---

موضوع: هیدروژن زیستی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که استفاده از آن به عنوان سوخت، مزایای اقتصادی و محیط‌زیستی زیادی دارد. کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه، تاثیر چشم‌گیری بر میزان تولید هیدروژن دارد. فرایند تولید هیدروژن زیستی یک فرایند پیچیده و غیرخطی است که کنترل آن مستلزم به کارگیری روش‌های کنترل غیرخطی است. در این مقاله، به کنترل غلظت سوبسترا در یک واکنشگاه بی‌هوازی تولید هیدروژن با استفاده از روش خطی‌سازی پسخور پرداخته شده است.
روش تحقیق: مدل مورد استفاده برای شبیه‌سازی، یک مدل شناخته شده متشکل از سه متغیر حالت است. کنترل‌کننده پیشنهادی، یک کنترل‌کننده خطی‌سازی‌شده کلی (GLC) است که بر اساس روش خطی‌سازی پسخور (Feedback linearization) طراحی می‌شود. در این روش، سیستم غیرخطی از طریق انتقال دستگاه مختصات، به طور دقیق خطی‌سازی می‌شود. بنابراین، می‌توان سیستم خطی‌سازی شده را با استفاده از یک کنترل‌کننده خطی کنترل کرد. به منظور خطی‌سازی سیستم، با استفاده از مدل ارایه‌شده برای این فرایند و با به کارگیری مفاهیم هندسه دیفرانسیلی یک جبران‌کننده غیرخطی طراحی شده است. در صورت به کارگیری جبران‌کننده غیرخطی، می‌توان از کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی (PI) به عنوان کنترل‌کننده خطی استفاده کرد. عملکرد کنترل‌کننده GLC+PI در کنترل فرایند مذکور، در مقایسه با یک کنترل‌کننده غیرخطی (NC) و یک کنترل‌کننده PI، مورد سنجش قرار گرفته است. عملکرد کنترل‌کننده‌های مذکور با شبیه‎سازی عددی و بر اساس شاخص انتگرال زمان در مربع خطا (ITSE) مطالعه شده است.
نتایج اصلی: نتایج شبیه‌سازی حاکی از این هستند که کنترل غلظت سوبسترا در این فرایند، به طور کلی، باعث افزایش مقدار تولید هیدروژن می‌شود. روش پیشنهادی در این مقاله (GLC+PI) برای کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه زیستی تولید هیدروژن، در مقایسه با کنترل‌کننده‌های NC و PI، عملکرد بهتری در تعقیب مقدار مقرر دارد. در صورت تغییر ۲۵ درصدی پارامترهای سینتیکی، عملکرد NC مختل می‌شود، اما روش های PI و GLC+PI در برابر این مقدار عدم قطعیت مقاوم هستند. عملکرد مناسب کنترل‌کننده می‌تواند تولید پایدار هیدروژن را تضمین کند. مقایسه نتایج شبیه‌سازی در حالت حلقه‌باز و حلقه‌بسته نشان می‌دهد که کنترل غلظت سوبسترا باعث افزایش ۹۰ درصدی تولید هیدروژن می‌شود.

---

تعیین رفتار دینامیکی و خواص امپدانسی پا برای تعامل بیماران با دستگاه¬های توانبخشی امری ضروری است. در مدل های ساده پیشنهادی در پژوهش های پیشین، اثرات زوایای مفاصل پا بر خواص امپدانسی آن لحاظ نشده و شناسایی پارامترها با روش های غیر پارامتری صورت گرفته است که نتایج آن ها برای تحلیل¬های توانبخشی چندان مناسب نیستند. بنابراین، در این مقاله، مدل ۳ درجه آزادی غیرخطی مبتنی بر مکانیزم حرکتی پا با در نظر گرفتن سفتی¬ها و میرایی¬های زاویه¬ای در مفاصل و ممان اینرسی اعضای ران، ساق و کف معرفی می شود و برای شناسایی پارامترها با روش خطای پیش بین، مدل خطی از آن ارائه می گردد. دقت خطی سازی و شناسایی جداگانه مورد بررسی قرار می¬گیرند. برای سه نمونه با اعداد توده جرمی متفاوت، مقادیر پارامترهای بخش های پا برای چهار چیدمان مختلف که در آن پا به هنگام راه رفتن با زمین اعمال نیرو می¬کند، شناسایی می گردند. صحت نتایج از مقایسه مقادیر ممان اینرسی شناسایی شده و ممان اینرسی تخمین زده شده با مدل سازی هندسی، مورد ارزیابی قرار می¬گیرد. در نهایت، نحوه تعامل دستگاه توانبخشی با بیماران در چیدمان¬های چهارگانه با ملاحظه اثر صلیبت پا و اضافه وزن افراد بررسی می شود. نتایج حاصله، حاکی از دقت بالا و کارآیی مناسب مدل خطی شده در شناسایی می باشد.

