وبلاگ

:
موتورهای جریان مسقیم بدون جاروبک (BLDC) در صنعت کاربرد زیادی دارند. اما یکی از مشکلات این موتورها گشتاور گیر می باشد که باعث ایجاد لرزش در موتورها و همچنین تولید سرعت متغییر در آنها می شود. گشتاور گیر در اثر عکس العمل بین آهنربای دائم رتور و دندانه های استاتور به وجود می آید و آن را به صورت نسبت تغییر انرژی در فاصله هوایی به تغییر زاویه رتور نشان می دهند.
در فصل اول این مجموعه ساختار و انواع موتورهای BLDC را مورد بررسی قرار می دهیم و سپس آنها را با موتورهای DC معمولی مقایسه می کنیم. در فصل دوم ماهیت گشتاور گیر را شناسایی کرده و دو روش آنالیزی برای محاسبه آن را آورده ایم. سپس در فصل سوم انواع روش هایی که تا کنون برای محاسبه گشتاور گیر در نشریاتی مانند IEEE ارائه شده است را بررسی می کنیم و مزایا و معایب هر یک را توضیح می دهیم. با توجه به عوامل مؤثر در اندازه گشتاور گیر روش های متفاوتی برای کاهش آن از جمله انحراف آهنرباها و یا شیارها استفاده از شیار های مصنوعی، قطعه قطعه کردن آهنربا و… پیشنهاد شده است که در ادامه به آنها می پردازیم. در انتها در فصل چهارم به نتیجه گیری از اطلاعات ارائه شده در فصول قبل می پردازیم.
فصل اول
اصول و ساختمان موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک (BLDC)

موتورهای DC راندمان بالایی دارند و به دلیل مشخصات برجسته شان می توان از آنها به عنوان سرو موتور استفاده نمود. تنها عیب این

 موتورها نیاز آنها به کموتاتور و جاروبک است که دائم در معرض فرسایش می باشند و نیاز به سرویس و نگهداری دارند. موتور های جریان مستقیم بدون جاروبک Brush Less Direct Current) BLDC) موتورهایی هستند که وظیفه کموتاتور و جاروبک در آنها بر عهده کلیدهای الکترونیکی می باشد.

1-1- اساس کار موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک
در یک موتور DC معمولی آرمیچر در روی رتور و میدان بر روی استاتور قرار دارد. ولی در موتور بدون جاروبک وضع به این گونه نیست. بلکه ساختمان این موتورها شباهت بسیاری به موتورهای AC سنکرون دارد. در این موتورها آرمیچر بر روی استاتور قرار دارد و میدان از دو یا چند آهن ربا که روی رتور نصب می شوند، تشکیل می گردد.
سیم پیچی این نوع موتورها شبیه سیم پیچی موتورهای AC چند فاز می باشد و معمول ترین آنها دارای سیم پیچی سه فاز است که با یک سیستم تحریک یک قطبی کار می کند.
موتورهای DC بدون جاروبک از نظر طرز تعیین وضعیت رتور با موتورهای AC تفاوت دارند. بدین منظور در این موتورها از کلید الکترونیکی استفاده می شود که سیگنال های تعیین وضعیت را تولید می نمایند. عمومی ترین روش کنترل وضعیت روش هال می باشد ولی بعضی از موتورها از آشکار سازهای نوری هم استفاده می نمایند.
برای درك اصول کار موتورهای BLDC یک موتور سه فاز تک قطبی را مورد بررسی قرار می دهیم. شکل 2-1 چنین موتوری را نشان می دهد. در این موتور برای تعیین وضعیت از آشکار سازهای نوری (فتو ترانزیستور) استفاده شده است.
سه عدد فتو ترانزیستور TP1 و TP2 و TP3 در انتهای لبه یک صفحه مسطح با زاویه 120 قرار گرفته اند و در جلوی آنها شاتر چرخانی قرار گرفته که به محور رتور متصل است و به همراه آن می چرخد و اجازه عبور نور و برخورد آن با فتوترانزیستورها را می دهد.
همان طور که در شکل 2-1 1 ملاحظه می شود قطب S رتور اکنون در مقابل قطب برجسته استاتور P2 قرار گرفته ، همچنین نور به فتوترانزیستور TP1 برخورد نموده و باعث هدایت ترانزیستور Tr1 شده است. در این حالت در اثر عبور جریان از سیم پیچ w1، قطب S ،P1 می شود و باعث جذب قطب N رتور در جهت فلشنشان داده شده ، می گردد. (عکس حرکت عقربه های ساعت)

