نیاز به منبع انرژی قابل اعتماد جزئی جدانشدنی از زندگی بشر امروز است. این نیاز به خصوص در کشورهای در حال توسعه به عنوان یک زیرساخت و پیش نیاز اساسی در مسیر توسعه بیشتر جلب توجه می کند. شاید با تکیه بر ذخایر سوخت های فسیلی این نیاز آنطور که شایسته است مورد توجه قرار نگرفته باشد ولی محدود بودن این ذخایر واقعیتی انکارناپذیر است. باید توجه داشت که وابستگی یک کشور از لحاظ تامین انرژی میتواند به وابستگی های دیگر و دنباله روی از قدرت های صاحب انرژی منجر شود. همچنین با بوجود آمدن مشکلات زیست محیطی گوناگون و آلودگی محیط زندگی انسان ها، نیاز به شکل گیری عزمی عمومی در کلیه نقاط دنیا برای دستیابی به منابع تامین انرژی پاک می باشد. بنابراین امروزه اقبال عمومی به سمت منابع تامین انرژی پاک و تجدیدپذیر افزایش یافته است. پیل های سوختی نیز به دلیل قابلیت های ذاتی در ساختار فناوری خود بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. هرچند در دهه اخیر تلاش های بسیاری در زمینه ی فناوری سلول سوختی و به ویژه سلول سوختی پلیمری به عمل آمده، اما همچنان تحقیق و توسعه جهت دستیابی به کارایی بالاتر، قیمت پایین تر و کنترل دقیق تر آنها ادامه دارد. در این پایان نامه سعی شده است تا پروسه کنترل ولتاژ خروجی یک بسته سلول سوختی پلیمری شامل 35 سلول منفرد با بهره گیری از ایده ی کنترل پیشگو انجام شود. هرچند استفاده از هر دو متغیر در کنترل سیستم سلول سوختی یعنی دمای کارکرد و فشار گازهای ورودی، این پایان نامه را از تلاش های پیشین که تنها مبتنی بر یکی از این متغیرها بود، در این زمینه متمایز و ممتاز می نماید. جهت نیل به این هدف، مدلسازی غیرخطی بر اساس شبکه عصبی و در ساختاری با آرایش ویژه به صورت کاملا پیشرو انجام می شود. در بخش بعدی برپایه ی این مدل، الگوریتم کنترلی پیشگو اعمال و به کنترل و تنظیم متغیرهای سیستم جهت نزدیک شدن خروجی به مقدار مطلوب می پردازد. هرچند چالش اصلی در این بخش چگونگی انجام پروسه بهینه سازی به عنوان هسته ی اصلی کنترل پیشگو بر روی یک سیستم به شدت غیرخطی با دو متغیر طراحی است که با ملاحظات خاصی این مهم به انجام می رسد.

در سالهای اخیر رباتهای متحرک کاربردهای زیادی در زمینه های مختلف پیدا کرده اند. یکی از مهمترین نوع رباتهای متحرک، رباتهای پرنده هستند. اینگونه رباتها در انواع مختلف بال چرخان، بال ثابت و کشتی های هوایی برای کاربریهای نظارت تصویری، پایش و کنترل ترافیک، مانیتورینگ متغیرهای محیطی و ... مورد استفاده قرار میگیرند. در این بین لزوم هوشمند سازی اینگونه رباتها با توجه به ماموریتهای مختلفی که برای آنها تعریف میشود حس میشود. در بین سازه های پرنده مورد استفاده، کشتی های هوایی بدلیل پرواز ایمن و نسبت وزن بار به هزینه و زمان پرواز بالا در بسیاری از پروژه های تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرند. هدف از اجرای این پایان نامه طراحی و ساخت وکنترل یک ربات پرنده بر مبنای استفاده از کشتی هوایی به عنوان پلتفرم پروازی بوده است. به نحوی که قادر باشد تا با حمل تجهیزات مختلف اویونیکی شامل سنسورها و پردازشگر در پیاده سازی الگوریتمهای مختلف کنترلی مورد استفاده قرار بگیرد. بر این اساس دو کشتی هوایی، یکی با ابعاد بزگتر برای عمل در محیط واقعی و یکی با ابعاد کوچکتر برای عملکرد در محیط آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. با توجه به ماموریت تعریف شده برای این دو کشتی هوایی سیستم اویونیکی مورد نیاز هر یک شامل لینک بیسیم ویدئو و داده، سنسوهای اینرسیایی و قطب نمای الکترونیکی، دوربین و کامپیوتر پردازنده، ایستگاه زمینی دریافت و ارسال داده ها و فرمانهای کنترلی و سایر تجهیزات مورد نیاز بر هریک از دو پرنده طراحی و پیاده سازی شده است. یکی از مهمترین روشها برای افزایش هوشمندی رباتهای پرنده استفاده از پردازش تصویر برای هدایت و کنترل است. بر این مبنا در این پایان نامه بر اساس تکنیکهای پردازش تصاویر بلادرنگ یک استخراج کننده مسیر و کنترلر مسیر طراحی و اجرا شده است. این سیستم قادر است تا فرمانهای لازم را جهت کنترل پرنده بر اساس تصاویر دوربین استخراج، و کشتی هوایی را بر روی مسیر جاده به پرواز درآورد. برای پردازش تصویر و تشخیص مسیر و کنترل پرنده از قواعد فازی استفاده شده است. از آنجا که مدل دینامیکی کشتی هوایی بسیار غیر خطی است، این نوع کنترلر مورد استفاده قرار گرفته است. مدلسازی دینامیکی سه درجه و شش درجه آزادی کشتی هوایی برای بررسی پاسخ به ورودی های مختلف انجام شده، که با بررسی آن توسط فرد خبره و بررسی تصاویر ورودی قواعد سیستم کنترل فازی استخراج گردیده است. کلمات کلیدی: ربات پرنده، کشتی هوایی رباتیک، پردازش تصویر، کنترل مبتنی بر بینایی ، مدل دینامیکی، منطق فازی

در سالهای اخیر، کنترل ردگیری بازوهای مکانیکی روبات توجه زیادی را به خود جلب کرده است. کنترل ردگیری بدین منظور است تا هر مفصل مسیر موردنظر را با کمترین خطا طی بکند. سیستم های بازوی مکانیکی روبات معمولا غیر خطی می باشند و بخاطر اینکه کنترلرها ی سنتی نمی توانند به سیستم های غیر خطی و متغیر بازمان پاسخ مناسبی دهند از اینرو در این پایان نامه، برای غلبه بر ضعف کنترلرهای خطی، کنترلر فازی-pid به کار گرفته شده است. مشکل اصلی کنترل فازی نداشتن یک تکنولوژی طراحی برای آن است. بیشتر قواعد فازی بر اساس دانش انسان است و بنابراین از شخصی به شخص دیگر برای عملکرد یکسان سیستم با هم متفاوت است و انتخاب قواعد مناسب فازی در موضوع مورد بحث فرآیند دشوار و شامل سعی و خطا می باشد. برای بر طرف کردن این مشکل وقت گیر از الگوریتم ژنتیک به منظور تولید و بهینه سازی این قوانین استفاده گردیده تا بهترین پاسخ ها را با توجه به کمترین مجموع خطا در ردگیری مسیر مساله موردنظر بدست آورد. در این پروژه بهره های کنترلر گشتاور محاسبه شدهpid و pd که در طول مسیر متغییر می باشند توسط قوانین منطق فازی بدست می آید. به طور کلی، عدم قطعیت ها ممکن است در سیستم های روبات شناخته نشده باشند مانند تغییرات بار و اغتشاشات ناشناخته. در این پایان نامه یک روش کنترل فازی مقاوم ارائه گردیده شده تا روبات همراه با عدم قطعیت ها را کنترل کند. در مسئله بهینه سازی چند هدفه چند تابع هدف وجود دارد که بطور همزمان باید بهینه شود. این توابع هدف اغلب با هم تضاد دارند که در اینجا خطای پیگیری مسیر و گشتاور اعمال شده به سیستم توابع هدف می باشند. از این رو یک جواب بهینه که نسبت به دو تابع هدف برتری داشته باشد وجود ندارد. در عوض یک مجموعه از جواب های بهینه وجود دارد که به جواب های بهینه پارتوی مشهور است و طراح با ایجاد مصالحه بین خطای پیگیری مسیر وگشتاور اعمال شده می تواند پارامترها ی مطلوب را انتخاب کند.

مکانیزم ها به اعضای صلب متصل به همی گفته می شوند که به طور وسیع در فضای مهندسی مکانیک برای انتقال سرعت وانرژی از یک یا چند عضو ورودی به یک یا چند عضو خروجی استفاده می شوند. تحلیل و تلفیق از جمله مفاهیم مورد بحث در طراحی مکانیزم ها هستند. سه نوع تلفیق، در بحث تلفیق ابعادی برای مکانیزم ها معرفی شده است: تلفیق تولید تابع، تلفیق تولید حرکت و تلفیق تولید مسیر. برای تلفیق ابعادی از دو روش تحلیلی و گرافیکی استفاده می شود. هر چند، این روشها به خاطر نرخ دقت کمشان نسبتا محدود کننده هستند به طوریکه نمی توانند درطراحی وسیع انواع متنوع مکانیزم ها، به ویژه وقتی تعداد نقاط دقت و پیچیدگی مسائل افزایش می یابد، مورد استفاده قرارگیرند. به منظوراز بین بردن این کمبود ها، روش های بهینه سازی به طور فزاینده ای در سال-های آتی برای تلفیق ابعادی مکانیزم ها (به ویژه برای تولید مسیر) مورد استفاده قرار گرفته اند. در مسئله تلفیق مسیر که موضوع این پایان نامه است، با استفاده از تعدادی نقاط هدف که توسط رابط مکانیزم چهار میله ای باید طی شوند، تلفیق مسیر انجام گرفته است، بنابراین روش بهینه سازی برای یافتن اندازه های هندسی و ابعادی مکانیزم مانند طولها و زاویه ها ، به کار رفته است به طوریکه خطای میان مسیر هدف و مسیر واقعی طی شده بوسیله ی رابط مکانیزم چهار میله ای را کمینه نماید. امروزه یکی از مشکلات اساسی در زمین? طراحی بهینه مکانیزم ها وجود نامعینی در مکانیزم هاست. نا معینی در مکانیزمها به صورت کلی ناشی از تغییر طول ابعاد و همچنین وجود لقی لولا میباشد. که لقی لولا موضوع مورد بررسی در این تحقیق است. با گنجاندن تحلیل احتمالاتی در بهینه سازی چند هدفی به کمک الگوریتم ژنتیک سعی شده است به حالت بهینه و مقاوم در مقابل نا معینی هایی که درواقعیت وجود دارند برسیم. در این پایان نامه از روش شبیه سازی شبه مونت کارلو در بهینه سازی چند هدفی استفاده شده است. استفاده از روش شبه مونت کارلو به خاطر در نظر گرفتن تابع توزیع احتمالاتی به واقعیت نزدیکتر است. همچنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک اصلاح شده، تمامی نقاط بهین? طراحی از دید توابع هدف در اختیار طراح قرار گرفته اند و طراح با توجه به نیاز خود یکی از این نقاط را انتخاب می کند و در پایان کار، مقایسه ای بین نتایج بدست آمده در حالت نا معین با حالت معین صورت گرفته-است. این مفایسه نیرومندی مقاوم بودن پاسخ در این تحقیق را تایید می کند.

