دانلود پروژه:بهینه سازی شناسایی سیستم های تاخیر زمان گسسته با استفاده از الگوریتم ژنتیک

بهینه سازی شناسایی سیستم های تاخیر زمان گسسته با استفاده از الگوریتم ژنتیک

  فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                                        صفحه

چکيده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1

1-    فصل اول مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

1-1-        تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2-        هدف از انجام پروژه………………………………………………………………………………………………………………………. 5

1-3-        روند ارائه مطالب………………………………………………………………………………………………………………………….. 5

2-   فصل دوم ژیروسکوپ و مدل ریاضی ژیروسکوپ……………………………………………………………………………………. 6

2-1-        ژیروسکوپ و انوع آن…………………………………………………………………………………………………………………….. 7

2-2-        معرفی ژیروسکوپ MEMS…………………………………………………………………………………………………………. 7

2-2-1-            شناخت پارامترهای اصلی ژیروسکوپ MEMS…………………………………………………………………. 8

2-3-        انواع ژیروسکوپ MEMS……………………………………………………………………………………………………………… 9

2-3-1-            ژیروسکوپ های دیاپازونی (دو شاخه)………………………………………………………………………………… 9

2-3-2-            ژیروسکوپ صفحه پیزوالکتریک………………………………………………………………………………………. 11

2-3-2-            الف- توصیف فیزیکی :…………………………………………………………………………………………………… 12

2-3-3-            ب- ساخت :…………………………………………………………………………………………………………………. 12

2-3-4-            ژیروسکوپ حلقه لیزری…………………………………………………………………………………………………. 15

2-3-5-            ژیروسکوپ حلقه لیزری…………………………………………………………………………………………………. 17

2-4-        دینامیک ژیروسکوپ………………………………………………………………………………………………………………….. 18

2-5-       مدل سازی ژیروسکوپ………………………………………………………………………………………………………………… 19

2-5-1-            مرحله ژیروسکوپ با دمدولاتور، H(s)…………………………………………………………………………….. 21

2-5-2-            تابع تبدیل سیستم………………………………………………………………………………………………………… 26

3-   فصل سوم شناسایی سیستم های تاخیر دار با الگوریتم ERLS…………………………………………………………. 28

3-1-        شناسایی سیستم……………………………………………………………………………………………………………………….. 29

3-2-        شناسایی سیستم های تاخیردار…………………………………………………………………………………………………… 30

3-2-1- تکنیک های شناسایی سیستم های تاخیر دار……………………………………………………………………………………. 31

3-3-        معرفی الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی تعمیم یافته…………………………………………………………………….. 32

3-4-        شناسایی پارامترهای ژیروسکوپ با لحاظ کردن الگوریتم ERLS……………………………………………………. 40

4-فصل چهارم بهینه سازی تخمین پارامترهابا الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………….46

4-1-        مقدمه ای بر بهینه سازی……………………………………………………………………………………………………………. 47

4-1-1      انواع مسائل بهینه سازی……………………………………………………………………………………………………………… 30

4-2-       روش های حل مسائل بهینه سازی……………………………………………………………………………………………….. 48

4-3-        الگوریتم جستجوی شهودی………………………………………………………………………………………………………… 48

4-4-        تفاوت الگوریتم ژنتیک با دیگر روش های بهینه سازی……………………………………………………………………. 40

4-5-        تعاریف پایه در الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ژنتیک دودوئی………………………………………………………………. 52

4-6-        انتخاب متغییرهای تصمیم وتابع هدف…………………………………………………………………………………………. 30

4-7-       نمایش فضای جستجو در دستگاه دودویی……………………………………………………………………………………… 59

4-8-        کدگذاری و از کد خارج نمودن متغییرها………………………………………………………………………………………. 60

4-9-        جمعیت…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 64

4-10-      محاسبه مقدار برازش جمعیت……………………………………………………………………………………………………… 64

4-11-      انتخاب طبیعی…………………………………………………………………………………………………………………………… 65

4-12-      تزویج………………………………………………………………………………………………………………………………………… 66

4-13-      نتایج شبیه سازی تخمین پارامترهای سیستم ژیروسکوپ با الگوریتم ژنتیک……………………………………… 66

فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………….72

4-14-       نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….. 73

4-15-      پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………… 73

4-16-      مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………. 74

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                                                            صفحه

جدول 2-1: مشخصه های ژیروسکوپ صفحه پیزوالکتریک[13] ……………………………………………………………… 13

جدول 2-2: شرایط اندازه گیری و نتایج آزمایش ها[13] ………………………………………………………………………… 14

جدول 2-3: متغیرهای تابع انتقال سیستم[16] …………………………………………………………………………………………. 20

جدول2-4: پارامترهای استفاده شده در تابع تبدیل سیستم[16] ………………………………………………………………….. 27

جدول (4-1) : فهرست واژه­های معمول در الگوریتم ژنتیک ……………………………………………………………………. 54