جداسازی کور منابع یکی از موضوعات مورد بررسی در زمینه پردازش سیگنال است که توجه به آن در دو دهه اخیر افزایش یافته است. جداسازی سیگنال ها در کاربردهای متنوعی از پردازش سیگنال از جمله پردازش سیگنال های صحبت تا تحلیل تصویرهای پزشکی به کار می رود.
هدف از جداسازی منابع، تخمین سیگنال N منبع ناشناخته مختلف با استفاده از مخلوط سیگنال های دریافتی توسط P سنسور است. به دلیل اینکه اطلاعات اولیه ای راجع به منابع و چگونگی ترکیب آنها وجود ندارد. مسئله جداسازی، جداسازی کور نامیده می شود.
به طور کلی در مسئله جداسازی کور منابع، P مخلوط خطی از N منبع داریم که تابع تبدیل بین منابع و سنسورها، ماتریس مجهول A به ابعاد N*P می باشد و در رابطه x=As بردار s شامل منابع، s=[s1,s2,…SN]T و x=[x1,x2,…xP]T هم مخلوط سیگنال های دریافتی توسط P سنسور است. بلوک دیاگرام کلی مسئله BSS در شکل 1-1 نشان داده شده است.
شرایط محیطی و نوع مخلوط روی پیچیدگی مسئله BSS تاثیر می گذارند. در یک محیط طبیعی سیگنال های با انعکاس توسط سنسورها دریافت می شوند و بنابراین تخمین ماتریس A به شناسایی جهت منبع در زمان های مختلف نیاز دارد. عموما برای ساده تر شدن مسئله، فرضیاتی برای محیط در نظر گرفته می شود که عبارتند از:
الف) مخلوط لحظه ای: فرض ابتدایی که برای محیط در نظر گرفته می شود این است که سیگنال ها به صورت همزمان ولی با تضعیف های متفاوت به سنسورها برسند. در این محیط رابطه خطی ثابتی بین منابع و سنسورها برقرار است. (ماتریس A یک ماتریس اسکالر به ابعاد N*P با مقادیر ثابت است) x(t)=As(t
ب) مخلوط بدون اکو: در این محیط فرض می شود، سیگنال هر منبع با یک تضعیف و تاخیر منحصر به فرد به هر سنسور برسد. در این

 حالت بین منابع و سنسورها رابطه کانولوشنی برقرار است. x(t)=A*s(t

ج) مخلوط اکودار: این محیط کامل ترین حالت است که در آن بین هر منبع و هر سنسور چند مسیر در نظر گرفته می شود. رابطه بین منابع و سنسور یک رابطه کانولوشنی می باشد که ماتریس A نسبت به حالت قبل پیچیدگی بیشتری دارد. x(t)=A(z)*s(t
همچنین در مورد منابعی که در مسئله جداسازی کور سیگنال وجود دارند می توان فرضیاتی در نظر گرفت. این فرضیات اساس کار بیشتر الگوریتم های جداسازی منابع را تشکیل می دهند که شامل مشخصات آماری نظیر استقلال، غیرگوسی بودن و… می باشد.
یکی از فرضیات قدرتمند معروف این است که منابع در یک حوزه تبدیل (مانند تبدیل فوریه، تبدیل زمان – فرکانس و…) روی هم افتادگی نداشته باشند. روش هایی که از این فرض استفاده می نمایند. به عنوان روش های اسپارس شناخته می شوند. مزیت این فرض این است که احتمال اینکه دو یا تعداد بیشتری از منابع همزمان در یک نقطه از فضای اسپارس فعال باشند بسیار کم است.
بنابراین در یک فضای اسپارس می توان با تخمین ضریب مربوط به هر منبع به تنهایی، سهم منبع مورد نظر را از ترکیبات حذف کرد. این فرض در شرایطی که تعداد منابع بیشتر از سنسورها می باشد (حالت نامعین) کاربرد دارد. برای نمایش اسپارس یک سیگنال آکوستیک اغلب از تبدیل فوریه، تبدیل گابر و تبدیل موجک استفاده می شود.