در سالهای اخیر، مطالعه ی طراحی مکانیزم های بهینه یکی از موضوعات مهم در حوزه ی مهندسی مکانیک است و توجه دانشگاه و صنعت را بطور فزاینده ای به خود جلب نموده است. در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی مکانیزم چهارلینکی یک ماشین نشاکار برنج در پیمودن مسیر مورد نیاز کاشت توسط انگشتی (چنگال) ماشین استفاده شده است.در این کار بهینه سازی بصورت چندهدفی مورد توجه قرار گرفته و برتری آن نسبت به پژوهش های گذشته نشان داده شده است. تابع هدف اصلی در این زمینه کمینه نمودن خطای مابین مسیر تولید شده توسط نقطه ی کوپلری و مسیر درنظر گرفته شده- ی مطلوب برای کاشت برنج می باشد که در کنار آن، تابع هدف ناهمسوی دیگری به نام زاویه ی انتقال انتخاب شده تا طراحی بصورت بهینه سازی چندهدفی صورت گیرد. این امر با استفاده از الگوریتم اصلاح شده nsga-ii در فضای پارامترهای طراحی منجر به بدست آوردن یک دسته جواب بهینه ی غیربرتر(جواب های پارتوئی) گشته که منحنی های مربوطه و محدوده های قابل مصالحه در آنها ارائه شده است. تمامی نقاط بهین? طراحی از دید توابع هدف در اختیار طراح قرار گرفته و طراح با توجه به شرایطی که یک ماشین نشاکار می بایست داشته باشد یکی از این نقاط را انتخاب می کند. همچنین، بر اساس انتخاب سرعت پیشروی ماشین نشاکار، عمق کاشت بهینه با اصلاح مسیر مرحله قبل، از بهینه سازی تک هدفی الگوریتم ژنتیک بدست می آید و محدوده های تنظیم بهینه ماشین بر اساس منحنی های استخراج شده ارائه می شود. انتظاری که از این مکانیزم می رود این است که بتواند مسیر مناسبی را برای برداشتن، انتقال دادن و کاشتن نشاء در عمقی مناسب از زمین، طی کند و سپس در مسیری جداگانه از زیر نشاء خارج شده و بدون برخورد و آسیب زدن به نشاء کاشته شده، از زمین بیرون آید.

روش های طراحی کنترلر برای سیستم های غیر خطی دارای نامعینی بسیار محدود می باشد. یکی از روشهای طراحی کنترلر در سیستم های غیر خطی، روش خطی سازی پسخورد می باشد. خطی سازی پسخورد به دو روش خطی سازی ورودی-حالت و ورودی-خروجی انجام می گیرد. در این پایان نامه از هر دو روش بر دو سیستم متفاوت بهره گرفته شده است. پس از خطی سازی از روش های کنترلی خطی برای کنترل سیستم خطی شده استفاده کرده ایم. در این پایان نامه، از بهینه سازی چندهدفی در طراحی بهینه پارتو بوسیله کنترل خطی سازی پسخورد مقاوم برای یک سیستم غیرخطی در حضور نامعینی استفاده شده است. روش خطی سازی پسخورد در سیستم های غیرخطی نامعین کارایی خود را از دست می دهد، هدف از این پایان نامه، مقابله با این مشکل می باشد. در طراحی پارتو از دو تابع هدف که با یکدیگر در تقابل هستند، بهره گرفته شده است. همچنین از روش مونته کارلو برای شبیه سازی رفتار احتمالی سیستم نامعین بکار برده ایم. استفاده از این روش بسیاری از محافظه کاریهای روشهای قبل را ندارد و به خاطر در نظر گرفتن تابع توزیع احتمالاتی به واقعیت نزدیکتر است. همچنین با بهره گیری از الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی چند هدفی برای طراحی و بدست آوردن نمودار پارتو این امکان مهیا می شود طراح با توجه به نیاز خود و یا شرایط کاری و واقعی از دید توابع هدف سیستم مورد نظر خود را انتخاب می کند. نتایج بدست آمده به وضوح نشان دهنده کارایی نقاط طراحی انتخاب شده در کنترل بهینه مقاوم سیستم غیرخطی نامعین می باشد.

طراحی کنترلر بهینه برای سیستم های نامعین یکی از مهم ترین مسائل مهندسی کنترل می باشد. کنترل مد لغزنده به خاطر داشتن خاصیت ویژه ی مقاوم بودن در برابر نامعینی های پارامتری سیستم به عنوان یکی از روش های کارای کنترلی در این زمینه به کار می رود. فرم کلاسیک کنترل لغزشی منجر به سیگنال کنترلی ناپیوسته ای می شود که با لرزش همراه است. اعمال لایه مرزی به کنترل مد لغزشی روشی متداول برای کاهش لرزش در سیگنال کنترلی است که برای افزایش کارایی کنترلر می توان آن را متغیر با زمان در نظر گرفت. به این صورت که در یک همسایگی از سطح لغزش از تابع اشباع برای حذف ناپیوستگی سیگنال کنترلی استفاده می شود؛ چنان که در این پروژه نیز انجام شده است. تاکنون شیوه های مختلفی از جمله منطق فازی و نیز معادلات دیفرانسیل برای حصول این هدف به کار گرفته شده اند. در این پایان نامه از دیدگاه کنترل پیشگو به عنوان شیوه ای نوین برای طراحی لایه مرزی متغیر با زمان استفاده شده است. روش اعمال شده، لرزش سیگنال کنترل را در عین حفظ خواص کنترل لغزشی که پیش تر به آن اشاره شد، حذف می کند. کنترل پیشگو در حقیقت یک روند بهینه سازی را برای پیش بینی مقادیر لایه مرزی در لحظات زمانی آینده (به اندازه افق پیش بینی) در پیش می-گیرد به گونه ای که رفتار مطلوبی را برای سیستم در لحظه زمانی فعلی فراهم می کند. در این روند بهینه سازی ضخامت لایه مرزی به عنوان متغیر طراحی برای مینیمم کردن خطای ردیابی در نظر گرفته می شود. در انتهای هر مرحله ی پیش بینی مقادیر پیش بینی شده ی لایه مرزی، بردار لایه مرزی را تشکیل می دهند که تنها عضو اول این بردار نگه داشته شده و به سیستم اعمال می شود. در نتیجه ورودی کنترل تعیین شده و پاسخ در این گام زمانی به دست می آید. پاسخ جدید برای مرحله بعدی پیش بینی مورد استفاده قرار گرفته و روند پیش بینی به همین صورت ادامه می یابد. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی دو سیستم غیر خطی نامعین مورد استفاده قرار گرفته اند. در هر دو مورد نمودارهای خطای ردیابی، سطح لغزشی و نیروی کنترلی ارائه گردیده و با روش های پیشین مقایسه شده اند. مقایسه نتایج حاکی از برتری قابل ملاحظه روش پیشنهادی نسبت به روش های گذشته است. هم چنین از الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از شناخته شده ترین و کاراترین شیوه های بهینه سازی چند هدفی برای بهینه سازی ضرایب کنترلر پیشنهادی در سیستم آونگ وارون استفاده شده است. که در آن ضریب خطا در سطح لغزشی اول (c1)، ضریب شرط لغزشی (k)، ماکزیمم مقدار متغیر واسط (zu) و ضخامت لایه مرزی دوم (?z) به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. توابع هدف عبارتند از ماکزیمم اندازه نیروی کنترلی max(|u|) و قدر مطلق سطح زیر نمودار سطح لغزش ???|s|dt?. نتایج حاصل از بهینه سازی نیز نشان دهنده ی کاهش خطا و بهبود عملکرد روش کنترلی پیشنهادی است. در انتها مقاوم بودن کنترل اعمال شده در برابر نامعینی های پارامتری سیستم نیز با به کار گیری نمونه برداری همرسلی نشان داده شده است.

سیستم تعلیق نقش بسیار مهمی در راحتی و فرمان پذیری خودرو دارد.در این پایان نامه هم با استفاده از سه کنترلر pid که به ترتیب در سیستم تعلیق جلو، سیستم تعلیق عقب و صندلی مورد استفاده قرار می گیرند عملکرد سیستم تعلیق خودرو بهبود یافته است. به منظور طراحی بهینه ای ضرایب کنترلرهای pid از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. پنج تابع هدف شتاب عمودی صندلی،سرعت عمودی تایر جلو، سرعت عمودی تایر عقب،جابجایی نسبی شاسی و تایر جلوو جابجایی نسبی شاسی و تایر عقب به طور همزمان در نظر گرفته شده اند و نقاط بهینه غیر برتر طراحی به دست آمده اند.از بین نقاط پارتو و با استفاده از نگاشت نقاط یک نقطه بهینه به عنوان نقطه طراحی انتخاب شده است.در نهایت برای عملکرد مقاوم سیستم تعلیق طراحی شده از روش نمونه برداری مونت کارلو استفاده شده است.5000 نمونه تصادفی از فضای متغیر های نامعین توسط روش مونت کارلو انتخاب شده است و نمودار های cdf آن ها ارائه شده است. مقایسه نمودار cdf نشان دهنده عملکرد بسیار مقاوم تر نتایج تحقیق حاضر است.

