مقالات روز مهندسی کنترل و ابزاردقیق

1.The Best Paper's About Observer Based control(2008)

---

Fuzzy control system

Fuzzy control system

 

A fuzzy control system is a control system based on fuzzy logic - a mathematical system that analyzes analog input values in terms of logical variables that take on continuous values between 0 and 1, in contrast to classical or digital logic, which operates on discrete values of either 0 and 1 (true and false)...

ِDistributed control system

Distributed control system

A distributed control system (DCS) refers to a control system usually of a manufacturing system, process or any kind of dynamic system, in which the controller elements are not central in location (like the brain) but are distributed throughout the system with each component sub-system controlled by one or more controllers. The entire system of controllers are connected by networks for communication and monitoring.

DCS is a very broad term used in a variety of industries, to monitor and control distributed equipment....

سر فصل دروس مهندسی برق به همراه مهمترین کتابهای مرجع انها

 

سر فصل برخی دروس دوره کارشناسی مهندسی برق

 

مدارهاي الكتريكي 1

 

سرفصل دروس پیشنهادی:

مدارهاي فشرده وقوانين kvl,kcl ,تقريب ومدل سازي عناصر مدار،اجزاء مدار شامل:مقاومتهاي،منابع نابسته ومنابع وابسته(ولتاژ,جريان)خازنها،سلفها،توان وانرژي،تقويت كننده عملياتي به عنوان يك عنصر مدار،مدارهاي ساده شامل:مدارهاي مقاومتي،روشهاي تحليل مدارهاي مقاومتي،مشخص سازي يك مدار دردو سر آن،مدار معادل تونن-نرتن وقضيه جمع آثار درمدارهاي مقاومتي،تبديل منابع،بهم پيوستن سلفها وخازنها-مدارهاي مرتبه اول شامل:مدارRC,RL پاسخهاي ورودي صفر،پاسخ حالت صفر،پاسخ گذرا وپاسخ حالت دائمي،ثابتهاي زماني ومدار باچند ثابت زماني وكليد زني-پاسخ پله وپاسخ ضربه،مدارهاي مرتبه دوم،مفاهيم پايداري ونوسان ومقاومت منفي،مدارهاي دوگان،تشابه سيستمهاي الكتريكي ومكانيكي،روشهاي تحليل مدارهاي خطي(تحليل گره وتحليل )اهميت پاسخ ضربه ومحاسبه آن در مدارهاي خطي كلي(تحليل حوزه زماني)وقضيه ومحاسبه آن در مدارهاي خطي كلي(تحليل حوزه زماني )وقضيه كانولوشن،تجزيه وتحليل حالت دائمي سينوسي شامل:مفاهيم فازور امپدانس،ادميتانس دياگرام فازوري،مفهوم تشديد ومدارهاي تشديد سري وموازي،توابع شبكه،پاسخ فركانسي،توان درحالت دائمي سينوسي،توان متوسط،حقيقي وتوان راكتيو،قضيه انتقال توان ماكزيمم،مقادير موثر وrms تغيير مقياس يك مدار،تحليل مدارهاي سه فاز،متعادل،تزويج ومدارهاي تزويج شده شامل سلفهاي تزويج شده،مدارهاي  معادلTT,T سلفهاي تزويج شده،ماتريس اندوكتانس،بهم پيوستن سلفهاي تزويج شده،ترانسفورماتور،مدل مداري وخواص وكاربرد آنها.

 

مراجع پیشنهادی:

1-Basic cucit theory Charles A .Desore &Ernest S.koh 1970 MCGraw-Hill

2-Linear and Nolinear circuits Leon.chua,charles A.Desoer,Ernest S.Kuh. 1987,MCGraw Hill

3-Electric cucuits(3rd edition) James W.Nilson 1990,Addison Wesley

4-Basic cucuit theoty (3ed edition) Lawrence P.Huelsam 1991 prentice-Hall

5-Introductory Network Theory G.Bose & N.Stevense MC Graw-Hill

 

 

مدارهاي الكتريكي  2

سرفصل دروس پیشنهادی:

