مبانی مهندسی کنترل

 

 شبیه سازی مقاله ژورنال Neurocomputing سال 2016

 عنوان مقاله: Neural network-based adaptive tracking control of mobile robots in the presence of wheel slip and external disturbance force

 

 Abstract:
In this paper, a novel adaptive tracking controller is proposed for mobile robots in presence of wheel slip and external disturbance force based on neural networks with online weight updating laws. The uncertainties due to the wheel slip and external force are compensated online by neural networks in order to achieve the desired tracking performance. The online weight updating laws are modified versions of the backpropagation with an e-modification term added for robustness. The global uniformly ultimately bounded stability of the system to an arbitrarily small neighborhood of the origin is proven using Lyapunov method. The validity of the proposed controller is confirmed by two simulation examples of tracking a straight line and a U-shape trajectory.

 

 محتوا: پی دی اف مقاله، گزارش 26 صفحه ای (ترجمه قسمتهای مهم مقاله + توضیحات شبیه سازی) ، کد متلب

 لینک دانلود: 👇
 https://goo.gl/xGibvj

 

 

 ساختار سیستم: سیستمی که نقطه نول ترانسفوماتور آن مستقیما به زمین و بدنه آن مسقیما به نول ترانسفورماتور متصل می شود. استفاده از سیستم TN در حالت کلی در ایران اجباری است، مگر اینکه از سیستمی خاص و با مجوز از مراجع رسمی استفاده شود.
رفتار سیستم: در سیستم های TN آنچه اهمیت ویژه ای دارد، وقوع اتصال به بدنه تک فاز است، چرا که اتصال به بدنه دو یا سه فاز منجر به عملکرد فیوز شده و مشکل خاصی ایجاد نمی کند. با فرض وقوع یک اتصال به بدنه در شکل 8-1 مسیر بسته جریان مشابه با خطوط پررنگ ایجاد می شود. مقاومت این مسیر تنها شامل مقاومت جزئی سیم های موجود در مسیر بوده و در نتیجه مقدار جریان به سرعت افزایش می یابد. در سیستم TN با اولین اتصال بدنه، مدار از کار می ¬افتد زیرا مدار جریان اتصال کوتاه بسته می شود و جریان اتصال کوتاه شدیدی را از خود عبور می دهد که سیستم حفاظتی آن را کاملا احساس کرده و عمل می کند و در نتیجه سیستم، مدار اصلی را قطع می کند. این مهمترین حسن سیستم TN است که در حفاظت شخص در برابر تماس با بدنه بسیار تاثیرگذار است.

 

 

 ساختار سیستم: در این سیستم، نقطه نول ترانسفورماتور یا از زمین عایق است یا با یک امپدانس به زمین متصل شده در حالیکه بدنه مصرف کننده مستقیما به زمین متصل شده است.

 نحوه رفتار سیستم: با وقوع اتصال بدنه در سیستم IT، جریان از مسیر اتصال به زمین بدنه، به زمین منتقل می شود. با توجه به اینکه ترانسفورماتور یا از زمین عایق است یا با امپدانس بزرگی به زمین وصل شده، پس این جریان ایجاد شده از ترانسفورماتور عبور نمی کند. از این رو، در سیستم IT با اولین اتصال بدنه مدار از کار نمی افتد و به کار خود ادامه می دهد.
با تماس شخص به بدنه مصرف کننده در حین وقوع اتصال به بدنه، جریانی از بدن شخص عبور نمی کند. چون نقطه نول ترانسفورماتور رها شده و حلقه ای ایجاد نمی شود. پس در این حالت ایمنی شخصی که به بدنه دستگاه دست زده باشد به خطر نمی افتد، زیرا مدار جریان اتصال کوتاه بسته نمی شود (برق گرفتگی رخ نمی دهد).
 ایراد سیستم: ایراد این سیستم این است که در صورت وقوع اتصالی و عدم قطع آن، جهت آگاهی از وقوع اتصالی و واکنش به آن نیاز به تجهیزات اضافی است که باعث شده این سیستم، سیستم گران قیمتی محسوب شود. در واقع، کاری که در سیستم TN با یک فیوز انجام می شود، در سیستم IT با تجهیزات حفاظتی گران قیمتی اجرا می گردد.
مشکل دیگری که در سیستم وجود دارد این است که در صورت وقوع اتصالی در یکی از فازها، سطح ولتاژ آن کاهش می یابد و با توجه به جداسازی نقطه نول از زمین، ولتاژ دو فاز سالم از مقدار 220 ولت تجاوز می کند در حالیکه در سیستم TN با توجه به وصل نقطه نول به زمین، مقدار ولتاژ سایر فازها، ثابت باقی می ماند. این افزایش ولتاژ، برای تجهیزات موجود روی دو فاز سالم بسیار خطرناک است.
 کاربرد سیستم: از موارد مصرف این سیستم، بیمارستان ها (به ویژه اتاق عمل)، سالن تئاتر و همایش و صنایعی است که در اثر اولین اتصال به بدنه (مانند کوره ها و خطوط زنجیره ای) از کار افتادن مدار صدمات جبران ناپذیری به بار می آورد. بنابراین، جزء در مواردی که در مقررات مبحث 13 بیان شده است، استفاده از این سیستم منوط به کسب اجازه مخصوص از مقامات صلاحیت دار خواهد بود.

