موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی یکی از انواع موتورها هستند که امروزه در صنایع مختلف نظیر لوازم خانگی، خودروهای برقی و هیبریدی، کمپرسورها و دمنده ها مورد استفاده قرار می گیرند. از مزایای این موتورها می توان به چگالی گشتاور زیاد، بازده و ضریب توان بالا، قابلیت کارکرد در رنج وسیع سرعت (از سرعت های نزدیک به صفر تا چند صد هزار دور در دقیقه) و عملکرد مطلوب در کنترل بدون سنسور اشاره نمود. عیب عمده این موتورها وجود ضربان زیاد در گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی می باشد که بیشتر ناشی از ساختار ناهمگون روتور آن است. تا کنون روش های متنوعی جهت مرتفع نمودن این عیب صورت پذیرفته است که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این پایان نامه هدف این است که ضربان گشتاور در یک موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی طراحی و ساخته شده، با تغییر ساختار روتور، کاهش داده می شود. برای این منظور ابتدا ساختار و عملکرد موتور با استفاده از مدار معادل الکتریکی تشریح می شود؛ این گونه بررسی از آنجا اهمیت دارد که می توان نقطه ی کار موتور را با توجه به نوع کاربرد آن تعیین نمود که در چگونگی تولید گشتاور موتور اثر گذار است. تحلیل اجزای محدود جهت بررسی دقیق گشتاور و نوسانات آن بسیار ضروری به نظر می رسد، چرا که اشباع مغناطیسی و برجستگی روتور تأثیر زیادی در نوسانات گشتاور دارند و فقط روش اجزای محدود است که می تواند این موارد را با دقت بالا تحلیل کند. تحلیل هارمونیکی گشتاور و وابستگی آن به پارامترهایی نظیر زاویه ی سدکننده های شار می تواند کمک زیادی در حذف یا کاهش هارمونیک های خاصی نماید. سپس با استفاده از یک الگوی نامتقارن در ساختار روتور به نام ماچائون، جبران سازی هارمونیکی در گشتاور انجام شده و در نهایت با استفاده از یک نوع روش بهبود کیفیت (تاگوچی) تا جای ممکن ضربان گشتاور مستهلک می گردد. در مقایسه با روش های قبلی انجام شده بر روی موتور مورد نظر، روش ترکیبی مورد استفاده در این پایان نامه به کاهش بیشتری در ضربان گشتاور منجر می شود.

ردیابی هدف در طول زمان مستلزم انطباق اشیا در قاب های متوالی با استفاده از توصیف کننده هایی مثل نقاط، خطوط و یا ‏نواحی تصویر است. در یک سیستم ردیاب، متغیرهایی چون مکان هدف، شکل شی، سرعت، اندازه و جهت حرکت شی و سایر ‏اطلاعات مربوط به یک شی می توانند به عنوان خروجی های سیستم تلقی شوند. این اطلاعات، حالت های هدف نیز گفته می-‏شود و بر اساس اندازه گیری ها و مشاهدات، بوسیله سیستم ردیاب تخمین زده می شوند. معادله حالت مناسب باید به بهترین ‏شکل رفتار سیستم را مدل کند. حرکت شی می تواند دستخوش اختلال های تصادفی شود. روش های ردیابی تصادفی مانند ‏فیلترهای ذره ای این مسائل را در طول تخمین حالت شی با در نظر گرفتن دقیق نبودن مدل و اندازه‎ ‎گیری ها حل می کند. ‏تقریب و استفاده از یک تابع توزیع پیشنهادی نزدیک به چگالی توزیع مجهول، منجر به عملکرد قوی فیلتر ذره ای می شود. ‏انتخاب مناسب ویژگی های هدف نیز در ردیابی از اهمیت خاصی برخوردار است؛ به طوری که ویژگی ها هدف را به شکل یکتا ‏در تصویر توصیف کنند. ویژگی رنگ به دلیل تغییرناپذیر بودن با جابجایی ، چرخش و تغییرات اندازه ی هدف، به مراتب در ‏الگوریتم های ردیابی مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق براساس ویژگی رنگ دو روش پیشنهاد شده است. ‏خصوصیت رنگ شی می تواند با هیستوگرام رنگ استخراج شود که اساس کار روش اول است. انتخاب فضای رنگ مناسب در ‏توصیف هدف با ویژگی رنگ نقش بسیار مهمی دارد که پایه ی روش دوم را تشکیل می دهد. شبیه سازی با نرم افزار ‏matlab‏ نشان می دهد استفاده از روش بهینه سازی‎ (particle swarm optimization) pso ‎برای طراحی ‏فضای رنگ مناسب نتایج بسیار خوبی در ردیابی تصویری بدست می دهد.‏