گرافهاي شبكه،مفهوم حلقه وكات ست به بيان ماتريسي آنها،قضيه تلكان،خواص امپدانس ورودي،روشهاي تحليل گره و مش درمدارهاي خطي كلي شامل نوشتن معادلات گره مش درشكل ماتريسي باروش منظم وبطور ذهني وميان بر،گرافها ومدارهاي دوگان،مفهوم درخت وشاخه همراه درخت وارتباط آنها درتعيين حلقه ها وكات ست هاي نابسته دريك گراف وتعيين متغيرهاي نابسته ولتاژ وجريان شاخه دريك مدار،روش فضاي حالت،نمايش ماتريسي معادلات حالت،تعيين تقريبي مسير فضاي حالت ومعادلات حالت درمدارهاي خطي وغير خطي،تبديل لاپلاس وكاربردهاي آن،تحليل حوزه فركانس مدارهاي الكتريكي،خواص اساسي مدارهاي خطي تغيير ناپذير با زمان،فركانسهاي طبيعي يك شبكه ويك متغير شبكه قطبها وصفرهاي آن،تعيين پاسخ فركانسي بروش ترسيمي ،بررسي اساسي قضاياي مدار شامل قضيه جاشيني ،قضيه جمع آثار،قضيه مدارهاي معادل تونن-نرتن-قضيه هم پاسخي درشكلهاي مختلف آن،دو قطبي ها ونحوه مشخص سازي مدارهاي دو قطبي با پارامترهاي T,H,Y,Z بهم پيوستن دو قطبي ها ،چند قطبي ها.

 

مراجع پیشنهادی:

1-Basic cucuit theory Charles A .Desore &Ernest S.koh 1970 MCGraw-Hill

2-Linear and Nolinear circuits Leon.chua,charles A.Desoer,Ernest S.Kuh  .1987,MCGraw Hill

3-Electric cucuits(3rd edition) James W.Nilson 1990,Addison Wesley

4-Basic cucuit theoty (3ed edition) Lawrence P.Huelsam 1991 prentice-Hall

5-Introductory Network Theory G.Bose & N.Stevense MC Graw-Hill

 

 

 

 

آمار واحتمالات مهندسي

 

سرفصل دروس پیشنهادی:

آمار توصيفي:  جمعيت،نمونه،متغير،داده ها،انواع داده هاي آماري،جدول فراواني داده ها،رسم نمودارهاي آماري،نمودار هيستوگرام،جنبه پرفرواني,جنبه پرفرواني انباشتگي،

احتمالات: آزمايش تصادفي،فضاي نمونه، پيش آمدها، تغييرهاي احتمالي بطريق فراواني نسبي،كلاسيك، شخصي، مدل احتمال، مدل احتمالي يكنواخت، محاسبه احتمالات، تعريف احتمال، قضاياي احتمال، احتمال شرطي، فرمول بيز، استقلال پيش آمدها، متغيرهاي تصادفي، انواع متغيرهاي تصادفي يك بعدي،توزيع ها،متغيرهاي تصادفي،انواع متغيرهاي تصادفي پيوسته،گسسته ومحاسبه احتمالات آنها،امید رياضي ،واريانس ،متغيرهاي تصادفي دوبعدي،تابع احتمالي آنها،هميرايي،ضريب همبستگي واستقلال در متغير تصادفي.

فاصله هاي اطمينان،ازمونهاي آماري،مختصري از رگرسيون.

 

مراجع پیشنهادی:

1-آمار واحتمال مقدماتي تاليف دكتر بهبوديان،از انتشارات دانشگاه شيراز.

2-نظريه احتمالات ونتيجه گيري آماري،تاليف لارسون،ترجمه آقاي همداني نژاد، انتشارات دانشگاه  صنعتي شريف.

3-نظريه احتمال وكاربردهاي آن،تاليف دكتر پرويز جبه دار مارالاتي از انتشارات دانشگاه تهران... .. .