جدول (4-2) : رتبه­بندی اعداد بین صفر و یک و نمایش ژن متناظر هر دسته ……………………………………………….. 62

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                                                            صفحه

شکل 2-1: اثر کوریولیس[14] ………………………………………………………………………………………………………….. 7

شکل 2-2: زمانی که سرعت زاویه ای اعمال شود[14] ……………………………………………………………………………..8

شکل 2-3: مدل آزمایشی ژیروسکوپ آزمایشگاه Draper[13]  ………………………………………………………………9

شکل 2-4: ساختار دیاپازونی[13]  ……………………………………………………………………………………………………….10

شکل2-5: نمودار دما در مقابل بایاس[13] …………………………………………………………………………………………….10

شکل 2-6: نمودار دما در مقابل فاکتور مقیاس بندی[13] ……………………………………………………………………….. 11

شکل 2-7: سطح مقطع ژیروسکوپ[13] …………………………………………………………………………………………….. 12

شکل 2-8: فرآیند ساخت[13] ………………………………………………………………………………………………………….. 13

شکل 2-9: صفحه ی پیزوالکتریک[13] ……………………………………………………………………………………………… 13

شکل 2-10: ژیروسکوپ حلقه لیزری[13] …………………………………………………………………………………………..  15

شکل 2-11: نمودار فرکانس ضربان در ازای پراکندگی موقعیت[13] ……………………………………………………….. 16

شکل 2-12: نرخ چرخش به دست آمده از فرکانس ضربان[13] ……………………………………………………………… 16

شکل 2-13: دیاگرام ژیروسکوپ[15] …………………………………………………………………………………………………..18

شکل 2-14: مدل سیستم حلقه ولتاژ محفظه[16] …………………………………………………………………………………… 20

شکل 2-15: مدل ساده شده سیستم. بعد از خلاصه کردن جزئیات مسیر رو به جلو و مسیر فیدبک، مدل سیستم از شکل 2-14 به این دیاگرام کاهش می یابد[16] …………………………………………………………………………………….  26

شکل 3-1: حلقه شناسایی سیستم[18] ………………………………………………………………………………………………….  30

شکل 3-2: یک سیستم خود تنظیم[18] ……………………………………………………………………………………………….. 30

شکل 3-3 : نمودار تغییرات تاخیر زمانی ………………………………………………………………………………………………  41

شکل3-4: نمودار تغییرات پارامتر a1(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………   42

شکل 3-5: نمودار تغییرات پارامتر a2(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 42

شکل 3-6: نمودار تغییرات پارامتر b1(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 43

شکل 3-7: نمودار تغییرات پارامتر b2(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 43

شکل 3-8: نمودار تغییرات پارامتر b3(k) حقیقی و تخمین زده شده………………………………………………………….. 44

شکل 3-9: نمودار تغییرات پارامتر d(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………… 44

شکل 3-10: نمودار تغییرات پارامتر سیگنال خروجی حقیقی و تخمین زده شده ………………………………………….. 45

شکل 3-11: نمودار تغییرات خطا e(k) ……………………………………………………………………………………………….. 45

شکل (4-1) : تابع با یک نقطة بهینه …………………………………………………………………………………………………….. 51

شکل (4-2) : تابع با تعداد زیادی نقطة بهینة محلی …………………………………………………………………………………. 52

شکل (4-3) : جزئیات یک ژنوتیپ……………………………………………………………………………………………………… 55

شکل (4-4) : شماتیک انتخاب و تزویج در SGA (جهش در این شکل نشان داده نشده که می­تواند بعد از تزویج اعمال شود) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 56

شکل (4-5) : فلوچارت الگوریتم ژنتیک دودویی …………………………………………………………………………………. 57

 شکل (4-6) : روند حل مسئلة بهینه­سازی با استفاده از الگوریتم­های تکاملی ………………………………………………. 57

شکل (4-7) : تابع بسل و تابع کوانتیزه شدة آن با استفاده از شش بیت ……………………………………………………….. 61

شکل 4-8: نمودار تغییرات پارامتر a1(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 67

شکل 4-9: نمودار تغییرات پارامتر a2(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 67

شکل 4-10: نمودار تغییرات پارامتر b1(k) حقیقی و تخمین زده شده ……………………………………………………….. 68

شکل 4-11: نمودار تغییرات پارامتر b2(k) حقیقی و تخمین زده شده ……………………………………………………….. 68

شکل 4-12: نمودار تغییرات پارامتر b3(k) حقیقی و تخمین زده شده ……………………………………………………….. 70

شکل 4-13: نمودار تغییرات پارامتر d(k) حقیقی و تخمین زده شده …………………………………………………………. 69

شکل 4-15: نمودار تغییرات پارامتر سیگنال خروجی حقیقی و تخمین زده شده    ………………………………………… 70

شکل 4-16: نمودار تغییرات خطا e(k)    …………………………………………………………………………………………….. 71