………………………………………………………………………………………………….68

تئوری های بازنشستگی …………………………………………………………………………………………………….. 70

تئوری نقش و ایفاء ………………………………………………………………………………………………………………70

تئوری رهایی از قیود یا فراغت …………………………………………………………………………………………..71

تئوری فعالیت و کار …………………………………………………………………………………………………………… 72

تئوری مداومت و اتصال………………………………………………………………………………………………………..72

تئوری بحران ……………………………………………………………………………………………………………………….. 73

مراحل بازنشستگی …………………………………………………………………………………………………………….. 74

پیشینه تجربی پژوهش ……………………………………………………………………………………………………… 76

تحقیقات داخل کشور ………………………………………………………………………………………………………….76

تحقیقات خارج از کشور…………………………………………………………………………………………………….. 77

فصل سوم (روش پژوهش)

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….80

جامعه، نمونه و روش نمونه گیری…………………………………………………………………………………….80

ابزار تحقیق …………………………………………………………………………………………………………………………..80

مقیاس تجدید نظر شده احساس تنهایی(UCLA)………………………………………………………80

پرسشنامه امید به زندگی میلر …………………………………………………………………………………………. 81

طرح تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………….82

روش اجرا ………………………………………………………………………………………………………………………………….83

جلسات مداخله………………………………………………………………………………………………………………………….84

روش آماری برای تحلیل داده ها…………………………………………………………………………………………..88

فصل چهارم (یافته های پژوهش)

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………….90

یافته های توصیفی ………………………………………………………………………………………………………………….90

این مطلب را هم بخوانید :

یافته های مربوط به فرضیه های پژوهش …………………………………………………………………………91

فصل پنجم (بحث و نتیجه گیری)

طرح جلسات مشاوره گروهی……………………………………………………………………………………….59

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده های آماری………………………………………………………………. 62

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………….. 63

مشخصات دموگرافیک ……………………………………………………………………………………………… 63

داده های مربوط به مداخله شناختی…………………………………………………………………………….. 67

فصل پنجم: بحث ونتیجه گیری …………………………………………………………………………………. 72

خلاصه…………………………………………………………………………………………………………………..   73

یافته های پژوهش …………………………………………………………………………………………………… 74

در مورد محاسن آموزش شناختی ……………………………………………………………………………… 76

ارتباط بین متغیرهای اصلی و فرعی پژوهش ……………………………………………………………….. 77

محدودیت های پژوهش …………………………………………………………………………………………… 81

پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………….. 81

منابع…………………………………………………………………………………………………………………….. 83

فهرست جداول:

جدول 3- 1 …………………………………………………………………………………………………………58

جدول 4- 1 ………………………………………………………………………………………………………… 63

جدول 4- 2 ……………………………………………………………………………………………………….. 64

این مطلب را هم بخوانید :