 

 

 فصل سیستم زمین

ساختار سیستم: در این سیستم، هم نقطه نول ترانسفورماتور و هم بدنه به زمین متصل می شود.
 نحوه رفتار سیستم: با وقوع اتصال فاز به بدنه در این سیستم، جریان از طریق اتصال به زمین بدنه، به زمین منتقل شده و با توجه به وصل نقطه نول ترانسفورماتور به زمین، حلقه¬ بسته ای ایجاد می شود. عملکرد فیوز به مقاومت دو چاه ارت نقطه نول ترانسفورماتور و بدنه مصرف کننده وابسته است. از این رو، در صورتی که مقدار مقاومت چاه ارت (به خصوص در اثر مرور زمان) افزایش یابد، سطح جریان عملکرد فیور افزایش پیدا می کند و احتمال وارد شدن خسارت به تجهیزات نیز افزایش می یابد. پس سیستم TT نیاز به مراقبت دائمی دارد.
در چنین حالتی (عمل نکردن فیوز در هنگام اتصال به بدنه)، در صورت تماس شخص با بدنه برقدار، با توجه به بالا بودن میزان مقاومت چاه ارت بدنه دستگاه، جریان از مسیر بدن شخص، زمین و نقطه نول ترانسفورماتور عبور می کند. با توجه به اینکه آستانه برق گرفتگی انسان تنها 30 میلی آمپر است، از این رو، بالا بودن مقدار مقاومت چاه ارت نقطه نول ترانسفورماتور تاثیر چندانی روی کاهش احتمال برق گرفتگی شخص نخواهد داشت.
در سیستم TT با اتصال بدنه، در صورتی که مقاومت های زمین ها (RA)، کم باشد جریان زیاد شده و مدار از کار می افتد. ولی می توان به گونه ای عمل کرد که جریان گذرنده از اتصال زمین بدنه دستگاه (IΔ) باعث ایجاد ولتاژ خطرناک (بالاتر از 50 ولت) نگردد.
RA×IΔ<50

 

 

همانطور که از نام عملگر پیداست ، این عملگر باعث گسترش نقاط 1 در تصویر می شود. در عملگر گسترش نیز از یک ماسک ( نفاب ، پنجره ) - همانند آنچه که در "تعریف عمل فیلتر کردن" هست – استفاده می کنیم. در اینجا به جای ماسک به آن عنصر ساختمانی می گوییم که مقادیر عنصر ساختمانی 1 یا صفر می تواند باشد.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
کد برنامه

عمال عملگر مورفولوژیکی گسترش در محیط MATLAB با استفاده تابع imdilate انجام می پذیرد.

» BW1 = imread('circbw.tif');
» SE = strel('rectangle',[5 5]);
» BW2 = imdilate(BW1,SE);
» imshow(BW1),figure,imshow(BW2)

 

 

یک مشکل رایج در بینایی ماشین تعیین موقعیت، تعداد یا جهت اشیاء خاص در تصویر می باشد. به عنوان مثال مسئله می تواند تعیین جاده‌های مستقیم در تصاویر هوایی باشد. این مشکل با استفاده از تبدیل هاف برای خطوط قابل حل می باشد. اغلب اشیاء مورد علاقه شکل هایی غیر از خط دارند مثل دایره، بیضی یا هر شکل دلخواه دیگر. با وجود اینکه پیچیدگی تبدیل هاف با افزایش تعداد پارامترهای مورد نیاز برای توصیف شکل مورد نظر افزایش می یابد، تبدیل عادی و عمومی هاف می تواند روی هر نوع شکلی استفاده شود.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
الگوریتم تبدیل هاف دایره ای بصورت زیر خلاصه می‌شود :
1. یافتن لبه ها
2. برای هر نقطه لبه : // تبدیل هاف شروع می شود//
1. یک دایره با مرکزیت نقطه لبه با شعاع r رسم می‌شود و در انباره تمام مختصاتی که محیط دایره از آنها عبور می کند، افزایش می یابند.
3. نقاط ماکزیمم در انباره پیدا می شود. // تبدیل هاف تمام می شود//
4. پارامترهای پیدا شده (r,a,b) مطابق با نقاط ماکزیمم پیدا شده روی تصویر اصلی مشخص می شوند.