:
قسمتی از طیف الکترومغناطیسی که بین 1000 تا 100/000 مگاهرتز قرار می گیرد به عنوان ناحیه مایکروویو استفاده می شود و کلمه ریزموج برای مشخص کردن امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالای 1000 مگاهرتز به جهت کوچکی طول موج فیزیکی آنها برای نام گذاری به کار می رود. انرژی موجود در امواج مایکروویو دارای تمایز محسوسی نسبت به سایر امواج الکترومغناطیسی بوده و با توجه به بسیاری از خصوصیات این دسته امواج از جمله جهت پذیری مناسب جهت استفاده در آنتن های کوچک و فرستنده های رادیویی توان پایین کاربرد فراوان دارد و در هر دو حوزه نظامی و غیرنظامی استفاده از این امواج رشد چشمگیری داشته است. خصوصیات منحصر بفرد این امواج باعث شده تا در طراحی تجهیزات ناوبری بر روی کشتی ها و هواپیماها و به صورت کلی در مکان هایی که فضا و وزن جزء پارامترهای مهم در طراحی به حساب می آیند، بسیار مورد توجه قرار گیرند.

شایان ذکر است امواج الکترومغناطیسی در فرکانس های باند مایکروویو مشکلات خاص خود را در فازهای تولید انتقال و طراحی مدار دارا می باشند که در فرکانس های پایین تر با آن کمتر مواجه می شویم. همچنین متذکر می شویم تئوری قراردادی مدار که پایه و اساس روابط ولتاژ و جریان در مدار می باشد در طیف فرکانسی مایکروویو قابل بسط نبوده و به جای آن از تئوری مایکروویو و روابط و قوانین حاکم بر

 میدان های الکترومغناطیسی همانند قوانین ماکسول استفاده می شود.

2-1- تئوری موجبرهای الکترومغناطیسی:
به طور کلی استفاده از زوج سیم جهت برقراری خط انتقال مطابق با تئوری مدارهای الکتریکی جهت انتقال امواج الکترو مغناطیسی در باند فرکانسی مایکروویو امری بیهوده می باشد. این امر بدان دلیل می باشد که خطوط میدان های الکترو مغناطیسی در جهت های مختلف محدود نشده اند و به راحتی انرژی امواج از طریق تشعشع در تمام جهات منتشر شده و عملا موج الکترومغناطیسی در مسیر اصلی انتشار مورد نظر که همان زوج سیم است میرا خواهد شد.
کابل کواکسیال یا همان خطوط انتقال متعادل به مراتب مفیدتر از حالت قبل می باشد زیرا میدان ها در داخل حفظ این خط انتقال محدود شده اند اما همچنان میزان تضعیف موج الکترومغناطیسی بسیار بالاست. در نهایت با توجه به بحث تئوری خطوط انتقال موجبرهای الکترومغناطیسی موثرترین روش جهت انتقال امواج الکترومغناطیسی می باشند.
موجبرها اساسا خط انتقال متعادل بدون هادی مرکزی بوده که از مواد هادی و به شکل های مستطیلی، دایروی، بیضوی و… ساخته می شوند.

واحدهایی که وظیفه جمع آوری، نگهداری و پردازش اطلاعات جهت تصمیم سازی و سیاست گذاری و در نهایت ایجاد آمادگی برای تصمیم گیری های مهم را بر عهده دارند، همواره از نیازهای سیستم های حکومتی و مدیریتی می باشند. با پیشرفت جوامع بشری خصوصا در طی قرون اخیر، شاهد تعدد و تنوع روبه رشد عوامل موثر در مدیریت جوامع بوده ایم. از این رو کار واحدهای جمع آوری و پردازش اطلاعات گسترده تر شده و تعداد این واحدها نیز افزایش یافته است، به نحوی که ارتباط بین مراکز مدیریتی و واحدهای دارای اطلاعات، به یک بحث عمده تبدیل و عملا این ارتباطات به صورت شبکه ای درآمده است.