 

 

 

 

 

سیستمهای کسب اطلاعات (Data Acquisition System (DAQ

DAQ : (DATA Acquisition)

از كارت هاي DAQ جهت جمع آوري داده ها و توليد سيگنال هاي آنالوگ و ديجيتال براي برقراري ارتباط بين كامپيوتر و دنياي بيرون استفاده مي شود . DAQ بطور خلاصه به اندازه گيري يك سيگنال حقيقي نظير ولتاژ و ارسال آن به كامپيوتر جهت پردازش ، تجزيه و تخليل ، ذخيره و اعمال تغييرات اطلاق مي گردد . يعني به كمك اين كارت و نرم افزار LabVIEW مي توان دماي يك محيط را تحت كنترل و نظارت درآورد ، سيگنال هايي را به يك سيستم ديگر ارسال نمود و يا تعداد فركانس يك سيگنال ناشناخته را تعيين كرد .

 

 

تأمين اطلاعات در يك شكل مناسب :

از آنجائيكه بيشتر واحدهاي پروسه قابل دسترسي و قدرتمند ؛ بر مبناي ديجيتال است پس اطلاعات حس شده توسط دستگاه ها بايد از فرم سيگنال الكتريكي به اعداد و ديجيتال تبديل شود . كه اين به تبديل كننده هاي /A D و تكنولوژي هاي وابسته نياز دارد . همچنين سيگنال خروجي كنترل بايد از اعداد ديجيتال به سيگنال ، آنالوگ ، الكتريكي ، مكانيكي و سيگنال هاي ديگر براي محيط كنترل تبديل شوند كه اين به نوبه خود به مبدل D/A نياز دارد . اين مبدل ها در كارت هاي Daughter Board مربوط به كارتهاي DAQتعبيه شده اند تا سيگنال هاي مناسب را جهت پردازش داده توليد كند .

Transparent Data Transmission :

DAQ سيگنال الكتريكي توليد شده توسط سنسورها را به اعداد باينري براي كامپيوتر تبديل مي كند . عمل تبديل دقيق و واضح خواهد بود . اگر تمام اطلاعات در سيگنال اصلي در سيگنال تبديل ظاهر شود, پس بايد حالت رزوله كردن بيشتر از سنسورها داشته باشند . به ناچار بعضي اطلاعات در سيگنال اصلي در سنسور و بيشتر در تبديل فرم مناسب جهت سيستم DAQ گم مي شوند .يك سيستم DAQ داده ها را از سنسورها و وسايل گوناگون جمع آوري مي كند كه باعث مي شود اطلاعات حس شده براي مانيتور كردن و كنترل سيستم در يك فرم مناسب قابل دسترسي باشد .

 

 

 _{تصویریک کارتDAQ}

  

 

يك DAQ ايده آل بايد امكانات و تسهيلات ويژه اي را تأمين كند . نظير :

 خواندن سنسورها و انجام بعضي پروسه هاي سيگنال

انتقال( بوسيله باس,Network, ياسيگنال استاندارد) اطلاعات به نقطه كنترل مركزي

 تأمين كنترل توزيع شده و امكان مانيتور شدن

تبديل سيگنال توليد شده توسط سنسور به يك فرم مناسب براي مانيتور كردن و كنترل سيستم

 تأمين سيستم كاليبره براي كاليبره كردن سنسورها و ابزار

 تأمين تسهيلات –Time Handling Real

بعضي موارد نيز بايد در سيستم DAQ نباشد يا مينيمم شود . نظير :

خراب كردن اطلاعات سيگنال با افزودن نويز به آن .

 به خطر انداختن دقت سيگنال با خطي نكردن سيگنال

كاهش رزوله كردن سيستم يعني داشتن رزوله كمتر از سنسورها

   آهسته  كردن  جواب سيستم

سيستم DAQ عملي معمولاً در يك يا چند مورد پايينتر از اين ايده آل ها هستند . تمركز بر تنظيم ويژه نتيجة مطلوب, انتخاب و طراحي سيستم هاي مبني DAQ يك روش معمول مهندسي كنترل سيستم هاست .