قسمت عمد? رسال? حاضر به کاربرد روشهای مبتنی بر شبیه ساز ی (مونت کارلو) در آشکارسازی راداری اختصاص دارد. در این روشها با استفاده از تولید اعداد تصادفی، عملیات تخمین پارامتر های نامعلوم و یا محاسبه آمار? آشکار ساز انجام می پذیرد. پس از مطالعات نسبتاً جامعی در زمین? روشهای مونت کارلو، دو آشکار ساز بر مبنای روش نمونه برداری اهمیتی ارایه شده است. در این آشکار سازها ،که آنها را آشکار ساز ذره ای می نامیم، با استفاده از تولید اعداد تصادفی اقدام به محاسب? تقریبی نسبت درستنمایی از طریق تخمین پارامترهای نامعلوم (شبیه glrt) و یاانتگرال گیری روی پارامترهای نامعلوم (شبیه alr) می نماییم. روشهای ارایه شده، با توجه به طبیعت عددی آنها، قابل اعمال به طیف وسیعی از مسایل آشکار سازی و بخصوص مسایلی که روشهای تحلیلی برای آنها وجود ندارد خواهد بود. نتایج شبیه سازی در چندین حالت مختلف نشان دهنده این است که در حالاتی که روش glrt قابل اعمال است، آشکارسازهای پیشنهادی عملکرد قابل رقابت و حتی بهتری دارند. از طرف دیگر آشکارسازهای پیشنهادی به بسیاری از مسایل که در آنها تخمین ml پارامترها موجود نبوده و یا توزیع پیشین آنها مشخص است، قابل اعمال می باشد. در بخش دیگری از این رساله، دیدگاه جدیدی در مورد آشکارسازی راداری ارایه شده است. در این بخش با استفاده از روشهای بیزی و با فرض اینکه مدل سیگنال دریافتی تحت فرضیه های و فقط در مقدار بعضی از پارامترهای مدل تفاوت داشته باشند، نشان داده شده که می توان نسبت درستنمایی را با استفاده از توزیعهای پسین و پیشین پارامترها بدست آورد. بر این مبنا یک آشکارساز با ساختار ساده برای کلاتر گوسی ارایه شده است که در مقایسه با آشکارسازهایglrt مرسوم برتری قابل توجهی دارد. همچنین با اصلاحاتی در قاعد? آشکارسازی خاصیت cfar برای آشکارساز پیشنهادی ایجاد شده است.

مسئله تلفیق و یا ترکیب داده یکی از مسائل مهم و مطرح امروزی در صنایع و کاربردهای مختلف می باشد. استفاده از داده چند حسگر و تلفیق آن، مزایای فراوانی نظیر افزایش قابلیت اطمینان، کاهش عدم قطعیت و غیره را در پی دارد. در ردیابی اهداف متحرک نیز برای افزایش دقت ردیابی می توان از روش های تلفیق داده بهره جست. روش رد با رد از روش های مهم در حوزه ردیابی و تلفیق داده می باشد. در روش رد با رد احتمالاتی مزایایی نظیر بیان احتمالاتی عدم قطعیت حسگرها وجود دارد اما مشکل حجم محاسبات و دستی تنظیم شدن پارامتر آستانه انتساب، از محدودیت های این روش است. در روش رد با رد فازی نیاز به تنظیم پارامتر خاصی برای انتساب نیست، اما این روش، تنها برای یکسان بودن جنس اندازه گیری حسگرها با ویژگی های ردیابی کاربرد داشته و از طرفی قابلیت تطبیق با شرایط ردیابی را ندارد. در این پایان نامه روش ترکیبی جدیدی بر پایه روش رد با رد فازی مطرح می شود که با دخیل کردن نتیجه عدم قطعیت ردیابی هر حسگر در روش رد با رد فازی از مزایای هر دو روش استفاده می کند. نتایج نشان می دهد که با این کار علاوه بر حل شدن مشکل روش فازی، عملیات انتساب و تلفیق با دقت بیشتری انجام می شود. همچنین در این پایان نامه موضوع انتخاب سنسورهای مناسب برای تخمین مختصات هدف در رادارهای چندپایه مورد بررسی قرار گرفته است. یک سیستم راداری غیر فعال چندپایه متشکل از یک فرستنده و چند گیرنده مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به اینکه برای تخمین مختصات دوبعدی، مقادیر اندازه گیری از حداقل دو گیرنده لازم است، مساله انتخاب بهترین زوج گیرنده، به گونه ای که خطای دو بعدی در راستای محورهای x و y کمینه شود، با استفاده از معیار کران پایینی کرامر رائو بررسی شده است. خطای دوبعدی با استفاده از رابطه میان اندازه گیری های مربوط به برد دوپایه و ماتریس اطلاعات فیشر، که وابستگی رادارهای غیرفعال چندپایه به هندسه قرارگیری فرستنده ها و گیرنده ها را نشان می دهد، تعریف می شود. انتخاب بهترین زوج گیرنده در سه هندسه مختلف قرارگیری فرستنده ها و گیرنده ها بررسی شده و نتایج شبیه سازی برای میزان واریانس خطا و تقسیم بندی مناطق براساس انتخاب بهترین زوج گیرنده آورده شده است. هر چند این روش برای انتخاب داده های کافی جهت امکان پذیر شدن تخمین موقعیت پیشنهاد شده است، همین ایده برای انتخاب سنسور و تلفیق داده سنسورها در یک سناریوی چند سنسوری استفاده شده و نشان داده شده است که ردیابی با دقت بهتری انجام گرفته است.