جدول 4- 3 ………………………………………………………………………………………………………. 64

در سال 1980، محققان توانستند با روش های کنترل پیشرفته مانند کنترل تطبیقی شبکه های عصبی، هدایت خودکار را طراحی کنند [] .
در سال 2001، الگوریتم کنترل غیر خطی تطبیقی مقاوم برای هدایت خودکار کشتی  معرفی شد. البته در آن فرضیاتی وجود داشت که باعث مشکلاتی میشد[].
در سال 2001، برای مسئله ردیابی خودکار کشتیها، استفاده از روش  فازی تطبیقی پیشنهاد شد [].
در سال 2004، هدایت خودکار تطبیقی غیر خطی بهبودیافته ایی طراحی شدکه با فرض دارا بودن پارامترهای ثابت برای هدایت کشتی دارای عدم قطعیت، مفید بود[].
در سال 2006، برای کنترل خودکار کشتیها،  استفاده از کنترل فازی و اچ اینفینیتی  پیشنهاد داده شد[].
تمام روش های کنترلی که تا اینجا معرفی شدند، هر یک دارای نقاط قوت و یا نقاط ضعفی نسبت به یکدیگر میباشند. برای مثال در برخی، مسئله ردیابی به خوبی انجام میگیرد اما در برابر اغتشاشات زیاد محیطی دارای پایداری لازم نیستند و یا اینکه سرعت عکس العمل خوبی در برابر تغییر مقدار ورودی مرجع ندارند.
کنترل لغزشی یکی از موثرترین روش های کنترل مقاوم غیر خطی برای رویارویی با سامانه های دارای مشخصاتی چون، عدم قطعیت در مدل و وجود پارامترهای دارای تغییرات زیاد میباشد[,]. طرح کنترل کننده لغزشی روشی مقاوم برای مسئله حفظ پایداری وعملکرد یکنواخت در مقابل بی دقتیهای مدلسازی است. اما این روش دارای معایبی نیز میباشد، یکی از معایب کنترل لغزشی ایجاد پدیده وزوز برروی سطح لغزشی طراحی شده میباشد. برای برطرف کردن این پدیده میتوان از روش هایی مانند تخمین اشباع [] و یا کنترل لغزشی انتگرالی[]  ویا تکنیک لایه مرزی[]  برای بهبود بخشیدن به عمل کنترل استفاده کرد.
اگر عدم قطعیت در مدل زیاد باشد، کنترل لغزشی نیاز به یک لایه ضخیم دارد که این امر باعث ایجاد لرزش بزرگتر میشود. اگر ضخامت این لایه مرتبا افزایش یابد، به همان اندازه مزایای کنترل لغزشی کم میشود و به سمت یک سامانه بدون مد لغزشی میرویم. برای غلبه بر مشکل فوق میتوان از کنترلگرهای فازی برای تخمین مقدار تابع نامعلوم کنترل کننده مد لغزشی استفاده کرد. در واقع، تخمین ترمهای نامعلوم توسط سامانه های فازی باعث عملکرد مطلوب کل سامانه میگردد، البته این روش تا به حال به روش های گوناگون معرفی شده است که بسته به هدف مورد نظر، از روشی خاص بهره جسته اند. []و][
استفاده از سیستم های فازی به همراه کنترل لغزشی به منظورهای متفاوتی انجام میشود که یکی از آنها برای حذف اثر وزوز میباشد، یک مورد دیگر استفاده از سامانه های فازی در کنترل لغزشی به منظور تخمین ترمهای نامعلوم سامانه تحت کنترل میباشد که در فصول آینده به طور کامل مورد برسی قرار خواهد گرفت.
کنترل فازی  بدلیل مزایایی که دارد به کرات در مقالات مورد بحث قرار گرفته است]وو[. مزیت اصلی این کنترل نسبت به کنترلهای متعارف این است که در این روش نیازی به مدل ریاضی دقیق نیست و عمل کنترل برای سامانه هایی که مدل کردن آنها کار مشکلی است میتواند بازده ایی خوبی داشته باشد.