 

ساختار نرم افزاری DAQ

 ارتباط سخت افزاری کارت DAQ نیاز به نرم افزاری دارد تا اطلاعات لازم را به کاربر تحویل دهد .

  ●    نرم افزار راه انداز (Driver)

  ●   نرم افزار کاربردی (Aplication)

 

نرم افزار راه انداز:

برای هر وسیله ی جمع آوری اطلاعات ، یک نرم افزار راه انداز مربوط به ان ، وجود دارد که باید استفاده شود . نرم افزار راه انداز به کاربر اجازه می دهد تا ظرفیت های سخت افزار را کنترل کند .

   از بین گفته های مختلف ، می توان گفت که یک نرم افزار راه انداز اساسی به ما اجازه می دهد که :

●  داده ها را به بورد وارد کنیم یا از آن خارج نماییم .

●  کنترل سرعتی که در آن داده ها جمع آوری می شود .

●جمع آوری سخت افزارDAQ با منابع کامپیوتری مانند : حافظه ، DMA و پروسسور وقفه .

●جمع آوری سخت افزار DAQ با منابع سخت افزار پردازشگر سیگنال

●دسترسی پیدا کردن به چندین زیر سیستم روی یک بورد DAQ .

●دسترسی پیدا کردن به چندین بورد DAQ .

 

نرم افزار کاربردی:

   نرم افزار کاربردی یک  “ front-end” convenient برای نرم افزار راه انداز مهیا می کند .

اساس نرم افزارکاربردی به ما اجازه می دهد که :

●اطلاعات مرتبط مانند تعداد نمونه های جمع آوری شده را گزارش می دهد .

●داده های ذخیره شده در حافظه ی کامپیوتر را  مدیریت می کند .

●سیگنال را پردازش می کند .

●داده های جمع آوری شده را رسم می کند .

پس با چندین نرم افزار کاربردی ، تحلیل بر روی داده ها قابل نمایش دادن می باشد .

زمان نمونه برداري :

مهمترين عامل در بيشتر اندازه گيري ها زمان نمونه برداريست . نرخ نمونه برداري در عمليات DAQ ، انتخاب و پيكربندي كارتهاي DAQ اهميت بسزائي دارد . زيرا هم در مورد نرم افزار نياز است كه نرخ نمونه برداري تعيين شده و هم اينكه بايد مدت زماني را كه به پردازنده اختصاص مي دهيم را تعيين كنيم . همچنين براي پرهيز از رخداد انعكاس فركانس نرخ نمونه برداري بايد بيشتر از دو برابر بزرگترين مولفه فركانسي در سيگنال دوره بحث انتخاب شود ... .. .

 

آشنایی با سیستمهای کنترل به همراه مختصری پیرامون سیستمهای کنترل ابعاد وسیع

سیستمهای کنترل صنعتی (Industial Control Systems) :

سیستمهای کنترل صنعتی( ICS) یک عبارت کلی است که سیستمهای کنترلی مختلفی را در بر می گیرد از جمله: سیستمهای کنترل سرپرستی و جمع اوری اطلاعات (SCADA) ، سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS) و سیستمهای کوچکترقابل پیکره بندی مثلPLC که در اغلب بخشها و زیر ساختهای صنعتی یافت می شود. ICS عموما در صنایعی مثل برق ، آب ،نفت و گاز به کار گرفته می شوند. بر مبنای اطلاعات دریافتی از ایستگاههای راه دور،فرامین کنترلی لازم به صورت اتوماتیک یا توسط اپراتور به دستگاههای کنترل واقع در ایستگا هها ی راه دور اعمال شوند،که اغلب به تجهیزات میدانی معروف هستند. تجهیزات میدانی به صورت محلی عمل می کنند یعنی باز و بسته کردن شیرها و قطع کننده ها ، جمع اوری اطلاعات از سنسورها  و بررسی کردن محلی محیط را از نظر شرایط بحرانی بر عهده دارند.