چکیده طراحی بهینه چند هدفی مکانیزم ها- با / بدون نامعینی احتمالاتی (محمد ابراهیم فلزی) در سالهای اخیر،مطالعه ی طراحی مکانیزم های بهینه که یکی از موضوعات مهم در حوزه ی مهندسی مکانیک است توجه محافل دانشگاهی و صنعتی را بطور فزاینده ای به خود جلب نموده است.طراحی بهینه ی مکانیزم ها،یافتن راه حلی برای به دست آوردن ممکن ترین مورد در تامین اهداف موردنظر می باشد که در این پایان نامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک به آن پرداخته شده است.در این رابطه بهینه سازی تک هدفی که زیرمجموعه ای از بهینه سازی چندهدفی است نیز مورد بررسی قرار گرفته و برتری آن نسبت به پژوهش های گذشته نشان داده شده است. تابع هدف اصلی در این زمینه کمینه نمودن خطای مابین مسیر تولید شده توسط نقطه ی کوپلری و مسیر درنظر گرفته شده ی مطلوب می باشد که در کنار آن،تابع هدف ناهمسوی دیگری به نام زاویه ی انتقال انتخاب شده تا طراحی بصورت چندهدفی صورت گیرد.این امر در فضای پارامترهای معین گذاشته شده و منجر به تولید یک دسته جواب بهینه ی غیربرتر(جواب های پارتوئی) گشته که منحنی های مربوطه و محدوده های قابل مصالحه در آنها ارائه شده است.همچنین طراحی در فضای نامعین احتمالاتی با توجه به درنظرگرفتن نامعینی در پارامترهای طراحی،انجام شده تا مکانیزم مطلوب یعنی مکانیزم مقاوم به دست آید.در این راستا یک مساله ی چندهدفی در بهینه سازی متشکل از میانگین و واریانس تابع هدف خطای مسیر پایه گذاری و با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو هردو تابع هدف فوق استخراج و کمینه شده است.مواردنامعینی که در این کار مدنظر قرار گرفته است تغییر طول لینک و لقی لولا می باشد.در ضمن نشان داده شده که جواب های به دست آمده از طراحی معین هرچند که در حالت ایده آل مطلوب می باشد ولی زمانی که در فضای واقعی و کاربردی قرار می گیرد به علت وجود نامعینی ها عملکرد مناسبی نخواهد داشت. کلمات کلیدی:طراحی بهینه ی چندهدفی،مکانیزم مقاوم،نامعینی،پارتو،شبیه سازی مونت کارلو

گسترش جانبی ناشی از روانگرایی یکی از عوامل اصلی به وجود آورنده خسارات عمده در طول زلزله به سازه های زمینی و سازه های مدفون در خاک می باشد. این نوع از جابجایی های دائمی سطح زمین، که از چند سانتیمتر تا 10 متر و بیشتر متغیر می باشد، خسارات اساسی را به تاسیسات زیر بنایی و شالوده های شمعی سازه های بزرگ و پایه های پلها در طول دهه های اخیر تحمیل کرده است. هدف کلی تحقیق حاضر، توسعه یک مدل جدید با توانایی بالا به منظور برآورد جابجایی های جانبی ناشی از روانگرایی با استفاده از روشهای متفاوت رگرسیون چندگانه، شبکه عصبی کلاسیک، برنامه نویسی ژنتیک، و شبکه های عصبی نوع gmdh می باشد. یک بانک داده که شامل 526 داده تجربی و 11 پارامتر می باشد برای مرتبط ساختن گسترش جانبی ناشی از روانگرایی به پارامتر های موثر بر آن استفاده شده است. به دلیل اینکه مدل حاضر بر پایه تعداد زیادی از زلزله ها و نیز سایت های مختلف توسعه یافته است، مدل جامع تر و قابل اعتماد تری از مدل های قبلی ارائه می کند. بعد از مدل سازی چهار مدل با استفاده از روش های ذکر شده، مدل بدست آمده توسط روش gmdh از نظر معیار های آماری، نسبت به بقیه مدل ها مناسب تر تشخیص داده شد. این مدل در هر دو بخش آموزش و آزمایش عملکرد قابل قبولی از خود نشان داد، بطوری که ضریب همبستگی مدل فوق در مرحله آزمایش تقریبا ثابت و نزدیک به مقدار آن در مرحله آموزش باقی ماند. این امر نشان دهنده این است که مدل جدید از توانایی بالایی در پیش بینی مقادیر جابجایی جانبی ناشی از روانگرایی بر خوردار است. همچنین بررسی تاثیر پارامتر های مدل با تاکید بر تاثیر پارامتر های جدید صورت پذیرفته و نتایج قابل قبولی به دست آمده است.

کنترلرهای pid پیشینه ای بسیار طولانی در مهندسی کنترل داشته و به علت سادگی در طراحی در کنترل بسیاری از سیستم ها و فرآیندها کاربرد دارند. از این رو همواره تلاش های بسیاری برای طراحی روش هایی جهت بهبود و مقاوم تر کردن عملکرد آن ها صورت گرفته است. یکی از ایده هایی که می تواند منجر به بهبود عملکرد کنترلرهای pid گردد، استفاده از مرتبه های غیر صحیح برای عملگر مشتقی و انتگرالی این کنترلرها می باشد که در مقایسه با فرم کلاسیک pid که در آن این مراتب صرفاً یک می باشند، از عملکرد بهتر و انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است و محدوده وسیعی از طراحی را در اختیار طراح قرار می دهد. روش های کنترل فازی با به کارگیری دانش افراد خبره امکان تنظیم کنترلرها را به شیوه ای ساده تر و قابل اعتمادتر فراهم ساخته اند. در این پایان نامه از منطق فازی شود. که این موضوع وجه تمایز این کار با سایر پژوهش های انجام شده در این زمینه است. مسأله اصلی در مورد طراحی فازی طراحی توابع عضویت ورودی ها و خروجی ها و نیز طراحی قواعد فازی است. امروزه رایج ترین شیوه برای طراحی یک سیستم فازی برای کنترل استفاده از فرآیندهای بهینه سازی است. در این میان الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از شناخته شده ترین الگوریتم ها از میان الگوریتم های تکاملی مورد توجه فراوان بوده است. سیستم فازی طراحی شده برای تنظیم کنترلر در این پایان نامه، با استفاده از بهینه سازی چند هدفی توسط الگوریتم modified nsga ii حاصل می گردد. در این پایان نامه توابع عضویت ورودی های فازی که خطا و مشتق خطای پاسخ می باشند و نیز خروجی های فازی که پنج پارامتر تعیین کننده pi^? d^? هستند و هم چنین قواعد فازی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی مذکور طراحی می شوند. بنابراین کنترلر pid با مرتبه غیر صحیح با استفاده از کنترل فازی و الگوریتم ژنتیک طراحی و تنظیم می گردد.

روش بهینه سازی تجمّعی ذرّه، روشی بر گرفته از رفتار گروهی پرندگان و ماهی ها و تعاملات اجتماعی انسان ها است. در سال های اخیر مقالات بسیاری در زمینه بهینه سازی تک هدفی و چند هدفی تجمّعی ذرّه ارائه شده است. در بسیاری از پژوهش-های ارائه شده به ازای کاهش نرخ همگرایی، پراکندگی ذرّات بهبود یافته است. در این راستا، در این پایان نامه به منظور افزایش هم زمان نرخ همگرایی و پراکندگی ذرّات، تکنیک های ساده ای ارائه شده است. تکنیک هایی که در بهینه سازی تک-هدفی مورد استفاده قرار گرفتند عبارتند از: (1) انطباق ضرایب یادگیری با تعداد تکرار بر اساس اعداد اتفاقی، (2) انطباق ضریب وزن با نحوه توزیع ذرّات پیرامون بهترین ذرّه، (3) اعمال عملگر آشوب. هم چنین، تکنیک های جدیدی که در بهینه-سازی چندهدفی مورد است.....

در سالهای اخیر تحقیقات زیادی جهت پیش بینی ظرفیت باربری شمع صورت گرفته است و بر این اساس روابط تئوریک و تجربی زیادی ارائه گردیده است. آزمایش نفوذ مخروط (cpt) یکی از متداولترین آزمایشات درجا می باشد که میتوان آن را مدلی از شمع فرض کرد و به عنوان وسیله ای برای تعیین ظرفیت باربری شمع استفاده نمود. معمولا مقادیر مقاومت نوک و جداره مخروط به ترتیب برای تعیین ظرفیت باربری نوک و جداره شمع کاربرد دارند. از موارد مطالعاتی مشتمل بر آزمایش بارگذاری استاتیکی و دینامیکی شمع به همراه تفکیک نیروی نوک شمع و اطلاعات cpt مجاور آنها در این رساله استفاده شده است. شبکه های عصبی مصنوعی به شبیه سازی فرایندی که در آن مغز انسان می آموزد و تشخیص الگوهای موجود در آن تلاش میکند. gmdh نمونه ای از شبکه های عصبی است که ساختار آن توسط الگوریتم ژنتیک (ga) بهینه گردیده است. در این رساله از شبکه عصبی نوع gmdh استفاده شده تا تأثیر پارامترهای ورودی بر مقاومت واحد نوک و جداره شمع بدست آید. در این راستا یک مدل مقاومت واحد جداره شمع و دو مدل برای مقاومت واحد نوک شمع در خاک های مخلوط و ماسه ای با رویکردهای مختلف ارائه شده است. سپس ظرفیت باربری شمع بوسیله روش های پیشنهادی محاسبه شد و در نهایت با دیگر روشهای مستقیم تعیین ظرفیت باربری شمع مقایسه گردید. نتایجی که از تحلیل های به عمل آمده حاصل شد نشان می دهد که روش پیشنهادی ، روشی نیرومند در تعیین ظرفیت باربری شمع می باشد.

باتوجه به مطالعات انجام شده تاکنون می توان دریافت که پارامترهای بسیار زیادی ازجمله پارامترهای ژئوتکنیکی مانند چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و پارامترهای هندسی برروی پایداری و رفتار گود تأثیر دارند. همچنین در این خصوص عدم قطعیت های منابع ژئوتکنیکی نیز حائز اهمیت می باشند. بنابراین در این تحقیق سعی شده است، تا با انجام انالیزهای المان محدود به بررسی اثر پارامترهای مختلف مانند طول نیل ها، زاویه انحراف، عمق گود، شرایط ژئوتکنیکی برروی ضریب ایمنی گود پرداخته شده و نحوه تغییرات ضریب اطمینان با انواع پارامترهای مختلف هندسی و ژئوتکنیکی سنجیده شود. سپس با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی از نوع gmdh یک رابطه بین پارامترهای مختلف تاثیر گذار و تابع هدف(ضریب ایمنی) برقرار گشته که با استفاده از آن بتوان مقدار ضریب اطمینان را در هر شرایط مختلف هندسی و ژئوتکنیکی محاسبه نمود. نمودارهای طراحی که در آن امکان انتخاب چیدمان میخ ها در شرایط مختلف ژئوتکنیکی برای یک گود قائم که منجر به ضریب اطمینان 5/1 گردد در این پایان نامه ارائه گشته است. در این نمودارها براحتی می توان دریافت که امکان تعیین چیدمان میخ ها به دو روش متفاوت وجود دارد. در روش اول که اصطلاحا روش سنتی نامیده می شود، طول میخ ها به سمت انتهای گود کاسته می شود و در روش دوم که اصطلاحا روش جدید نامیده می شود، طول نیل های 3/1 میانی از طول نیل های 3/1 فوقانی بیشتر است درحالیکه طول نیل های تحتانی همچنان برابر نصف عمق گود انتخاب می شوند. نتایج به وضوح نشان می دهند که در صورت استفاده از روش جدید به جای روش سنتی در حدود 5 الی 8 درصد در طول کل میخ های مصرفی صرفه جویی خواهیم داشت. همچنین با استفاده از آنالیزهای قابلیت اعتماد می توان مشاهده نمود که در صورت وجود عدم قطعیت در پارامترهای ژئوتکنیکی احتمال اینکه یک گود طراحی شده با استفاده از نمودارهای طراحی دچار خرابی شود در حدود 0/0001 می باشد که با توجه به جدول ارائه شده توسط usace این مقدار در ناحیه بالاتر از متوسط(above average) قرار خواهد گرفت که یک ناحیه قابل قبول می باشد.