طبق مطالب اشاره شده، جهت بهبود مقاومت در کنترل فازی، مطالعات، تحقیقات و فعالیتهای زیادی انجام شده است که یکی از نتایج حاصل شده از این تحقیقات، استفاده از کنترل کننده لغزشی فازی میباشد[,]. کنترل لغزشی فازی ترکیبی از کنترل فازی و کنترل لغزشی است. کنترل لغزشی فازی یک روش کنترل بسیار مقاوم در مقابل بی دقتی های مدل و اغتشاشات خارجی میباشد. همانطور که ذکر شد، از بین بردن لرزش در لایه مرزی، یکی از مزایای استفاده از کنترل لغزشی فازی نسبت به کنترل لغزشی میباشد.
کنترل کننده لغزشی فازی ترکیبی است از کنترل فازی و کنترل لغزشی، بطوری که قدرت کنترلگر در مقابل عدم قطعیت مدل و اغتشاش خارجی حفظ شود.
از آنجایی که مشخص کردن پارامترها از اهمیت بسیار بالایی در طراحی کنترلگر برخوردار است و باعث بهبود رفتار سامانه میشود، برای عملکرد بالای پارامترها از الگوریتم تطبیق استفاده شده],-[و در نتیجه ساختار کنترلی جدید را کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقینام نهادند]-[.
مراحل طراحی را میتوان به شکل زیر بیان کرد: در ابتدا مدل فازی اولیه ایی برای بیان مشخصات دینامیکی سامانه تحت کنترل ساخته میشود، بر اساس این مدلهای فازی و برای دستیابی به اهداف کنترلی، کنترلگر لغزشی فازی طراحی میشود. سپس قوانین تطبیق برای تنظیم پارامترهای قابل تنظیم مدلهای فازی طراحی میشود و در نهایت توسط تئوری لیاپانوف، پایداری کل سامانه برسی میشود.
قانون تطبیق برای کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقی ،تابعی از بردار خطای ردیابی است].[. بدین معنی که قوانین تطبیق تنها خطاهای پارامتر مدل فازی را از طریق نفوذ بر بردار خطای ردیابی برگشت میدهد. بنابراین قوانین تطبیق در کنترل کننده لغزشی فازی تطبیقی، پارامترهای مدل فازی سامانه را تنظیم میکند، سپس کنترلگر، بردار خطای ردیابی را به سمت صفر هدایت کند[] , [] , []. حتی با وجود بردار خطای ردیابی به سمت صفر میرود.
البته برای جبران خطای خطای مدلینگ، نیاز به سیگنالهای بزرگ کنترلگر برای رسیدن به اهداف کنترلی میباشد که این امر باعث بوجود آمدن پدیده وزوز میشود.
معمولا طراحی کنترلگر لغزشی فازی با فرض وجود تمامی حالتهای قابل اندازه گیری سامانه طراحی میشوند و قوانین تطبیق بر اساس بردار خطای ردیابی سامانه، طراحی میشود[18-]. اما در بسیاری موارد تمامی حالتهای سامانه تحت کنترل در دسترس نمیباشند و در نتیجه قوانین تطبیق به سختی محقق میشوند، بنابراین بردار خطای ردیابی نمیتواند صفر شود.
برای برسی رفتار سامانه های غیر خطی که در آنها تمامی حالتها قابل اندازه گیری نمیباشند، مطالعات فراوانی صورت گرفته است، یکی از نتایج این تحقیقات، معرفی کنترل فازی بر اساس مشاهده گر است]-[. در این ساختار کنترل، ابتدا مشاهده گر، بردار خطای ردیابی را تخمین میزند و سپس یک تابع لیاپانوف حقیقی اکیدا مثبت را انتخاب کرده و بعد از آن قوانین تطبیق طراحی میشوند [-].