---

برنامه­ریزی توسعه شبکه انتقال مسئله­ای چالش‌برانگیز برای تعیین نوع، مکان و زمان نصب تجهیزات است که برای تأمین تقاضای بار جدید به­صورت مطلوب، به شبکه انتقال موجود اضافه خواهند شد. از طرفی منابع توان راکتیو از اجزای مهم سیستم قدرت هستند که برای بهبود پروفیل ولتاژ و حفظ پایداری سیستم مورد استفاده قرار می­گیرند. در این مقاله مدلی جامع برای برنامه­ریزی
هم­زمان توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو مبتنی بر پخش­بار AC ارائه شده است. با وجود
پیشرفت­های عمده در روش­های بهینه­سازی، پیدا کردن یک راه­حل بهینه برای مسئله­ای با این ماهیت بسیار چالش برانگیز است. این مقاله با استفاده از روش­های خطی‌سازی، به ارائه یک مدل خطی آمیخته با عدد صحیح برای مسئله برنامه‌ریزی توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو می­پردازد. به منظور نمایش تأثیر برنامه‌ریزی هم­زمان توسعه شبکه انتقال و منابع توان راکتیو در کاهش هزینه‌های توسعه، شبیه­سازی و تحلیل نتایج عددی  بر روی شبکه ۶ شینه گارور و شبکه ۲۴ شینه استاندارد IEEE انجام شده است.
 
 

---

در این مقاله کنترل تطبیقی یک ربات موازی شش کابلی با شش درجه آزادی ارائه می‌شود. کنترل تطبیقی یک روش برای کنترل سیستم‌هایی است که عدم قطعیت در پارامتر‌های آن وجود دارد. هدف اصلی این تحقیق، ردیابی مسیر از پیش تعیین شده ربات موازی کابلی فضایی با وجود عدم قطعیت در جرم و ممان‌های اینرسی مجری نهایی و حفظ عملکرد سیستم در مقابل این تغییرات نامشخص می‌باشد. قبل از پرداختن به مبحث کنترل، ماتریس ژاکوبین ربات استخراج شده است سپس معادلات دینامیکی ربات با استفاده از روش لاگرانژ بدست آمده و به فرم استاندارد نوشته شده است. روش بیان شده برای طراحی سیستم کنترل تطبیقی تلفیقی از روش‌های کنترل خطی‌سازی پسخوراند و تئوری پایداری لیاپانوف است. قانون کنترل به روش خطی‌سازی پسخوراند و قانون تطبیق با استفاده از معیار پایداری لیاپانوف طراحی شده است. با توجه به ویژگی منحصر به فرد کابل‌ها که تنها نیروی کششی تحمل می‌کنند، مقدار کشش کابل‌ها در طول حرکت باید مثبت باشد. در این مقاله روشی استفاده می‌شود که مقدار کشش شش کابل تحت هر شرایط اولیه و هر مسیر مطلوبی، مثبت بدست آید. کنترلر تطبیقی به گونه‌ای طراحی شده که پارامترهای مجهول سیستم به درستی تخمین زده می‌شوند و پایداری سیستم تضمین می‌گردد. از طریق چندین شبیه‌سازی عددی صحت سینماتیک، مدل دینامیکی و عملکرد کنترلر اعمال شده نشان داده شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش کنترل تطبیقی در برابر نامعینی‌ها، مقایسه‌ای با روش خطی‌سازی پسخوراند صورت گرفته است.