امروزه رباتهای دوپا به طور وسیع مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. می توان یکی از دلایل این امر را جایگزینی این رباتها در شرایط سخت و دشوار به جای انسان دانست. درخصوص رباتهای دوپا و نحوه شبیه سازی حرکت آنها در شرایط گوناگون مانند حرکت بر روی سطوح مستقیم و یا شیب دار، پله ای و یا همراه با موانع، بررسی های تحلیلی و تجربی گوناگونی انجام شده است. حمل بار یکی از مهمترین کارهایی است که یک ربات دوپا باید قادر به انجام آن باشد، اما حمل بار تعادل دینامیکی ربات را خصوصا به هنگام برداشتن و افتادن بار به چالش می کشد. هدف از انجام این پایان نامه تحلیل سینماتیکی و دینامیکی یک ربات دوپا هشت لینکی حمل کننده بار و تولید الگوی حرکتی مناسب در کلیه مراحل راه رفتن و همچنین به هنگام افتادن بار می باشد. در این پایان نامه سعی می شود به تاثیرات حمل بار و یا افتادن آن بر پایداری ربات پرداخته شود و راهکارهایی برای حفظ تعادل دینامیکی ربات دوپا به هنگام افتادن بار ارائه شود. پس از حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات، جهت تولید مسیرهای بهینه حرکت برای مفاصل به هنگام اغتشاش، با فرموله کردن مساله بهینه سازی بر اساس قرارگیری نقطه zmp در محدوده امن، از توابع قدرتمند نرم افزار matlab استفاده شده است. با هدایت جهت جستجوی مساله بهینه سازی با توجه به پارامترهای متناظر در انسان(در نظر گرفتن قیود حرکت مفاصل مشابه انسان)، الگوهای حرکتی سینماتیکی و دینامیکی ربات به دست آمده است و نتایج مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته اند.امروزه رباتهای دوپا به طور وسیع مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. می توان یکی از دلایل این امر را جایگزینی این رباتها در شرایط سخت و دشوار به جای انسان دانست. درخصوص رباتهای دوپا و نحوه شبیه سازی حرکت آنها در شرایط گوناگون مانند حرکت بر روی سطوح مستقیم و یا شیب دار، پله ای و یا همراه با موانع، بررسی های تحلیلی و تجربی گوناگونی انجام شده است. حمل بار یکی از مهمترین کارهایی است که یک ربات دوپا باید قادر به انجام آن باشد، اما حمل بار تعادل دینامیکی ربات را خصوصا به هنگام برداشتن و افتادن بار به چالش می کشد. هدف از انجام این پایان نامه تحلیل سینماتیکی و دینامیکی یک ربات دوپا هشت لینکی حمل کننده بار و تولید الگوی حرکتی مناسب در کلیه مراحل راه رفتن و همچنین به هنگام افتادن بار می باشد. در این پایان نامه سعی می شود به تاثیرات حمل بار و یا افتادن آن بر پایداری ربات پرداخته شود و راهکارهایی برای حفظ تعادل دینامیکی ربات دوپا به هنگام افتادن بار ارائه شود. پس از حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات، جهت تولید مسیرهای بهینه حرکت برای مفاصل به هنگام اغتشاش، با فرموله کردن مساله بهینه سازی بر اساس قرارگیری نقطه zmp در محدوده امن، از توابع قدرتمند نرم افزار matlab استفاده شده است. با هدایت جهت جستجوی مساله بهینه سازی با توجه به پارامترهای متناظر در انسان(در نظر گرفتن قیود حرکت مفاصل مشابه انسان)، الگوهای حرکتی سینماتیکی و دینامیکی ربات به دست آمده است و نتایج مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته اند.

برای بهینه سازی چندهدفی سه تابع هدف وزن، بیشینه ی تنش و بیشینه ی جابه جایی عرضی تیر مدنظر قرار گرفته اند. به منظور عملکرد مقاوم تیر در فضای نامعین، علاوه بر میانگین توابع هدف فوق، واریانس آنها نیز در نظر گرفته می شود تا با کمینه کردن واریانس توابع هدف، تیر دارای رفتار مقاوم باشد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک درصد مواد سازنده در بالا و پایین تیر و اندیس کسر حجمی (متغییرهای طراحی) به گونه ای انتخاب می شوند که توابع هدف بهینه شوند. منحنی های پارتو که شامل نقاط غیر برتر و بهینه ی طراحی است ارائه می شوند و نقطه ی مصالحه ی طراحی از بین نقاط پارتو انتخاب می شود. رفتار مقاوم نقاط طراحی ارائه شده با استفاده از منحنی های pdf و cdf نمایش داده می شود.

در این پایان نامه از ساختار anfis برای مدل سازی سیستم های پیچیده که ارتباط بین ورودی- خروجی آنها را نمی توان با روش های تحلیلی بدست آورد، استفاده می شود. دقت مدل بدست آمده علاوه بر اینکه وابسته به نحوه طراحی ساختار شبکه anfis می باشد، به میزان دقت داده های ورودی- خروجی نیز بسیار وابسته است. معمولا در استخراج داده های ورودی-خروجی همواره خطاهای زیادی وجود دارد که باعث می شود مدل بدست آمده از دقت پایینی برخوردار باشد. با استفاده از روش مونت کارلو و در نظر گرفتن بازه نامعینی برای داده های ورودی-خروجی، مدلی استخراج می شود که نسبت به نامعینی موجود در داده ها مقاوم باشد. در طراحی بهینه ای ساختار anfis نیز از الگوریتم ژنتیک چندهدفی با درنظر گرفتن همزمان دو تابع هدف خطای مدل سازی و خطای پیش بینی برای بهینه نمودن پارامترهای توابع عضویت گوسی در ورودی سیستم anfis استفاده می شود. همچنین، برای بدست آوردن ضرایب خطی بخش خروجی anfis، روش svd که یک روش توانمند در حل دستگاه معادلات خطی که دارای نقاط منفرد هستند، بکار برده شده است. برای بهبود عملکرد سیستم علاوه بر بهینه سازی پارامترهای غیرخطی ورودی و خطی خروجی، به بهینه نمودن تابع عضویت پرداخته شده است. به عبارت دیگر، برای یافتن بهترین ترکیب تابع عضویت، مجموع تابع عضویت برای هر ورودی به عنوان تابع هدف سوم به سیستم اضافه شده است. به منظور محاسبه پارامترهای خطی خروجی نیز در کنار روش svd، از روش sne برای یافتن بهترین ضرایب خطی خروجی سیستم استفاده شده است. در همه موارد منحنی های پارتو که شامل نقاط بهینه غیر برتر هستند، ارائه می شوند و نقطه مصالحه طراحی پیشنهاد می گردد. مقایسه نتایج بدست آمده، برتری سیستم مدل شده با سه تابع هدف را نسبت به روش های قبلی در این زمینه نشان می دهد.

تولید حرکت متعادل ربات دوپا در حرکت از مسیر شیبدار با استفاده از روش های soft computing مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق با در نظر گرفتن یک مدل دو بعدی 7 درجه آزادی در صفحه sagittal معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات استخراج شده است. سپس با استفاده از توانمندی الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی و شبکه عصبی در یادگیری و حل بلادرنگ مسایل پیچیده، به برنامه ریزی حرکات پایدار برای ربات پرداخته شده و الگوریتمی برای سنتز بلادرنگ این حرکات ارایه شده است. بهینه سازی به صورت off-line و با در نظر گرفتن معیار پایداری zmp انجام شده است. شبکه عصبی gmdh جایگزین باعث کاهش محسوس زمان محاسبات شده است و نتایج به دست آمده از دقت بالایی برخوردار می باشند که به موجب آن ربات توانایی گام برداری متعادل در سطوح شیبدار با زوایای مختلف را دارد.

مطالعات زیادی برای حرکت و کنترل ربات دوپا در صفحه ساجیتال انجام شده است، در صورتی که انتظار می رود که یک ربات دوپا در هنگام مواجه شدن با موانع بتواند منحصرا در صفحه جانبی گام بر دارد. در این پایان نامه به کنترل مد لغزشی بهینه ربات دوپایی که در صفحه جانبی گام بر می دارد پرداخته می شود. یک مدل مناسب سه لینکی برای ربات در نظر گرفته شده است و هر دو فاز حرکت روی یک پا و حرکت روی دوپا برای حفظ نقطه ممان صفر درون ناحیه تکیه گاهی و حفظ پایداری در نظر گرفته شده است. انتخاب یک کنترلر مناسب به دلیل غیر خطی بودن معادلات دینامیکی، عدم قطعیت پارامتری و حضور دینامیک های مدل نشده حائز اهمیت است. از کنترل مد لغزشی به عنوان یک کنترلر مقاوم در برابر نامعینی های پارامتری سیستم برای کنترل این ربات استفاده شده است. هنگام استفاده از کنترل مد لغزشی، یک مسئله مصالحه بین خطاهای زاویه ها و ورودی های کنترل به وجود می آید. بنابراین ضرایب این کنترلر باید به صورت بهینه ای طراحی شوند. از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه تجمعی ذره برای طراحی بهینه پارامترهای کنترل مد لغزشی استفاده شده است. جبهه پارتوی به دست آمده از این الگوریتم چند هدفه با دو الگوریتم معروف و کارای، الگوریتم ژنتیک چند هدفه modified nsga ii و الگوریتم چند هدفه سیگما مقایسه شده است.