حجم بالای بایگانی های کاغذی عامل و انگیزه ای موثر در ایجاد بایگانی های کامپیوتری بود. از سوی دیگر در دهه های آخر قرن بیستم و به لطف پیشرفت های شایان و بسیار زیاد در عرصه قطعات، تجهیزات و سیستم های کامپیوتری، شبکه های کامپیوتری شکل گرفتند و به طور مداوم توسعه یافتند. به جرات می توان گفت که اتصال شبکه های داخل شرکت ها به یکدیگر، عرضه اینترنت و ایجاد شبکه جهانی، نقطه اوج این انقلاب اطلاعاتی بود. ابداع انواع شبکه های ارتباطی با خطوط سیمی، فیبرهای نوری و سیستم های رادیویی در مسیر این انقلاب

 شکل گرفتند.

دسترسی بی سیم باندپهن (BWA) برای چندین سال است که مورد استفاده اپراتورها و مراکز تجاری قرار گرفته و بیشترین رضایتمندی را برای کاربرانش داشته است. اما استاندارد جدید که توسط IEEE 802.16 انتشار یافته به احتمال زیاد پذیرش استفاده از این تکنولوژی را تسریع خواهد بخشید، و حوزه استفاده این فن آوری را توسعه خواهد داد.
نکته مهم در شبکه های بی سیم، تأمین امنیت این شبکه ها می باشد به گونه ای که کاربران با اطمینان خاطر به انتقال اطلاعات خود بپردازند. گروه کاری استاندارد IEEE 802.16، برای دوری از اشتباهات طراحی در IEEE 802.11، با ترکیب استانداردهای مختلف، امنیت این سیستم ها را تا حدود زیادی تضمین کرده اند.
در این پایان نامه، ابتدا به تعریف شبکه های کامپیوتری پرداخته و در ادامه شبکه های WiMAX و ساختار امنیتی آن را شرح داده می شود. فصل سوم به تعریف کلی از رمزنگاری اختصاص یافته است. در فصل چهارم، الگوریتم رمزنگاری استاندارد پیشرفته را به طور کامل توضیح داده و در فصل پنجم به توصیف حالت عملیاتی CCM و چگونگی پیاده سازی الگوریتم AES-CCM می پردازیم. فصل ششم، نتیجه گیری کلی از کارهای انجام شده و پیشنهاداتی برای بهبود عملکرد این الگوریتم در شبکه های WiMAX را ارائه می کند.

عملیاتی كه مربوط به كنترل فرآیند باشد اغلب در طبیعت موجود است، چنین كنترل فرآیند “طبیعی” می تواند برای هر عملیاتی كه مشخصه های فیزیكی داخلی را كه برای یك سازمان مهم هستند را تنظیم می كند، تعریف شود.
انسانهای نخستین متوجه شدند كه تنظیم بعضی از پارامترهای محیط خارجی آنها، برای بهبود زندگی بسیار ضروری هستند. این تنظیم می توانست به عنوان “كنترل فرآِیند به صورت مصنوعی” یا به صورت ساده تر به عنوان “كنترل فرآیند” تعریف شود. این نوع از كنترل فرآیند، با بررسی یك پارامتر، مقایسه آن با مقدار مورد نیاز و ایجاد یك اكشن كنترلی برای نزدیك شدن آن پارامتر به مقدار مورد نیاز صورت می پذیرد. یكی از نمونه های اولیه چنین كنترلی استفاده انسان های اولیه از آتش برای تنظیم درجه حرارت محیط اطرافشان بود.
دوره كنترل اتوماتیك فرآیند زمانیكه بشر تنظیم كردن اتوماتیك پروسه ها برای تولید محصولات یا مواد فرآیندی بهتر را آموخت به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت.
كنترل سیستم ها و اتوماسیون در صنایع از قرن 19 میلادی مورد توجه قرار گرفت. با رشد كمی و كیفی صنایع مختلف ، از سالهای 1950 به بعد رشد و پیشرفت چشمگیری پیدا نمود و توانست نقش بسیار اساسی در پیشرفت صنایع مهندسی داشته باشد.
سیستم های كنترل در عمل معمولا پیچیده می باشند و همین امر ایجاب می نما ید كه این سیستم های پیچیده، مورد تحلیل و مدلسازی ریاضی قرار گیرند. در این عمل اصول ریاضی و قواعد مشابهی برای تجز یه و تحلیل، مدلسازی و طراحی سیستم كنترل برای موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و نحوه بررسی دینامیك سیستم ها و اصول طراحی كم و بیش مشابه می باشد و جالب است كه بدانیم اصول طراحی سیستم كنترل برای یك راكتور شیمیایی یا برج تقطیر مشابهت فراو انی با طراحی سیستم كنترل جنگنده های F-16، جمبوجت بوئینگ 747، اتومبیل های سریع مسابقه ای و بیل مكانیكی جمع آوری زباله دارد.