 

 شکل ۱:یک سیسنم تحت کنترل به همراه سنسورها و عملگرهای مربوطه

 

DCSs:

DCS ها برای کنترل پروسه های صنعتی مثل نیروگاههای تولید برق ،پالایشگاههای نفت و گاز ،تصفیه اب و فاضلاب  ،صنایع شیمیایی،غذایی و خودروسازی مورداستفاده قرار می گیرند. DCS ها اغلب به صورت یک ساختارکنترلی چند لایه شامل سطوح سرپرستی و مدیریت گرفته تا سطوح زیرین که برای کنترل جزئیات محلی  پروسه میباشند تشکیل شده است. محصول و پروسه کنترلی معمولا توسط بکار گیری حلقه های پسخورد(feed back) یا پیشخورد(feed forward) در نقطه مطلوب به صورت اتوماتیک قرار می گیرند.برای دستیابی به تلورانس مورد نظر برای محصول  یا پروسه از کنترلرهای برنامه پذیر خاصی استفاده می شود.

PLCs:

PLCها عملکردی مبتنی برمنطق بولی،تایمرها وشمارندها و در بعضی از مدلها کنترل پیوسته را ارائه می دهند.

ضرائب  تناسبی انتگرالی و مشتقی مربوط به ویژگی کنترل پیوسته PLC می تواند به گونه ای تنظیم شوند که تلورانس مورد نظر و نرخ تصحیح خودکار در زمانی که پروسه در وضعیت دلخواه نیست ،به بهترین نحو بدست ایند. DCSها به طور گسترده ای در پروسه های صنعتی استفاده می شوند، PLCها کامپیوتر های مبتنی بر تجهیزات حالت جامد(Solid State) هستند.که برای کنترل ادوات و پروسه های صنعتی به کار می روند. PLC ها به عنوان تجهیزات اولیه در سیستمهای  SCADA وDCS مورد استفاده قرار می گیرند ، درپروسه های  کوچکترمثل کنترل رگولاتوری پروسه های گسسته مثلا خطوط مونتاژ اتومبیل و کنترلهایی که روی دودکشهای نیروگاهها قرار دارند استفاده می شوند،PLC ها به طور گسترده ای در اغلب پروسه های صنعتی استفاده می شوند.

SCADA:

SCADA مختصر شده عبارت سیستم کنترل سرپرستی و کسب اطلاعات است، این مفهوم  به سیستم های کنترل و اندازه گیری در مقیاس بزرگ اطلاق میشود. سیستمهای SCADA برای مونیتور کردن یا کنترل پروسه های شیمیایی ، حمل ونقل، سیستمهای ابرسانی شهری ، کنترل تولید و توزیع انرژی الکتریکی و در خطوط نفت و گاز وسایر فرایند های گسترده (توزیع یافته) استفاده می شود.

الف) مفاهیم سیستم :

یک سیستم SCADA از سخت افزارهای  ورودی/خروجی سیگنال، کنترلرها و HMI و شبکه و بخشهای ارتباطی و نرم افزاری تشکیل شده است.

SCADA به سیستم مرکزی که وظیفه کنترل و هدایت و مونیتورینگ یک سایت بزرگ یا یک سیستمی که در مسافت طولانی گسترده شده است اطلاق می گردد. عمده کنترل سایت در واقع به صورت محلی بوسیله واحدهای کنترلی راه دورRTU ویا توسط PLC انجام می گیرد. دستورات و تصمیمات راهبردی کنترلی بوسیله قابلیتهای سطح سرپرستی یا ایستگاه مدیریتی سایت محدود می گردد . مثلایک PLC ممکن است دبی اب خنک کننده بخشی از یک پروسه صنعتی را کنترل کند ولی نقطه کاربرای این حلقه کنترلی میتواند توسط اپراتور از طریق سیستم SCADA اعمال و یا تغییر داده شود و اجازه می دهد که هرگونه شرطی که برای وضعیتهای بحرانی نیاز به ان می باشد برای هشدار و... مثل افت دبی یا افزایش درجه حرارت ضبط و نمایش داده شود.حلقه کنترل فیدبک توسط

RTUیا PLC بسته می شود و سیستم SCADA عملکرد کل حلقه را بررسی می کند ...