امروزه استفاده از داده های ورودی خروجی (داده های آزمایشگاهی) و شبکه های عصبی کاربرد بسیار وسیعی در مدلسازی فرایندهای پیچیده دارند. استفاده از شبکه های عصبی برای مدلسازی فرایندهای پیچیده معمولاً منجر به ارائه ی روابط ریاضی پیچیده بین ورودی ها و خروجی فرایند می شود. معمولأ با استفاده از این روابط نمی توان درصد و میزان تأثیرگذاری ورودی ها و خروجی ها را تشخیص داد.در این پایان نامه با استفاده از یک روش ابتکاری و با استفاده از شبکه های عصبی ، به جای استخراج روابط پیچیده ی ریاضی ، قواعد فازی برای مدلسازی و ارتباط بین ورودی ها و خروجی های فرایند استخراج می شود.با استفاده از این روابط فازی رفتار فرایند را می توان با درصد اطمینان بالایی پیش بینی کرد. برای بهینه سازی چند هدفی الگوریتم muga پیشنهاد شده است و از آن برای بهینه سازی چند هدفی و استخراج قواعد فازی برای چندین مورد مطالعاتی شامل سیستم دو جرم-فنر و برشکاری انفجاری و یک معادله ی پیچیده استفاده شده است. در همه موارد منحنی های پارتو که شامل نقاط بهینه غیر برتر است ارائه می شوند و نقطه مصالحه طراحی پیشنهاد می گردد. و در نهایت صحت قواعد استخراج شده ی هر یک از مطالعات باجعبه ابزار فازی نرم افزارmatlab تأیید شده است. مقایسه نتایج، برتری قابل توجهی را نسبت به تحقیقات قبلی در این زمینه نشان می دهد.

در این تحقیق بهینه سازی همزمان خطای گذرای سیستم و نیروی کنترلی در فرآیند کنترل سیستم آونگ وارون توسط کنترل کننده فازی مدنظر است. برای این منظور طراحی بهینه ی چند هدفی کنترل فازی با استفاده از الگوریتم کلونی زنبور مصنوعی صورت گرفته است. در این راه توابع هدف به صورت انتگرال وزنی زمانی خطا و نیروی کنترلی انتخاب شده است. در ادامه جرم گاری و جرک لینک به عنوان نامعینی های سیستم در نظر گرفته می شود. در این پروژه میانگین و واریانس میزان عملکرد و سیگنال کنترل به عنوان چهار تابع هدف مد نظر می باشند که باید به طور همزمان بهینه شوند. نهایتا منحنی های پارتو ارائه می شوند. تمام نقاط جبهه پارتو جواب های بهینه هستند و طراح می تواند یکی از این نقاط را بر حسب اهمیت توابع هدف انتخاب کنند. در حالت کلی می توان با مصالحه روی یک تابع هدف تقاطی را به عنوان جواب های مناسب انتخاب نمود

در این پایان نامه با استفاده از منظق فازی، ضخامت لایه مرزی متغیر با زمان در کنترلرهای مد لغزشی جهت کم کردن هر چه بیشتر خطای ردیابی ( tracking error ) با حذف تغییرات نوسانی بالا ( chattering ) تعیین می شود. در این راستا، ورودیهای سیستم فازی عبارت است از مقدار فاصله تا سطح لغزشی ( s ) و خروجی سیستم فازی ضخامت لایه مرزی ( ? ) خواهد بود. پارامترهای سیستم فازی به علاوه سایر پارامترهای کنترلر لغزشی، شامل ?، ? در یک روند بهینه سازی چند هدفی که خطای کنترلر، زمان رسیدن به سطح لغزشی توسط الگوریتم ژنتیک تعیین خواهد شد.

روش بهینه سازی تجمّعی ذرّه، روشی بر گرفته از رفتار گروهی پرندگان، ماهی ها و تعاملات اجتماعی انسان ها است. در سال های اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه ی بسط این الگوریتم جهت بهینه سازی مسائل چند هدفی ارائه شده است. اما در بسیاری از پژوهش های ارائه شده، پراکندگی ذرّات به ازای کاهش نرخ همگرایی بهبود یافته است. در این راستا، در این پایان نامه به منظور افزایش هم زمان نرخ همگرایی و پراکندگی ذرّات، تکنیک های ساده ای ارائه شده است که عبارتند از: (1) انتخاب بهترین تجربه ی گروهی بر اساس چگالی توزیع ذرّات در جبهه پارتو، (2) انتخاب بهترین تجربه ی شخصی بر اساس کمترین فاصله تا ذرّات موجود در جبهه پارتو، (3) اعمال یک عملگر حذف بر اساس چگالی توزیع ذرّات برای کاهش اندازه آرشیو، و (4) بکارگیری یک عملگر ادغام چندگانه برای افزایش سرعت همگرایی الگوریتم. چندین تابع آزمایش جهت به چالش کشاندن عملکرد الگوریتم بکار گرفته شده اند. مقایسه با سایر روش-های مشهور نشان دهنده عملکرد مطلوب روش پیشنهادی می باشد. در ادامه، از الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی جهت یافتن ضرایب کنترلرهای فیدبک حالت خطی، مود لغزشی مجزا، و فازی ورودی تکین برای سیستم های آونگ وارون تکی، آونگ وارون دوتایی و توپ-تیر استفاده می شود. در این قسمت، جبهه های پارتو به-دست آمده از الگوریتم مذکور با نتایج حاصل از سایر الگوریتم های بهینه سازی چندهدفی متداول مقایسه خواهند شد. در پایان، پاسخ های زمانی مربوط به حالت های این سیستم ها به ازای ضرایب کنترلی پیشنهادی با جواب های ارائه شده در مقالات اخیر مقایسه خواهند شد.

در این پایان نامه از فیلتر مقاوم ?h جهت افزایش مقاومت فیلتر کالمن استفاده شده است. الگوریتم (unscented kalman filter (ukf یکی از الگوریتم های توسعه یافته در محدوده فیلتر کالمن جهت تخمین پارامترهای سیستم غیرخطی می باشد. پیاده سازی تبدیل unscented بر روی فیلتر ?h و شرح و بررسی الگوریتم (unsented h? filter (uhf برای سیستم های غیرخطی زمان گسسته، جهت نشان دادن فواید و برتری های استفاده از فیلتر ?h به عنوان فیلتری مقاوم پرداخته شده است. برای این منظور الگوریتم های ukf و uhf بر روی سیستم ساده غیرخطی و نیز سیستم دینامیکی پاندول معکوس پیاده شده اند و نمودارهای ارائه شده به خوبی نشان می دهند که uhf مقادیر خطای کمتری دارد. در ترکیب فیلتر کالمن و ?h در تحقیقات گذشته برای مشخصه ?h یک حد بالای محدود کننده یا قید طراحی استفاده شده است که با تغییر میزان قید، جواب های به دست آمده نیز تغییر می کند.همچنین در این پابان نامه از بهینه سازی چند هدفی برای بهینه سازی همزمان فیلتر کالمن و فیلتر ?h استفاده شده است و نقاط بهینه پارتو ارائه شده اند.

هدف کلی پژوهش حاضر، تولید حرکت و کنترل ربات انسان نما در برابر اغتشاش خارجی است. برای تولید حرکت، سعی می شود از روشهایی که انسان استفاده می کند، الگوبرداری شود. پژوهشهای گذشته نشان داده اند که یکی از بهترین و موثرترین روشها برای بازتولید عکس العمل های انسان، روش کنترل پیش بین بر پایه مدل (یا همان کنترل با افق پسرو ) است. در رساله حاضر، به کنترل پایداری ربات در حالتی که ایستاده است و همین طور به هنگام راه رفتن پرداخته شده است. تمرکز اصلی بر روی رباتهای راه رونده چرخه حدی ناقص عملگر است. زیرا حرکات این رباتها بسیار کارآمد بوده و طبیعی به نظر می رسد. با این حال، قابلیت این رباتها در دفع اغتشاشات خارجی، در مقایسه با رباتهایی که بر اساس نقطه ممان صفر راه می روند، به خوبی بررسی نشده است. اغتشاش خارجی به صورت نیروی ضربه ای و یا نیروی پیوسته در نظر گرفته شده است. پس از اغتشاش ضربه ای و یا برخورد پاها به زمین، در بردار حالت ربات، پرش ایجاد می شود. بنابراین، مدل سازی ربات به صورت هایبرید انجام شده است. نگاشتهایی جهت ارتباط دادن حالتهای قبل و پس از برخورد پاها با زمین و همچنین اغتشاش ضربه ای به دست آمده است. تولید حرکت و کنترل، برای یک راه رونده چرخه حدی پنج درجه آزادی که در برابر اغتشاش ضربه ای خارجی قرار می گیرد، بر اساس روش کنترل با افق پسرو و کنترل فیدبک بر پایه پیشامد ، انجام شده است. همچنین، با استفاده از روش طراحی قیود مجازی هولونومیک، رفتار یک راه رونده چرخه حدی صفحه ای با هفت درجه آزادی در برابر اغتشاش ضربه ای مطالعه شده است. سپس کنترل کننده ای برای بازیابی تعادل یک ربات راه رونده سه بعدی ناقص-عملگر در برابر اغتشاش طراحی شده است. تولید مسیر و کنترل ربات سه بعدی بر اساس روش قیود مجازی و دینامیک صفر هایبرید با تنظیم مسیر مرجع کنترل کننده فیدبک بر پایه پیشامد انجام شده است. شبیه سازی های متعددی با در نظر گرفتن اغتشاش انجام شده است. نتایج، عملکرد روشهای بررسی شده در بازیابی تعادل در برابر اغتشاشاتی که در صفحات ساجیتال و فرونتال و در جهات مختلف به هنگام فاز تک تکیه گاهی و دو تکیه گاهی وارد می شوند را نشان می دهد. مقایسه کیفی حرکات شبیه سازی شده با استراتژی های مشاهده شده در انسان برای بازیابی تعادل، نشان دهنده موفقیت روشهای بررسی شده در تولید عکس العمل هایی مشابه انسان است.