---

در این مقاله یک عمودپرواز بدون سرنشین با پیکربندی جدید بطور کامل مدلسازی و دو سیستم کنترل غیرخطی با هدف تعقیب مسیر، برای آن طراحی و مقایسه شده است. امروزه کوادروتورها به دلیل ساختار مکانیکی ساده و قابلیت مانوردهی بالا، یکی از پراستفاده‌ترین پرنده‌های بدون سرنشین هستند ولی به دلیل ظرفیت حمل بار پایین، در برخی کاربردهای عملیاتی با محدودیت مواجه می‌باشند. در مدل پیشنهادی که دارای نوآوری بوده با اضافه شدن یک ملخ به مرکز کوادروتور، ظرفیت حمل بار آن بهبود یافته است. مدلسازی دینامیکی پرنده به روش نیوتن- اویلر انجام شده و معادلات بدست آمده غیرخطی، زیرتحریک ، جفت شده و به شدت ناپایدار می‌باشند، لذا برای حرکت پرنده بطور دلخواه، بایستی سیستم کنترلی مناسب طراحی گردد. دو نوع کنترل‌کننده برای پرنده ارائه شده است، یکی به روش خطی‌سازی پسخوراند ورودی- خروجی که شامل مشتق‌گیری مرتبه بالای خروجی بوده و نسبت به دینامیک‌های مدل نشده و نویز حسگرها حساس می‌باشد و دیگری به روش بک‌استپینگ و با استفاده از رویکرد کنترل آبشاری که برای ویژگی زیرتحریک بودن پرنده مناسب بوده و دارای حجم محاسبات پایینی می‌‌باشد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که سیستم کنترلی طراحی‌شده به روش بک‌استپینگ عملکرد مطلوبی در پایدارسازی پرنده و تعقیب مسیر مرجع داشته و در برابر دینامیک‌های مدل‌نشده و اغتشاش مقاوم می‌باشد.

---

در این مقاله کنترل‌کنندهای با روش خطی‌سازی پسخورد برای کنترل خیز میکروتیری که تحت تاثیر شوک‌های مکانیکی می‌باشد، طراحی شده است. شوک‌های سینوسی، دندانه‌اره‌ای و پالس مربعی به عنوان سیگنال مرجع به نمایندگی از شوک‌های موجود در طبیعت که پیچیده و شامل هارمونیک‌های مختلفی هستند، انتخاب شده‌ و برای ارزیابی رفتار سیستم استفاده شده‌اند. میکروتیر مابین دولایه الکترود قرار دارد و هر یک از الکترودها با ولتاژ متفاوتی باعث تحریک و کشش میکروتیر می‌شوند. لایه الکترود فوقانی به منظور کنترل میکروتیر تعبیه شده است. برای بررسی نحوه رفتار میکروتیر در مقابل این شوک‌ها، ابتدا مدل دینامیکی حاکم بر میکروتیر استخراج شده است، سپس معادلات بدست آمده بوسیله روش گلرکین گسسته‌سازی شده‌اند. پس از گسسته‌سازی پاسخ میکروتیر به هر یک از شوک‌های مرجع ترسیم شده است. مدل غیرخطی بدست آمده با استفاده از شکل حالت اول میکروتیر استخراج و مبنای طراحی کنترلر قرار گرفته است. با استفاده از روش خطی‌سازی پسخورد کنترلر غیرخطی طراحی شده و دینامیک مرتبه دوم مناسبی همراه با آن به رفتار میکروتیر اعمال می‌شود. در نهایت با کمک شبیه‌سازی عددی، کارایی کنترل‌کننده نسبت به ورودی‌های مختلف سنجیده می‌شود. شبیه‌سازی‌ها نشان دهنده قابلیت کنترلر طراحی شده در مقابله با اثرات نامطلوب شوک و به تاخیر انداختن پدیده ناپایداری کشش داخل می‌باشد.