در این پژوهش هدف، به کارگیری روش های نوین در شکل دهی الگوی انتشار در شبکه های رادیوشناختگر است. شکل دهنده ی الگوی انتشار با کاهش تداخل و بهبود ظرفیت سیستم نقش عمده ای در مخابرات بی سیم دارد. با به کارگیری این روش، سیگنال هر کاربر توسط ایستگاه های پایه تاحد ممکن در راستای گیرنده ارسال شده و به طور موثر تداخل را در سیستم کاهش می دهد. لازم به توضیح است که اجرای این شیوه، نیازمند داشتن اطلاعات حالت کانال برای شکل دادن پرتوآنتن های فرستنده به بهترین شکل ممکن است تا تداخل کمینه و بهره ی پیونده ی رادیوشناختگر بیشینه شود. این اطلاعات به روش های گوناگونی در فرستنده دریافت می شود. هدف ما در این پژوهش بیان روش های شکل دهی الگو، ارائه ی شیوه هایی نوین و مبتنی بر ساده سازی اطلاعات برای انجام این فرآیند و در عین حال حفظ نسبی کیفیت سیستم است. در این پژوهش بر مبنای یک ساختار وفقی و با به کارگیری فیدبک جزئی، به شکل ساده ای کل اطلاعات کانال از محل گیرنده به سمت فرستنده ارسال می شود، ضمن این که لازم نیست با تغییر کانال، اطلاعات آن به صورت کامل ارسال گردد. با به کارگیری این اطلاعات در شکل دهی الگو توسط فرستنده، کیفیت سرویس نیز در حد مطلوب و رضایت بخش باقی خواهد ماند. در رویکردی دیگر، از بردار شکل دهنده ی الگوی انتشار شبه بهینه با هدف ساده سازی، همگرایی معادلات مطرح شده و از بین بردن محدودیت های به وجود آمده، استفاده می کنیم.

با توجه به کاربرد وسیع ماهواره ها و فضاپیماها در زمینه های مختلف، برای انجام مأموریتها لازم است آنها بصورت دقیق و به طور خودکار تحت کنترل قرار بگیرند. یکی از پارامترهایی که در کنترل ماهواره یا فضاپیما مطرح می گردد تعیین وضعیت است. هر چه تعیین وضعیت دقیق تر صورت بگیرد عملکرد ماهواره یا فضاپیما از کیفیت بهتری برخوردار خواهد بود. برای این منظور سامانه های متفاوتی مثل سنسور خورشید، سنسور زمین، ژیروسکوپ و ... موجود است. در هر یک از این سامانه ها وضعیت زاویه ی فضا پیما نسبت به یک بردار مشخص و شناخته شده در دستگاه مختصات مرجع، تعیین می شود. مثلاً سنسور خورشید با در نظر گرفتن بردار اشاره به خورشید در دستگاه مرجع، وضعیت را مشخص می کند. امّا هر یک از این سامانه ها دارای محدودیتهایی نیز می باشد. مثلاً در سنسور خورشید همواره لازم است خورشید در میدان دید سامانه قرار داشته باشد. ردیاب ستاره یکی از سامانه هایی است که کاربرد وسیعی در تعیین وضعیت دارد. این سامانه نسبت به سایر سامانه ها دارای عملکرد بهتر و انعطاف بیشتری است. البته سایر سامانه ها نیز در کنار ردیاب ستاره استفاده می شوند. عملیات تعیین وضعیت در ردیاب ستاره مبتنی بر تصویربرداری از فضای اطراف ردیاب و شناسایی ستارگان موجود در تصویر است. برای این منظور الگوریتم های متفاوتی طراحی گردیده است که هر کدام دارای قابلیت های مخصوص به خود می باشد. ردیابی ستاره شامل مراحل مرکز یابی ، شناسایی و ردیابی ستاره در تصاویر متوالی است پس از هر بار شناسایی ستارگان در تصویر، عملیات تعیین وضعیت انجام می شود. تمرکز این پایان نامه بر مسئله ردیابی ستارگان با هدف شناسایی