در این پایان نامه طراحی کنترلر مقاوم بهینه ای برای سیستم های غیرخطی دارای نامعینی با استفاده از بهینه سازی چندهدفی مورد بررسی قرار می گیرد. هدف اصلی این پایان نامه بهره گیری از روش های هوشمند به همراه بهینه سازی چند هدفی جهت بالابردن عملکرد سیستم های کنترلی می باشد. بدین منظور روش های مختلف نظیر کنترلرهای مرتبه کسری، خطی ساز فیدبک و مدلغزشی استفاده شده است. برای به دست آوردن پارامترهای بهینه ای کنترلرها چندین تابع هدف، با توجه به نوع سیستم در نظر گرفته شده است. همچنین سیستم های در نظر گرفته شده دارای نامعینی می باشند، بنابراین طراحی کنترلر باید بگونه ای باشد که سیستم در حضور نامعینی های دارای پایداری و عملکرد مناسبی باشد. نتایج حاصل از بهنیه سازی چند هدفی و طراحی مقاوم به طراح این امکان را می دهد تا با برقراری مصالحه بین توابع هدف نقطه مناسب طراحی را انتخاب نماید. همچنین با بهره گیری از روش های هوشمند نظیر منطق فازی عملکرد هریک از روش های کنترلی افزایش داده می شود. مقایسه نتایج حاصل از روش های ارائه شده با روش های معمول، به خوبی برتری روش های ارائه شده را نشان می-دهد.

در این پایان نامه با انتخاب بهینه پارامترهای سیستم تعلیق خودرو عملکرد آن نسبت به ورودی اتفاقی بهینه می شود.مدل های ارتعاشی دو و پنج درجه آزادی خودرو در این پایان نامه در نظر گرفته شده است. برای مدل دو درجه آزادی ضرایب فنریت و میرایی سیستم تعلیق به عنوان متغیر های طراحی وشتاب قائم و دوران بدنه نیز به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده است. در مدل پنج درجه نیز ضرایب فنریت و میرایی سیستم تعلیق و صندلی و همچنین فاصله افقی صندلی با مرکز جرم بدنه به عنوان متغیر های طراحی در نظر گرفته شده اند و توابع هدف در مدل پنج درجه شتاب قائم صندلی، فاصله نسبی بین بدنه و چرخ ها و سرعت قائم چرخ های در نظر گرفته می شود. پس از بهینه سازی برای هر مدل ارتعاشی منحنی پارتو که شامل تمامی نقاط بهینه طراحی از دید توابع هدف مختلف می باشد ارائه گردیده و از بین این نقاط بهینه نقطه ای که از دید تمامی توابع هدف رفتار مصالحه آمیزی دارد مشخص گردیده است. با استفاده از منحنی های psd توابع هدف و منحنی شتاب متوسط بر حسب فرکانس پاسخ های حاصل از کار حاضر نسبت به تحقیقات انجام شده در گذشته مقایسه گردیده و برتری این کار نسبت به سایر تحقیقات مراجع نشان داده شده است.

از آنجایی که مدل سازی سیستم ها اولین گام در کنترل آنها می باشد, تلاش برای بدست آوردن مدل هایی دقیق تر که بیشترین تطابق را با واقعیت داشته باشند همواره مورد توجه و امری ضروری بوده است. علیرغم اینکه مدل های رایج با معادلات دیفرانسیل از مرتبه صحیح ارائه می شوند نشان داده شده است که بسیاری از سیستم های موجود در طبیعت از معادلاتی با مراتب غیر صحیح پیروی می کنند. در سال های اخیر تلاش های بسیاری برای مدل کردن سیستم با استفاده از معادلاتی که مراتب غیر صحیح دارند صورت گرفته است. در این نوع توصیف, مدل ها دارای درجات مشتق و انتگرال به طور کلی غیر صحیح هستند. طراحی کنترل بهینه برای سیستم های غیر خطی و نامعین از جمله مسائل مهم در مهندسی کنترل می باشد. یکی از روشهای پرکاربرد برای کنترل سیستم های غیر خطی و نامعین روش مد لغزشی می باشد. برای انعطاف پذیری بیشتر کنترلر و همچنین تطابق بیشتر آن با سیستم هایی از مرتبه غیر صحیح می توان مرتبه مشتق کنترلر را غیر صحیح در نظر گرفت . در این پایان نامه کنترلر مد لغزنده با مرتبه غیر صحیح به صورت بهینه برای سیستم های با مرتبه غیر صحیح و صحیح طراحی می گردد .لازم به ذکر است که برخی پارامتر هایی که اساس مد لغزشی را تعریف می کنند با استفاده بهینه سازی چند هدفی با الگوریتم ژنتیک به دست خواهد آمد.

کنترلرهای ?????? کاربرد بسیار گسترده ای در صنعت دارند. روش های گوناگونی برای تعیین پارامترهای این کنترلرها به منظور عملکرد مناسب آنها ارائه شده است. در روشهای مرسوم معمولا خطای سیستم در هر لحظه به عنوان سیگنال ورودی کنترلر در نظر گرفته می شود و بر اساس آن نیروی کنترلی به سیستم اعمال می شود. در این پایان نامه از روش فازی و کنترل پیش بین برای تعیین روی خط ضرایب کنترلرهای pid استفاده می شود. در این روش با پیش بینی خطای سیستم در چند افق جلوتر و تنظیم ضرایب کنترلر pid به صورت روی خط، از افزیش خطای سیستم جلوگیری می شود. همچنین با کمک ساختار anfis یک مدل فازی– عصبی جایگزین معادلات دینامیکی سیستم می شود تا برای پیش بینی رفتار سیستم نیازی به حل این معادلات، که عموماً زمان بر هستند، نباشد. همچنین برای عملکرد بهینه از الگوریتم ژنتیک برای انتخاب بهینه پارامترهای کنترلر پیش بین شامل افق پیش بینی، ضریب وزنی و افق کنترلی استفاده شده است. بهینه سازی به صورت چند هدفی و از دید دو تابع هدف نیروی کنترلی و خطای سیستم انجام می شود.

در این پروژه هدف طراحی کنترل پیش بین بر پایه مدل برای جلوگیری از چپ شدن خودرو می باشد. بدین منظور از یک مدل خودروی کامل suv در نرم افزار carsim استفاده شده، سپس با استفاده از سیستم afs و کنترلر پیش‏بین غیرخطی(nmpc) و کنترلر pid و معیار ltr فرآیند کنترل انجام‏شده و نمودارها مقایسه شده است. در ساختار کنترل پیش بین از مدل شبکه عصبی به منظور پیش بینی زاویه فرمان استفاده شده است. که ورودی آن شتاب جانبی خودرو و خروجی آن زاویه اصلاح کننده زاویه فرمان می باشد. لازم به ذکر است که در مدل خودرو برای مدلسازی چرخ ها از مدل غیرخطی pacejka استفاده شده است. نتایج بدست آمده از دو مدل کنترل شده pid و کنترل پیش بین و مدل بدون کنترلر نشاندهنده آن است که کنترل پیش بین عملکرد مطلوبی دارد.

امروزه به دلیل پیچیدگی زیاد فرآیندها وعدم امکان ارائه مدل تحلیلی، مدلسازی فرآیندها با استفاده از داده های ورودی-خروجی از اهمیت بالایی برخوردار است. ارائه مدل بر اساس داده های ورودی-خروجی به دقت داده های حاصل از فرآیند وابسته است. همواره عوامل زیادی وجود دارند که باعث عدم دقت و نامعینی در داده ها می شوند. بنابراین مدل ارائه شده باید به گونه-ای باشد که نسبت به این نامعینی ها مقاوم باشد. در این پایان نامه از روش برنامه ریزی ژنتیکی چند هدفه برای مدلسازی فرآیندهای پیچیده استفاده می شود. برنامه ریزی ژنتیکی الگوریتم ژنتیک را مستقیماً روی برنامه های کامپیوتری با ساختارهای درختی انعطاف پذیراعمال می کند و می تواند برای مسائلی که اندازه و شکل جواب در آنها نامشخص است راه حل ارائه دهد. همچنین بر خلاف اکثر شبکه های عصبی به دلیل قابلیت آن در استفاده از توابع متنوع در مدلسازی، می تواند مدل های دقیق و ساده ای را برای مسائل ارائه کند. ضمناً از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه muga که بر اساس مرتب سازی نقاط غیربرترعمل می کند در برنامه ریزی ژنتیکی استفاده می شود. توابع هدفی که مد نظر قرار گرفته اند شامل میانگین خطای مدلسازی، میانگین خطای پیش بینی، واریانس خطای مدلسازی، واریانس خطای پیش بینی و اندازه جواب یا به عبارتی تعداد گره درخت می باشند که همگی باید کمینه گردند. با کم کردن میزان واریانس، مقاومت مدل نسبت به نامعینی های موجود در داده های آزمایشگاهی بیشینه می گردد. مقدار نامعینی به اندازه 5%± برای هر کدام از داده ها در نظر گرفته می شود و برای مدلسازی عوامل نامعینی از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده می شود. دو مسئله با استفاده از این روش مدلسازی می شوند و در هر کدام منحنی های پارتو که شامل نقاط بهینه غیربرتر است ارائه شده و نقطه مصالحه طراحی پیشنهاد می گردد. مقایسه نتایج با کارهای قبلی انجام شده نشان دهنده برتری این روش است.

برنامه ریزی ژنتیکی به عنوان یکی از مهمترین شاخه های الگوریتم های تکاملی قادر است فرایند تولید و بهگزینی الگوریتم ها را با توجه به خواص موردنظر طراح به بهترین شکل اجرا نماید. با توجه به اینکه برنامه ریزی ژنتیکی روشی خودتنظیم است، نیازی به تنظیم دقیق پارامترها برای رسیدن به حل نداشته و قادر است تا خود به سمت حل های بهینه سوق یابد. ازاین رو انجام فرایند طراحی کنترلر به کمک چنین روشی فواید بیشتری نسبت به سایر الگوریتم های بهینه سازی مشابه دارد. در این پایان نامه با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی کنترلر بهینه چندهدفی برای دو سیستم مرتبه اول و دوم طراحی شده است. توابع هدف درنظرگرفته شده برای بهینه سازی چندهدفی شامل نیروی کنترلی و خطای پاسخ پله ی سیستم می باشند. همچنین در ادامه کنترلر بهینه ای برای سیستم دو جرم- فنر با توابع هدف نیروی کنترلی و زمان نشست طراحی شده است. با استفاده از ساختار درختی در برنامه ریزی ژنتیکی توابع تبدیل کنترلر تعیین می شوند و عملگرهای ژنتیکی در یک روند تکامل تدریجی باعث بهبود توابع تبدیل از دید توابع هدف خواهند شد. در هر مورد منحنی پرتو شامل نقاط بهینه ی غیربرتر ارائه می شود و از بین آنها نقطه ی مصالحه ی طراحی انتخاب خواهد شد. مقایسه ی نتایج حاصل با سایر مراجع نشان دهنده ی برتری کنترلر طراحی شده با روش ارائه شده در این پایان نامه می باشد.