کد برنامه
im = imread('coins.png');
e = edge(im, 'canny');
imshow(e);
radii = 15:1:40;
h = circle_hough(e, radii, 'same', 'normalise');
peaks = circle_houghpeaks(h, radii, 'nhoodxy', 15, 'nhoodr', 21, 'npeaks', 10);
imshow(im);
hold on;
for peak = peaks
[x, y] = circlepoints(peak(3));
plot(x+peak(1), y+peak(2), 'g-');
end
hold off

 

نسخه موبایل متلب (اندروید و ios) دو نوع ارتباط رو پشتیبانی میکنه :

 1- ارتباط با متلب کامپیوترتون (Connect to Your Computer)
 2- ارتباط با " مت ورک کلود" (Connect to the Cloud)

اگر از نسخه های متلب 2012b به قبل ،استفاده می کنید به Matlab Connector نیاز دارین.
با جستجو در Torrent ها میتونید پیداش کنید.بعد از دانلود و extract کردن، در متلب به فولدرش تغییر دایرکتوری بدین و دستور install_connector رو اجرا کنید. به این صورت Matlab Connector نصب خواهد شد.

اگر از نسخه های متلب 2013a به بعد استفاده می کنید ، نیازی به دانلود و نصب Matlab Connector ندارین و کانکتور همزمان با نصب متلب به صورت خودکار نصب میشه.

در قدم بعدی در متلب دستور connector on را اجرا کنید
پسوردی با حداقل پنج کاراکتر وارد کنید.متلب این پسورد را به عنوان پسورد کانکتور شما ذخیره خواهد کرد.
برای اتصال متلب موبایل به کامپیوترتون کافیه این پسورد رو به همراه DNS name یا IP address کامپیوترتون وارد اپلیکیشن متلب موبایلتون کنید

برای اتصال به Mathworks Cloud شما احتیاج به لایسنس معتبر متلب (2012 به بعد) و اکانت مت ورکس دارید
البته اگر لایسنس داشتیم ، همان کانکتور را هم میشد از مت ورکس دانلود کرد و دیگر نیازی به Torrent و غیره نداشت.

لایسنس هایی که تو نت پیدا میشه معتبر نیست. چه Student
academic یا Professional .
من هم تا به حال راهی برای این نوع ارتباط پیدا نکردم.
اگر کسی موفق شد ، ما رو هم در جریان بذاره . ممنون

درضمن به نقل از مت ورکس به طور کلی نسخه های قدیمی تر از 2012a متلب ، قادر به برقراری ارتباط با Matlab Mobile نیستند

تایپ و خواندن کاراکترهای فارسی در متلب

بسیاری از دوستان سوال پرسیدند در مورد نحوه نوشتن یا خواندن کاراکترهای فارسی از فایل و قراردادن آن در زیر نمودار ها. کد ساده ای همراه با پوشه متنی قرار دادم. امیدوارم استفاده نمایید:

fnm='persian_lang.txt';
if ~exist(fnm,'file')
error('Error. \nInput file does not exist.');
else
fid=fopen(fnm,'r','n','UTF-8');
aTxt=textscan(fid,'%s','Delimiter','\n');
fclose(fid);
end

x=1:1000;
y=1:1000;
plot(x,y,'r');
title(aTxt{1,1}{1,1});
xlabel(aTxt{1,1}{2,1})
ylabel(aTxt{1,1}{3,1})

الگوریتم بهینه سازی بازار بورس یک الگوریتم جدید است که توسط پدید آورنده این روش آقای دکتر ناصر قربانی در کانال ما برای اولین بار معرفی می گردد. با توجه به این که این الگوریتم کاملا جدید است بنابراین می تواند برای تولید مقاله در ژورنال های معتبر مورد استفاده قرار گیرد