همانطور که ذکر شد، برای سامانه های غیر خطی، طراحی مشاهده گر برای تخمین تمامی متغیرهای حالت، یک مشکل چالش انگیز میباشد. مشاهده گر های غیر خطی از طرق مختلف و با توجه به رفتارهای ذاتی دینامیکهای غیر خطی آنها طراحی میشوند.

با بهره گرفتن از مشاهده گرهای غیر خطی، میتوان بر مشکلاتی از قبیل شرایط محدودیت آور وعدم قطعیت های مدل و عدم مقاومت وتخمین همراه با نویز، غلبه کرد. باید دقت داشت که اگر سامانه مورد نظر تحت تاثیر اغتشاش نیز قرار داشته باشد، مشاهده گر طراحی شده باید مقاوم باشد.
⦁    انگیزه:
تعداد قابل ملاحظه ایی از کشتیهایی که امروزه در دنیا استفاده میشوند تنها دارای یک پروانه و یک سکان میباشد و همانطور که اشاره شد سیستم فوق یک سامانه زیر تحریک میباشد. البته، در این سامانه ها میتوان با اضافه کردن یک محرک به بدنه شناور، آنرا به یک شناور فول محرک تبدیل کرد. بطوریکه برای تمام درجات آزادی و یا به زبان دیگر، برای تمام حرکات مورد نیاز بصورت مستقیم محرک داشته باشد. اما این کار برای مصارف معمولی از لحاظ اقتصادی هزینه زیادی دارد.
با این حال، تمایلات اخیر در طراحی شناورها بر این بوده است که از یک محرک در قسمت سینه کشتی استفاده شود. روش فوق که باعث فول محرک شدن کشتی میشود در مواردی چون مانور سریع برای پهلو گرفتن در لنگرگاه و راحت تر کردن ارتباط با کشتی کناری، استفاده میشود.
در سرعت های بالا به دلیل سرعت جریان آب عبوری از کنار شناور، محرک فوق اثر خود را از دست داده و عکس العمل بسیار ضعیفی از خود نشان میدهد.
با این وجود برای برخی کشتیها که نیاز به دقت بالایی دارند، استفاده از محرک مکمل ضروری است.
⦁    اهداف:
هدف اصلی در این پایان نامه این است که یک نمونه سامانه زیر تحریک درجه دو (تمرکز بر روی یک شناور اثر سطحی میباشد) را در نظر گرفته، مدل دینامیک آن را بدست آوریم و سپس با بهره گرفتن از دانش روش هایی چون، کنترل لغزشی و کنترل لغزشی فازی و کنترل لغزشی فازی تطبیقی و کنترل لغزشی فازی تطبیقی جدید  به همراه مشاهده گر،  هدایت کشتی فوق را کنترل کرده و پایداری و ردیابی کل سامانه را مورد برسی قرار دهیم.
سپس نتایج هر قسمت را با بخشهای قبل مقایسه کرده و مزایا و معایب استفاده از هر کدام از این کنترلگر ها را برسی می کنیم. سعی میشود که نتایج این پایان نامه با نتایج نهایی یکی از روش های کنترلی که قبلا برای هدایت کشتیها معرفی شده است، مقایسه و نقاط قدرت وضعف آن برسی شود.
در واقع نوآوری پژوهشی این پایان نامه، استفاده از یک کنترلگر جدید  به همراه مشاهده گر حالت برای هدایت یک سامانه زیر تحریک و برسی نتایج حاصله میباشد. در اینجا بدلیل استفاده از کنترل لغزشی، انتظار میرود بر خلاف مرجع [79] سامانه، دارای پایداری خوبی باشد. همچنین در مراجع [75],[77] ، اغتشاشات وعدم قطعیت های مدل میتوانند در محدوده خاصی قرار بگیرند تا پایداری سامانه تضمین شود، در حال که در روش فوق این محدوده میتواند بسیار بزرگتر باشد.
⦁    ساختار گزارش
فصل اول شامل مقدمه ایی است بر تاریخچه ایی از کنترلگر ارائه شده و همچنین بر فعالیتهای انجام شده در این گزارش و مرور کلی بر فصلهای آتی آن.
در فصل دوم که مربوط به پیش نیازهای پژوهشی میباشد به معرفی کنترلگر لغزشی و برسی معایب آن و چگونگی برطرف کردن آنها پرداخته و یکی از راه های بهبود عملکرد کنترل لغزشی که استفاده از منطق فازی در کنترل لغزشی میباشد را معرفی کرده و به برسی پیرامون آن و انواع کنترل لغزشی فازی میپردازیم.