تخمین متغیرهای حالت در شبیه¬سازی و کنترل سیستم¬هایی که تمام متغیرهای حالت در دسترس نیستند، به کار می¬رود. در این بین وجود نویز نامعین ممکن است در تخمین متغیرهای حالت خطا ایجاد نماید. این پایان¬نامه به شبیه¬سازی و کنترل سیستم دارای نویز رنگی به کمک فیلترهای کالمن و اچ-بینهایت می¬پردازد. در بخش اول فیلترهای کالمن آنسنتد و اچ-بینهایت آنسنتد برای سیستم¬های غیرخطی معرفی شده و الگوریتم آنها برای سیستم دارای نویز رنگی اصلاح می¬شود. نتایج شبیه¬سازی سیستم¬های مختلف برتری فیلتر اچ-بینهایت آنسنتد را نشان می¬دهد. در بخش دوم به منظور بهره بردن از بهترین ویژگی¬های هر دو فیلتر به صورت همزمان، فیلتر ترکیبی کالمن/اچ-بینهایت برای سیستم¬های خطی معرفی می¬شود. مقاوم بودن چنین فیلترهای ترکیبی با استفاده از بهینه¬سازی چند هدفی پارامترهای موجود در فیلتر ترکیبی کالمن/اچ-بینهایت حاصل می¬گردد.

در چند دهه گذشته، توجه بسیاری از مهندسین کنترل به حل تقریبی مسائل معطوف شده تا بتوانند از داده های اندازه گیری شده دارای نویز، مقدار واقعی متغیرهای حالت را تخمین بزنند. یکی از معروف ترین روش های حل تقریبی، فیلتر کالمن است که توسط رالف کالمن برای تخمین مسائل خطی ارائه و تا به امروز توسعه چشمگیری یافته است. در مسائل غیرخطی نیز الگوریتم های ekf و ukf، معروف ترین الگوریتم های مورداستفاده در مسائل مهندسی می باشند. در روش ukf، مبنای تخمین بر اساس مجموعه ای از نقاط سیگمای متقارن حول نقطه میانگین برآورد شده در گام پیشین است. در این رساله بهترین ضرایب مربوط به تبدیل sut در الگوریتم ukf به کمک الگوریتم بهینه سازی ژنتیک به گونه ای تعیین می شوند که میانگین مجذور خطای برآورد کمینه گردد. همچنین در ادامه، برای اولین بار در این رساله روش انتخاب نقاط سیگما تغییریافته و به جای استفاده از نقاط سیگمای متقارن، نقاط سیگمای نامتقارن به وسیله الگوریتم ژنتیک، باهدف کمینه نمودن میانگین مجذور خطای برآورد مورداستفاده قرار می گیرند. علاوه بر این از فیلتر مقاومh_? جهت افزایش مقاوم بودن فیلتر کالمن استفاده می شود. در ترکیب فیلترهایh_? و کالمن، در تحقیقات گذشته برای مشخصهh_? یک حد بالای محدودکننده یا قید طراحی استفاده شده که با تغییر میزان قید طراحی جواب های به دست آمده نیز کاملاً تغییر می کند. در این رساله برای رفع این اشکال بهینه سازی همزمان فیلتر کالمن و فیلتر h_? موردتوجه قرارگرفته است. بدین منظور از الگوریتم بهینه سازی nsga ii جهت به دست آوردن نقاط پارتو بهینه سازی چند هدفی فیلترهای کالمن و h_? استفاده می شود و نقاط بهینه طراحی غیر برتر آن ها استخراج می گردد. استفاده از فیلتر کالمن در به دست آوردن ضرایب و طراحی شبکه های عصبی کاری متداول است. یکی از پرکاربردترین شبکه های عصبی که از توانایی بالایی در مدل سازی داده های پیچیده برخوردار است، شبکه عصبی نوع gmdh است. در تحقیقات زیادی از روش های گوناگون نظیر svd، sne و الگوریتم ژنتیک برای تعیین ضرایب ساختار این نوع شبکه عصبی استفاده شده است. در این رساله، برای تعیین ضرایب شبکه های عصبی جهت مدل سازی داده های معین و نامعین از فیلتر کالمن استفاده می شود. همچنین در تمامی پیشنهاد های مذکور، نویزهای بکار رفته در مدل و مشاهده گر سفید فرض شده است. فیلتر کالمن ukf را می توان زمانی به عنوان یک فیلتر بهینه بکار بست که نویز فرآیند و یا مشاهده گر از نوع نویزهای گوسی و سفید باشند و چنانچه نویز فرآیند و یا مشاهده گر نویز رنگی باشد فیلتر کالمن ukf کلاسیک دارای عملکردی کمتر از حد مطلوب خواهد بود. در این رساله برای اولین بار، فیلتر کالمن ukf مقاوم پیشنهاد گردیده است. فیلتر پیشنهادی امکان استفاده از فیلتر کالمن ukf کلاسیک را برای سیستم های دینامیکی غیرخطی با نویز رنگی فراهم می کند.

سیستم¬های نیوماتیکی به دلیل داشتن مزایای بسیاری از جمله ساختار ساده، هزینه¬های پایین، تمیزی سیال عامل، امنیت در حین کار، نسبت توان به وزن بالا و تعمیر و نگهداری کم هزینه به وفور مورد توجه صنعت امروزه قرار گرفته است. در میان عملگرهای موجود در صنعت، عملگرهای نیوماتیکی نسبت به نمونه¬های مشابه هیدرولیکی و الکتریکی، به علت دارا بودن مزایای ذکر شده، با رشد روز افزون در صنعت استفاده می¬شوند. این مزیت¬ها باعث می¬شود که از این عملگرها در جاهایی استفاده شود که یا نیاز به تجهیزات سبک و کم هزینه باشد و یا به علت تعامل مستقیم با انسان، امنیت نقش اصلی را ایفا کند. یکی از این فضاهای کاری، زمینه توان¬بخشی است. توانبخشی، فعالیتی است که هدف آن توانمند سازی افراد از کار افتاده به¬منظور رسیدن به حداقل سطح فعالیت فیزیکی باشد. مشکلی که در راستای استفاده از سیستم¬های نیوماتیکی در زمینه توان¬بخشی وجود دارد، نیاز به دقت بالای کنترل این سیستم¬هاست. از آن¬جایی که این سیستم¬ها مستقیماً با بیمار (انسان) در تعامل هستند، دقت بالای مسیر ایده¬آل حرکتی این سیستم¬ها، ایجاب می¬کند که فرآیند کنترل موقعیت و نیرو در کمال دقت انجام شود. اما به علت غیر خطی بودن این سیستم¬ها به دلیل استفاده از هوا به عنوان سیال عامل، فرآیند کنترل مشکل تر از نمونه¬های مشابه هیدرولیکی و الکتریکی است. از این رو در این پژوهش به دنبال کنترل موقعیت و کنترل فشار با بیشترین دقت ممکن می¬باشیم. در راستای کنترل هرچه بهتر سیستم¬های نیوماتیکی و بهبود عملکرد آن در این پایان¬نامه از کنترلر غیرخطی استفاده شده و سعی شده است که با استفاده از بهینه سازی این سیستم¬ توسط الگوریتم¬های بهینه¬سازی تکاملی به جای روش¬های سعی و خطا، دقت تعقیب مسیر مطلوب برای موقعیت و نیرو افزایش یابد. در همین راستا در این پژوهش ابتدا به تشریح اجزای مختلف سیستم نیوماتیکی پرداخته و بر اساس فرضیات حاکم بر معادلات، به ارائه یک مدل کامل برای عملگر نیوماتیکی و سایر اجزای سیستم می¬پردازیم. در ادامه برای کنترل موقعیت پیستون به طراحی یک کنترلر مود لغزشی و مقایسه آن با کنترلر pid پرداخته شده است. مشاهده می¬شود که سیستم با اعمال کنترلر مود لغزشی تقریباً بدون فراجهش بالا و خطای ماندگار به ورودی پله پاسخ می¬دهد و با دقت بسیار قابل قبولی ورودی سینوسی را تعقیب می¬نماید. در ادامه برای کنترل فشار هرکدام از محفظه¬ها، از یک کنترلر مود لغزشی دیگر استفاده شده است. نتایج بدست¬آمده برای هر دو حالت کنترل موقعیت و امپدانس،با استفاده از آزمایش¬های انجام شده برسیستم نیوماتیکی ساخته شده در آزمایشگاه تایید و نتایج آن ارائه شده¬است. این نتایج صحت مدل و کنترلر طراحی شده در محیط نرم افزاری را نشان داده و مقایسه نتایج تست¬های آزمایشگاهی با شبیه¬سازی کامپیوتری، نشان از دقت بالا و عملکرد صحیح کنترلر طراحی شده دارند.

چپ شدن خودروهای با مرکز جرم بالا یکی از عمده¬ترین علت¬های مرگ و میر در تصادف¬های جاده¬ای می¬باشد. به دلیل آمار بالای تلفات انسانی ناشی از این نوع تصادف¬ها، طراحی کنترلرهای فعال بر روی وسیله نقلیه با هدف کاهش صدمه¬های حاصل از این پدیده، ضروری به نظر می¬رسد. در این پایان¬نامه، با استفاده از روش کنترلری مد لغزشی نوعی کنترلر ترمز دیفرانسیلی طراحی شده است که با اعمال فشار ترمزی بر روی چرخ¬ها از چپ شدن این گونه خودروها جلوگیری می کند. بدین منظور مانور استاندارد فیشهوک به عنوان ورودی فرمان در نظرگرفته شده است. سیستم ترمز دیفرانسیلی به دلیل ترمزگیری در هنگام مسیر حرکت، می¬تواند باعث کم فرمانی شود. بدین منظور با استفاده از الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی چند-هدفی سعی شده تا به ازای حداقل زاویه رول خودرو، کمترین مقدار گشتاور ترمزی به چرخ¬ها اعمال شود. همچنین با توجه به غیر خطی بودن پارامترهای مربوط به دینامیک خودرو و وجود نامعینی¬های موجود در سیستم، استفاده از کنترلر غیر خطی با مقاومت بالا احساس می¬شود. به همین دلیل از آن¬جا که جرم خودرو و سفتی پیچشی چرخ¬ها از پارامترهای اصلی اثرگذار بر روی چپ شدن خودرو هستند، طراحی کنترلر مقاوم در برابر این نامعینی قابلیت پیش¬گیری از چپ شدن خودرو را افزایش داده است. برای بررسی عملکرد کنترلر طراحی شده نرم افزار غیرخطی کارسیم مورد استفاده قرار گرفته است.