---

معادلات فضاپیما به طور کلی غیرخطی هستند بنابراین استفاده از تئوری‌های کنترل غیرخطی کمک می‌کند تا مسئله کنترل وضعیت فضاپیما در شرایط واقعی‌تری بررسی شود. روش خطی‌سازی پسخورد یک روش کنترل غیرخطی است که دینامیک‌های غیرخطی سیستم را به فرم جدیدی تبدیل می‌کند تا بتوان در طراحی ورودی کنترلی سیستم، از تئوری‌های کنترل خطی نیز استفاده نمود. تعیین توابع خروجی در خطی‌سازی ورودی-خروجی که حالت خاصی از خطی‌سازی پسخورد است، نقش مهمی بر پایداری دینامیک درونی سیستم دارد. معادلات سینماتیک در این مقاله برحسب کواترنیون‌ها بیان شده که موجب انتخاب این پارامترها به عنوان توابع خروجی می‌شود. هم‌چنین از روش تنظیم‌کننده مربعی خطی که یک کنترل بهینه خطی است، برای طراحی کنترل‌کننده سیستم خطی شده در روش خطی‌سازی پسخورد و هم‌چنین طراحی یک کنترل‌کننده وضعیت فضاپیما به صورت مجزا استفاده شده است. روش‌های کنترلی استفاده شده با توجه به محدودیت عملگرها، با معیار اولراینت که انتگرال خطای زاویه دوران حول محور اویلر است، مورد ارزیابی عملکرد قرار می‌گیرند. سپس معیارهای توان مصرفی و تلاش کنترلی عملگرها، برای مقایسه کنترل‌کننده‌ها در نظر گرفته شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که مقدار اولراینت برای روش خطی‌سازی پسخورد در تمام مانورهای تغییر وضعیت طراحی شده مقدار کمتری است. بررسی معیارهای توان و تلاش کنترلی نیز نشان می‌دهد که روش خطی‌سازی پسخورد نه‌تنها روش سریع‌تری می‌باشد بلکه عملگرها نیز رفتاری بهینه‌تر از خود نشان می‌دهند.

---

---

---

در بسیاری از کاربردهای ربات چرخ‌دار در کنار الزام کنترل دقیق موقعیت، محدودیت‌های ابعادی و وزن نیز حائز اهمیت می‌باشند. محدودیت وزن و ابعاد به این معناست که نمی‌توان از عملگرهای به دلخواه بزرگ استفاده نمود. از طرفی کنترل دقیق و سریع معمولاً نیازمند بهره‌های کنترلی بالا و در نتیجه ورودی‌های کنترلی بزرگ می‌باشد. چنانچه ورودی کنترلی از حد اشباع عملگر بیشتر باشد، علاوه بر افزایش خطای تعقیب، ممکن است در مواردی منجر به ناپایداری شود. بنابراین ارائه یک روش کنترلی که بتواند همزمان با تامین دقت کنترلی بالا و تضمین پایداری ربات، به صورت از پیش تعیین شده حد اشباع عملگرها (سرعت و گشتاور) را در نظر بگیرد، بسیار ارزشمند خواهد بود. کنترل پیشنهادی شامل دو بخش سینماتیکی و دینامیکی می‌باشد. کنترل سینماتیک بر مبنای رویکرد لیاپانوف بوده که قابلیت تنظیم حد اشباع سرعتی عملگرها را دارا می­باشد. برای کنترل دینامیکی مولفه‌های سرعت به عنوان مقادیر مرجع کنترل و گشتاور چرخ‌های ربات نیز به عنوان ورودی­های کنترلی در نظر گرفته شده‌اند. همچنین حد اشباع گشتاور عملگرها، به صورت از پیش تعیین شده لحاظ شده است. به منظور ارزیابی عملکرد کنترل پیشنهادی تحلیل­های متنوعی بر روی ربات چرخ‌دار انجام و با روش خطی‌سازی فیدبک مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که در کنترل پیشنهادی، ماکزیمم ورودی کنترلی حدود ۲۵% ماکزیمم ورودی خطی‌سازی فیدبک می‌باشد. همچنین همگرایی پاسخ نیز سریع‌تر از روش خطی‌سازی فیدبک می‌باشد. بنابراین الگوریتم کنترلی پیشنهادی ضمن تضمین پایداری و تعقیب مسیر با دقت بالا، الزامات حد اشباع عملگرها را نیز به صورت کامل برآورده نموده است