امروزه با توجه به گسترش و پیچیده گیهای روزافزون صنایع نیاز به فراگیری زمینه های مختلف علم و كنترل و طراحی سیستم های كنترل و برطرف سازی نقایص اینگونه سیستم ها بیش از پیش احساس می شود، چرا كه سیستم های كنترل در كارخانجات به خصوص صنایع

 شیمیایی همواره با خطرات و مشكلات عدیده ای از نظر ا یمنی دست به گریبان بوده است و این سیستم ها كه در حكم مغز آن واحد ها می باشند، فرآمین مورد نظر را به قسمت های مختلف ارسال می كنند. واكنش های ناشی از این فرامین و یا تغییرات محیطی بوجود آمده در آن بخش را از طریق سیستم دریافت می نمایند تا فرآمین متناسب را جهت رفع تغییرات و برقراری توازن و تعادل در آن قسمت صادر نمایند. دانستن و كاربرد علم كنترل عامل بسیار مهم در دست یابی به بازده بهینه سیستم های دینامیكی می باشد.

روشهای متعارف مختلف طراحی سیستم كنترل، معمولا روشهای سعی و خطا می باشند، كه در آنها برای استفاده پارامترهای طراحی یك سیستم قابل قبول، روشهای مختلف تحلیل، بطور تكراری مورد استفاده قرار می گیرند. نحوه عملكرد قابل قبول سیستم معمولا بر حسب مشخصه های زمانی نظیر زمان صعود، زمان قرار، حداكثر جهش و یا برحسب مشخصه های فركانسی نظیر حد فاز، حد دامنه و پهنای باند بیان می شود. لیكن با این روش، در مورد سیستم هایی با چند ورودی و چند خروجی كه نیازهای تكنولوژی امروزه را برآورده می نمایند، باید معیارها یا نحوه عملكرد های گوناگونی صادق باشند.
روش جدید و مستقیم طرح چنین سیستمهای پیچیده ای كه كنترل بهینه نامیده می شود، با توسعه كامپیوترهای دیجیتال، امكان پذیر شده است.
هدف سیستم بهینه تعیین سیگنالهای كنترل به طوری است كه در محدودیتها یا قیود فیزیكی صدق كرده و در ضمن نحوه عملكرد یا معیار معینی را حداقل یا حداكثر نماید.
در طرح سیستم های كنترل، هدف نهایی بدست آوردن كنترل كننده ای است كه باعث عملكرد سیستم بطریق مطلوبی شود. معمولا پارمترهای دیگری نظیر وزن، حجم، قیمت و قابلیت اعتماد نیز در طرح كنترل كننده تاثیر داشته و بین مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد و ملاحظات اجرایی باید كم و زیاد نمود. طراح با استفاده از مشابه سازی، تحلیل ریاضی یا روشهای ترسیمی اثرات جاسازی تجهیزات و وسائل فیزیكی مختلف را در سیستم برآورد مینماید.
با روش سعی و خطا، یا یك طرح كنترل كننده قابل قبولی بدست می آیِد و یا طراح نتیجه می گیرد كه مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد، نمی توانند مصداق پیدا كنند.