در فصل سوم به طراحی یک کنترلر لغزشی فازی تطبیقی جدید به همراه یک مشاهده گر پرداخته، سپس با بهره گرفتن از تئوری پایدار لیاپانوف، پایداری را مورد برسی قرار میدهیم.
در  فصل چهارم، به برسی و چگونگی بدست آوردن مدل دینامیکی یک شناور به منظور کنترل و هدایت آن میپردازیم در این قسمت با بهره گرفتن از قوانین فیزیکی سعی میکنیم معادله ایی دینامیکی بدست آوریم که مشخص کننده رابطه بین تغییرات سکان کشتی و تغییرات جهت حرکت کشتی باشد، سپس کنترلگر طراحی شده در فصل سه را به سامانه شناور مورد نظر مدل شده، اعمال کرده و در شرایط مختلف که شامل وجود اغتشاش خارجی و همچنین عمل ردیابی به شکل های متفاوت میباشد را مورد آزمایش قرار داده و نتایج  شبیه سازی شده را ارائه میدهیم.
نهایتا در فصل پنجم به نتیجه گیری و مقایسه بین روشها میپردازیم.
⦁    پیش نیازهای پژوهشی
⦁    مقدمه
در این فصل به توضیح مختصری پیرامون کنترل ساختار متغیر، مد لغزشی و کنترل لغزشی و سپس سامانه های فازی و چگونگی استفاده از سامانه فازی به عنوان کنترل فازی خواهیم پرداخت. در ادامه به این موضوع اشاره خواهد شد که کنترل لغزشی دارای معایبی میباشد و برای برطرف کردن و یا حداقل کردن آنها میتوان از روش های مختلفی استفاده کرد. یکی از روش های معرفی شده، استفاده از سامانه های فازی جهت برطرف کردن مشکلات و بهبود بخشیدن به کنترل لغزشی میباشد. این درحالی است که، استفاده از سامانه های فازی به طریقهای متفاوت و به منظور بهبود مشخصات مختلف سیستم کنترل، مورد استفاده قرار میگیرد. در این فصل به برسی دو نوع کنترل لغزشی فازی میپردازیم و سپس در فصل بعدی با بهره گرفتن از ترکیب و تغییراتی در هر کدام از آنها، یک روش کنترل جدید را معرفی خواهیم کرد.
⦁    تئوری کنترل لغزشی:
تئوریهای اولیه و مبانی كنترل لغزشی تحت عنوان كنترل ساختار متغیر مطرح شده اند كه علت این نامگذاری، تغییر ساختار این كنترل كننده در حین فرایند كنترل میباشد][. یک سامانه ساختار متغیر، یک سامانه دینامیكی است كه ساختار آن با توجه به مقدار فعلی بردارهای حالتآن تغییر می كند. تغییرات این ساختار همیشه در جهتی انجام می پذیردكه مقدار یک تابع معین موسوم به سطح نا پیوستگی، به سمت صفر میل كند. این سطح ناپیوستگی باید طوری تعیین شده باشد كه در صورت صفر شدن آن خطای سامانه به سمت صفر میل كند. به دلیل اینكه تغییر ساختار كنترل كننده، در نهایت منجر به نوسانات كوچكی حول سطح مزبور می شود، این كنترل كننده ها به كنترل كننده های لغزشی مشهور شده اند و به سطح نا پیوستگی نیز اصطلاحا سطح لغزش گفته می شود.
یكی از مشكلات عملی این موضوع، پدیده وزوز ناشی از نقص افزارهای سوئیچینگ و تاخیرهاست][. هنگامی كه یكی از مسیرهای حالت  به سمت سطح لغزش در حركت باشد ابتدا در یک نقطه آن را قطع می كند، در حالت ایده ال، باید مسیر حالت از همین نقطه لغزش روی سطح را آغاز كند اما در واقعیت تاخیری میان زمان تغییر علامت متغیر حالت و زمان سوئیچینگ كنترل وجود دارد. به هنگام این تاخیر مسیر حالت از سطح لغزش گذشته، وارد ناحیه دیگر میشود. زمانی كه كنترل سوئیچ می كند، مسیر حالت جهت خود را به سمت سطح تغییر می دهد و دیگر بار آن را قطع می كند. تكرار این فرایند سبب ایجاد حركتی زیگ زاگ ( نوسانی) مطابق شكل زیر می گردد كه به نام وزوز خوانده می شود.
وزوز موجب كاهش دقت كنترل، تلفات گرمایی فراوان در مدارهای الكتریكی و ساییده شدن اجزای متحرك مكانیكی می گردد. علاوه بر این ممكن است دینامیک مدل نشده با فركانس بالا را تحریک كند. عملكرد سامانه را تخریب نمایدو یا حتی سبب نا پایداری گردد.