بهینه‌سازی فرآیند یافتن بهترین جواب یا نقطه بهینه‌جهانی برای یک مسئله می‌باشد.
در بهینه‌سازی مسائل نقطه بهینه جهانی مینیمم‌ترین یا ماکزیمم‌ترین مقدار یک تابع می‌باشد. روش‌های ریاضی و الگوریتم‌های ابتکاری از جمله روش‌های بهینه‌سازی توابع می‌باشد. روش‌های ریاضی قادر هستند با دقت بیشتر نسبت به الگوریتم‌های ابتکاری مسائل گوناگون را بهینه‌سازی نمایند. با این حال، الگوریتم‌های فرا ابتکاری برخلاف روش‌های ریاضی بدون توجه به پیچیدگی و قیود مسائل قادر هستند با انتخاب اعداد تصادفی در ورودی مقدار خروجی توابع را بدست‌ آورند. این مزیت‌ موجب افزایش روزافزون استفاده از الگوریتم‌های ابتکاری در بهینه‌سازی برخی توابع پیچیده و کاربردی در دنیای واقعی شده است که روش‌های ریاضی قادر به حل آن نمی‌باشد. در این راستا در دهه اخیر تحقیقات بسیار گسترده‌ای در زمینه الگوریتم‌های ابتکاری شده است.
 الگوریتم‌ها از اپراتورهایی تشکیل شده‌اند که با الهام از طبیعت یا برخی فرآیندهای قانون‌مند اقدام به بهینه‌سازی مسائل مهندسی و پیچیده می‌نمایند. به عنوان مثال الگوریتم اجتماع ذرات از اپراتورهایی تشکیل شده که از حرکت دسته جمعی پرندگان یا دسته ماهی‌ها الهام گرفته شده است.
 اپراتورهای الگوریتم‌ها وظیفه تولید و ساماندهی اعداد تصادفی را دارند. در حالت کلی‌تر می‌توان این اپراتورها را به دو بخش اپراتور جستجوگر و اپراتور جذب کننده جواب‌ها به سمت بهترین جواب تقسیم کرد. اپراتورهای الگوریتم‌ها با برخی از مسائل سازگار بوده و توانایی بیشتری در حل آنها دارند و در برخی مسائل نیز قادر به استخراج مناسب نقطه بهینه‌جهانی نمی‌باشند.
 الگوریتم EMA یک الگوریتم قوی، مقاوم و کارآمد جهت استخراج نقطه بهینه جهانی مسائل بهینه‌سازی می‌باشد. این الگوریتم بهینه‌سازی در سال 2014 توسط ناصر قربانی و ابراهیم بابائی با الهام از هوش انسانی و نحوه داد و ستد سهام در بازار بورس معرفی شده است. تولید و ساماندهی اعداد تصادفی در این الگوریتم به دلیل داشتن دو اپراتور جستجوگر و دو اپراتور جذب کننده به بهترین شکل ممکن صورت می‌گیرد لذا این الگوریتم محدودیت‌ها و مشکلات سایر الگوریتم‌ها نظیر گیر کردن در بهینه های محلی و در نتیجه همگرایی زودرس (مشکل اکتشاف) یا توانایی نا کافی در یافتن نقاط مجاور نقطه بهینه (مشکل استخراج) و همگرا شدن به جواب های غیر یکسان در هر بار اجرای برنامه را تا حد قابل قبولی بهبود داده است.
 زمان کم اجرای برنامه، تولید و ساماندهی بسیار مناسب اعداد تصادفی به دلیل داشتن دو اپراتور جذب کننده و دو اپراتور جستجوگر موثر و کارآمد، قابلیت انتخاب محدوده جستجو و درنتیجه توانایی بهینه‌سازی انواع گوناگون مسائل، همگرای به جواب‌های کاملا یکسان در هر بار اجرای برنامه، عدم گیر کردن در بهینه‌های محلی و در نتیجه توانایی بسیار بالا در استخراج نقطه بهینه جهانی از مزایای الگورتم EMA می‌باشد. با توجه به نتایج حاصل شده استفاده از این الگوریتم به عنوان یک ابزار کارآمد و قابل اطمینان جهت حل مسائل مهندسی و کاربردی پیشنهاد می‌گردد.

 

قبل از انجام برنامه بهینه سازی موازی لازم است که بهینه سازي تابع هدف با انواع قیود تساوي و نامساوي را توسط تابع fmincon یاد بگیرید.به همین دلیل اموزش این تابع در قالب کدی ارایه شده است:

برنامه موازی برای همین منظور قرار داده شده است که:
 تابع هدف :
% Evaluate objective function
f = exp(x(1)) * (4*x(3)^2 + 2*x(4)^2 + 4*x(1)*x(2) + 2*x(2) + 1);

محدودیت بهینه سازی:
% Evaluate constraints
c = [1.5 + x(1)*x(2)*x(3) - x(1) - x(2) - x(4)
-x(1)*x(2) + x(4) – 10];
تابع parpool جهت راه اندازی محیط پردازش موازی است.که بنا به سیستم شما تعداد workers هایی را به کار میگیرد.

یاداوری:در ورژن های جدید متلب ،کد مربوط به تابع مثال ارایه شده ،موجود میباشد پس نیاز به فایل par2 در فایل زیپ شده نیست دوستانی که از ورژن قدیمی استفاده میکنند کد توابع هدف و محدودیت را نیز باید ذخیره و اجرا کنند.