الگوی ستاره ها در تصاویر متوالی است. در تحقیقات گذشته برای این منظور الگوریتم های مختلفی ارائه شده است. نقطه ضعف موجود این الگوریتم ها این است که عمدتاً، در عملیات تخمین موقعیت ستاره و تخمین وضعیت ماهواره به مشاهدات اکتفا می کنند از آنجا که مشاهدات اغلب آغشته به نویز هستند و این مسأله بر کیفیت عملیات تأثیرگذار است. در این تحقیق با ارائه روش جدیدی این مشکل را تا حدودی مرتفع می نماییم. الگوریتم های ردیابی مبتنی بر فیلتر کالمن دارای کیفیت خوبی برای تخمین موقعیت می باشند. در این تحقیق با استفاده ازیکی از این الگوریتم ها با نام الگوریتم انتساب داده احتمالاتی مشترک این کار صورت می گیرد و نتایج تخمین وضعیت با نتایج تخمین وضعیت حاصل از روش sna که یکی از معروفترین الگوریتم های موجود است مقایسه می گردد که بهبود در نتایج دیده می شود.

داشتن کیفیت یکسان برای همه کاربران یک مزیت بزرگ در سیستمهای چندکاربری محسوب می شود. در سیستمهای سلولی که چندین کاربر بطور همزمان در سیستم حضور دارند، طراحی به گونه ای که کیفیت یکسانی برای همه کاربران فراهم شود مطلوب می باشد. با این کار علاوه بر اینکه طراحی و کنترل سیستم ساده تر می شود عملکرد بهتری نیز بوجود می آید. در این نوشتار سیستمهای مبتنی بر ‏‎cdma‎‏با تاکید ویژه بر سیستمهای سلولی مورد بحث قرار گرفته اند. مزایای سیستمهای و همچنین مسایلی که اختصاصا دراین سیستمها مطرح هستند ( نظیر کنترل توان و آشکار سازهای چندکاربری) مورد بحث قرار گرفته و بررسی آماری مقدار تداخل و احتمال خطا انجام شده است . یک فصل جداگانه نیز به بررسی سیستمهای مخابرات سیار مبتنی بر‏‎cdma‎‏ اختصاص یافته است. در سیستمهای ‏‎cdma‎‏چون کاربران بطور همزمان از فرکانسهای یکسان استفاده می کنند فراهم کردن کیفیت میانگین براحتی امکان پذیر می شود. به دلیل اینکه تداخل نقش بسیار مهمی در کیفیت ایفا می کند روشهایی که تداخل دیده شده توسط هر کاربر را به سمت میانگین نزدیک کنند همه کاربران را به کیفیت یکسانی می رسانند. یک راه بوجود آوردن تداخل میانگین استفاده از دنباله های بسیار بلند شبه تصادفی برای گسترش طیف سیگنال کاربران است . دراین روش توان تداخل دیده شده توسط هر کاربر یک متغیر تصادفی است که از نظر میانگین برای همه کاربران ثابت است مزایا و معایب چنین روشی در فصل چهارم مورد بحث قرار گرفته است .روش دیگر، استفاده از مجموعه ای از دنباله های کوتاه وتعویض دایمی دنباله مخصوص هر کاربر است . به این طریق ( که پرش کد نام دارد) تداخل دیده شده توسط هر کاربر بوسیله میانگین مقادیر همبستگی متقابل بین دنباله های مجموعه مشخص می شود. سیستم مبتنی بر پرش کد از نظر تحلیلی و شبیه سازی در این پایان نامه بررسی شده و تفاوت آن با سیستمهایی که از کدهای کوتاه یا بلند استفاده می کنند مورد تاکید قرار گرفته است . شبیه سازیها، که در کانالهای گوسی و محو شدگی چند مسیری انجام شده اند، نشان دهنده این موضوع هستند که کیفیت یکسانی برای همه کاربران به دست می آید . همچنین نشان داده شده است که با استفاده از پرش کد ظرفیت بیشتری برای سلول می توان به دست آورد.