یکی از مشکلات کنترل لغزشی، وجود ترمهای نامعلوم در مدل سامانه میباشد، عدم قطعیت در عمل مدلینگ باعث وجود ترمهای نامعلوم در مدل دینامیکی سامانه میشود. در طراحی کنترلگر، این ترمهای نامعلوم باعث عملکرد ضعیف و راندمان پایین در سامانه میشوند.

این مطلب را هم بخوانید :

⦁    کنترل فازی تطبیقی
معمولا کنترل کننده های فازی در وضعیتهایی کار میکنند که در آن یک عدم قطعیت بزرگ با تغییرات نا معلوم در پارامترها و ساختارهای سامانه وجود دارد.
مزیت های کنترل فازی تطبیقی نسبت به کنترل فازی غیر تطبیقی:
⦁    عملکرد و کارایی بهتر معمولا قابل دستیابی میباشد، چرا که کنترل کننده فازی تطبیقی میتواند خود را با توجه به تغییرات محیطی تنظیم نماید.
⦁    دانش کمتری از سامانه تحت کنترل لازم است، چرا که قانون تطبیق میتواند در جهت یادگیری دینامیک سامانه در طی عملیات زمان حقیقی کمک نماید.
در واقع، هدف اصلی کنترل تطبیقی عبارت است از ثابت نگه داشتن کارایی یک سامانه در حضور عدم قطعیت های ذکر شده میباشد. بنابراین کنترل فازی پیشرفته بایستی تطبیقی باشد.
⦁    کنترل لغزشی فازی تطبیقی
⦁    مقدمه
کنترل لغزشی در کنار محاسنی که دارد،  دارای معایبی نیز میباشد. معایب کنترل لغزشی به روش های مختلفی میتواند برطرف شود که یکی از بهترین آنها، استفاده از سامانه های فازی برای جبران عدم قطعیت های مدل و همچنین پارامترهای دارای تغییرات شدید میباشد که این جبرانسازی توسط سامانه فازی باعث برطرف شدن معایب کنترل لغزشی میگردد.
در ادامه این فصل، دو روش کاملا مجزا برای استفاده از س سامانه های فازی در بهبود سازی عملکرد کنترل لغزشی معرفی خواهد شد. همانگونه که ذکر شد، یکی از مشکلات کنترل لغزشی، وجود ترم های نامعلوم در سامانه میباشد، این ترمهای نامعلوم توسط سامانه های فازی قابل تخمین زدن و جایگزینی هستند که در قسمت بعدی بطور کامل معرفی میشوند. یکی دیگر از مشکلات کنترل لغزشی، ایجاد وزوز بر روی سطح لغزش میباشد، این مشکل نیز میتواند با بهره گرفتن از سامانه های فازی وتخمین قسمتی از کنترلگر، برطرف گردد. عملکرد این نوع سامانه فازی نیز در ادامه فصل بطور کامل توضیح داده خواهد شد.
⦁    مثالهایی از کاربرد کنترل لغزشی فازی تطبیقی :
⦁    در سال 2000 استفاده از کنترل لغزشی فازی تطبیقی برای کنترل نوعی ربات معرفی گردید ][. در این روش، سامانه فازی تطبیقی عمل تخمین اغتشاش را انجام میدهد و ترمهای متغیر با زمان را شناسایی میکند. این روش باعث کاهش پیچیدگی عمل کنترل میشود.
⦁    در سال 2002 کاربردی برای کنترل لغزشی فازی تطبیقی بر پایه الگوریتم ژنتیک برای سازه های ساختمانی در زمان زلزله پیشنهاد شد ][. در این طراحی با بهره گرفتن از توابع عضویت دقیق و محرکهای