توان بخشی شیوه ای از درمان بیماری ها و اختلالات عصبی، ماهیچه ای، اسکلتی با استفاده از تجهیزات مکانیکی است. هدف آن توانمندسازی افراد از کار افتاده به منظور رسیدن به حداقل سطح فعالیت فیزیکی می باشد. عملگرهای نیوماتیکی به دلیل نسبت توان به وزن بسیار بالا، تمیزی و در دسترس بودن سیال عامل، تعمیر و نگهداری ساده و هزینه پایین، ادوات مناسبی جهت ساخت ربات هایی برای تعامل با اعضاء بدن انسان و استفاده در توان بخشی می باشند. از دیگر ویژگی هایی که موجب کاربرد عملگرهای نیوماتیکی در توان بخشی می گردد، خاصیت تراکم پذیری سیال عامل و ایجاد سفتی های متغیر است. بنابراین به دلیل کارایی و اهمیت ویژه این عملگرها در زمینه پزشکی، کنترل دقیق و سطح ایمنی بالا که باعث آسیب دیدن اعضاء بدن نگردد لازم و ضروری جلوه می کند. از این رو در این پروژهبه دنبالعملگر نیوماتیکی با کنترل کننده دقت بالا هستیم که بتواند در ساخت مکانیزم های مختلف جهت فرآیندهای توان بخشی بکار گرفته شود. به منظورمدل سازی عملگر نیوماتیکی،معادلات دیفرانسیلی حاکم بر بخش های مختلف عملگر آورده شده است. در این تحقیق به دلیل بالا بودن هزینه شیرهای تناسبی،شیرهای سولونوئیدی مورد استفاده قرار گرفته است. شیرهای سولونوئیدی فقط در دو حالت دبی ماکزیمم و دبی صفر عمل می کنند،بنابراین برای فرمان دادن الگوریتم pwm بکار رفته است. برای کنترل موقعیت و امپدانس مکانیکی عملگر، ابتدا یک کنترل کننده pid و سپس کنترل کننده فازی طراحی شده است. درادامه به منظور بهبود عملکرد کنترل کننده ها، الگوریتم بهینه سازی ژنتیک تک هدفه مورد استفاده قرار گرفته. برای مقایسه نتایج شبیه سازی های نرم افزاری با مدل واقعی، یک مجموعه آزمایشگاهی مناسب جهت انجام تست های مورد نیاز طراحی و ساخته شده است. سیستم های کنترلی طراحی شده بر روی سیستم آزمایشگاهی قرارگرفته و چگونگی عملکرد آن ها به منظور دنبال کردن موقعیت و امپدانس با در نظر گرفتن ورودی های مرجع استاندار مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. می توان نتیجه گرفت که سیستم در تعقیب موقعیت های مرجع با کنترل کننده فازی دارای دقت بالاتر، خطای ماندگار کمتر و فراجهش پایین تر نسبت به کنترل کننده pidمی باشد. همچنین از آنجا که کنترل کننده فازی مقاوم می باشد، سیستم حتی در صورت وجود عدم قطعیت های پارامتریک و ساختاری پایداری خود را حفظ می کند. مشاهده می گردد سیستم در تعقیب امپدانس با کنترل کننده فازی نیز دارای عملکرد بهتری است. نهایتاً با مشاهده نتایج آزمایشگاهی و مقایسه آن ها با شبیه سازی نرم افزاری می توان نتیجه گرفت کنترل کننده فازی طراحی شده از صحت عملکرد مناسب برخوردار است.

پارامترهای سیستم تعلیق شامل ضریب سختی و ضریب میرایی تاثیر بسیار مهمی بر عملکرد خودرو دارند. در این پایان نامه هدف تعیین بهینه پارامترهای سیستم تعلیق با استفاده از بهینه سازی چند هدفی مقاوم برای مدل ارتعاشی خودرو دارای پارامترهای نامعین تحت ورودی اتفاقی است. بدین منظور مدل پنج درجه آزادی خودرو و ارتعاشات تصادفی واقعی جاده برای بدست آوردن رفتار مقاوم خودرو در فضای نامعین و بهینه سازی با استفاده از ترکیب روش مونت کارلو و بهینه سازی چند هدفی، مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. پارامترهای نامعین شامل وزن سرنشینان و شاسی می باشد. همچنین توابع هدف شامل میانگین و واریانس ریشه مربعات پاسخ شتاب صندلی، میانگین و واریانس فضای کار سیستم تعلیق جلو و میانگین و واریانس فضای کار سیستم تعلیق عقب می باشد. با استفاده از بهینه سازی چند هدفی منحنی پارتو شامل نقاط غیر برتر از دید این توابع هدف ارائه خواهند شد. نقطه مصالحه طراحی از بین تمامی نقاط پارتو حاصل از بهینه سازی چند هدفی انتخاب می شود. جواب های حاصل از طراحی در فضای نامعین با نتایج حاصل از طراحی در فضای معین مقایسه شده و برتری جواب های حاصل از طراحی در فضای نامعین از طریق نمودارهای پاسخ فرکانسی و نمودار تابع توزیع جمعیت (cdf) نشان داده خواهد شد.

گیربکسهای سیاره ای به علت حجم کم، قابلیت تحمل گشتاور زیاد، راندمان بالا و غیره کاربرد وسیعی در صنایع مختلف نظیر حمل و نقل هوایی، دریایی و خودروها دارند لذا تعیین وضعیت آنها از اهمیت بالایی برخوردار است.به همین دلیل محققین با روشهای مختلف عیب یابی، نظیر مدلسازی دینامیکی، آنالیز صوت، آنالیزروغن، آنالیز ارتعاشات و ... به بررسی وضعیت گیربکس و تشخیص عیوب آن پرداخته اند. آنالیز ارتعاشات یکی از روشهایی است که به طور گسترده در عیبیابی گیربکسها و بطور کلی ماشین آلات دوار استفاده شده است. در این روش وجود عیب توسط تغییرات بوجود آمده در سیگنال ارتعاشی گرفته شده از بدنه دستگاه تشخیص داده میشود. بطور کلی میتوان فرآیند عیب یابی را به سه بخش دادهبرداری، پردازش دادهها و طبقه بندی عیوب توسط روشها هوشمند تقسیم کرد. در این پژوهش برای تشخیص عیب گیربکس های سیاره ای از تبدیل موجک به منظور استخراج ویژگی و از ماشینهای بردار پشتیبان برای طبقه بندی داده ها استفاده شده است. همچنین برای بهبود نتایج طبقه بندی از الگوریتم ژنتیک به منظور دست یافتن به بردار ویژگی مناسب و ساختار ماشین بردار پشتیبان بهینه استفاده گردید.

در این پایان نامه،رفتار مچالگی سازه های جاذب انرژی لانه زنبوری s شکل با مقطع مربعی ، به عنوان یک ساده سازی از اجزای سازه ای قسمت جلوی خودرو ، به صورت تحلیلی بررسی می شود. تحلیل اجزای محدود در این پایان نامه در سه مرحله و با استفاده از abaqus/explicit انجام می شود. در مرحله اول این تحلیل، بارگذاری و شرایط مرزی مطابق با شرایط یکی از مراجع در نظر گرفته شده است که نتایج آن تطابق خوبی با نتایج حاصل از مرجع دارد. سپس از مدل اجزای محدود صفحه گذاری شده برای بررسی تاثیر هر یک از متغیر های هندسی برروی نیروی بیشینه مچالگی و میزان انرژی جذب شده استفاده می شود. در مرحله دوم نیز تمامی اعمال بالا برای جاذب های لانه زنبوری انجام شده و نتایج بدست آمده با نتایج مرحله اول مقایسه می شود. در مرحله سوم نیز تمامی همان اعمال برای جاذب های انرژی لانه زنبوری شده توپر انجام شده و نتایج با مراحل قبل مقایسه می شود. در ادامه براساس شبکه های عصبی نوع gmdh فرا مدل هایی جهت مدلسازی انرژی جذب شده (e) و نیروی بیشینه مچالگی (fmax) بر پایه داده های حاصل از مدلسازی اجزای محدود بدست آمده و با استفاده از این فرامدل ها ، بهینه سازی انجام شده است. بهینه سازی چند هدفی در فضای معین برروی جاذب انرژی s شکل با در نظر گرفتن توابع متضادی مانند وزن ، جذب انرژی و نیروی بیشینه مچالگی انجام میشود .

در این پایان نامه ما به ارائه سنتز بهینه ابعادی مکانیزم شش میله ای با قیدهای دورانی می پردازیم. به منظور سنتز بهینه تک هدفه مکانیزم، با در نظر گرفتن تابع خطای مسیر به عنوان تابع هدف، ترکیب الگوریتم ژنتیک و روش تجمعی ذره مورد استفاده قرار گرفته شده است و دقت نتایج خطای مسیر با آخرین نتایج در مقالات مقایسه می شود. الگوریتم چند هدفه nsgaii برای کمینه سازی همزمان دو تابع هدف مورد استفاده قرار می گیرد. دو تابع هدف با رفتار متضاد در نظر گرفته شده در این کار عبارتند از تابع خطای مسیر و انحراف زاویه انتقال از 90°

سیستم تعلیق در حالت بسیار ساده از یک فنر و دمپر با ویژگی های مکانیکی ثابت تشکیل شده است. در طراحی های نوین در کنار این مجموعه، از عملگرهای مکانیکی دیگری نیز استفاده شود تا بتوان بنا بر نیاز طراحی مقدار مشخصی نیرو را توسط سیستم تعلیق در زمان های مختلف به خودرو اعمال کرد. مقدار نیروی پیشنهادی بر اساس معیارهای متفاوتی محاسبه می شود. در این پایان نامه هدف بررسی برخی از این معیارها و انتخاب معیار مناسب جهت کنترل ارتعاشات خودرو است.در این راستا مدلهایی از عملگرهای فعال مورد بررسی قرار گرفته و ضرایب این مدلها با استفاده از الگوریتم تکاملی به صورت بهینه انتخاب می شوند. در نهایت مدلهای مطلوب سیستم تعلیق فعال از بین مدلهای موجود انتخاب می شود.

استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی کنترلر مقاوم بهینه چندهدفی با تاخیر زمانی در فضای نامعین احتمالاتی برای دو سیستم مرتبه اول و دوم طراحی شده است. توابع هدف درنظرگرفته شده برای بهینه سازی چندهدفی شامل کمینه کردن نیروی کنترلی، واریانس خطا و میانگین خطا می باشد. با استفاده از ساختار درختی در برنامه ریزی ژنتیکی توابع تبدیل کنترلر مقاوم حلقه بسته مربوط به سیستم مرتبه اول و دوم تعیین شده و نمودار درختی آنها کشیده می شود.نقطه مصالحه طراحی از دید سه تابع هدف در نهایت انتخاب خواهد شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.