در این پایان نامه روند طراحی یک تقویت کننده متعادل با نویز پایین در باندX دنبال خواهد شده ، این پروژه شامل دارای چندین ویژگی منحصر به فرد و توام را شامل می شود که عبارتند از :
 

1. طراحی تقویت کننده با ویژگی نویز پذیری پایین .

2. طراحی تقویت کننده با ویژگی پهنای باند وسیع .

3. طراحی تقویت کننده متعادل برای حصول بهره متوسط در باند وسیع .

 
توام بودن ویژگی های فوق در یک مدار تقویت کننده مایکروویو مستلزم طراحی مرحله به مرحله و استفاده از تکنیک های روتین طراحی و در نهایت جهت بهینه سازی پاسخ طراحی بدست آوردن ترکیب مناسبی از نمونه های طراحی می باشد .
 
.1-1   مدارات مایکروویو
 

فرکانس های مایکروویو بصورت قراردادی به فرکانس های 1 تا300GHz اطلاق می گردد یا به عبارت دیگر طول موج های رنج میکرون از نواحی مادون قرمز و نور مرئی را در خود دارد. با توجه به استاندارد
 
سازی انجام گرفته توسط IEEE یک مقیاس بندی در فرکانس های مایکروویو صورت گرفته است و
 
بعنوان نمونه در این پروژه هدف طراحی در باند X می باشد یعنی در رنج فرکانسی 8~12GHz
 
طراحی انجام می گیرد .
 
با پیشرفت تکنولوژی رویکردی در تجهیزات مایکروویو انجام گرفته و استفاده از موجبرها ، خطوط هم محور یا خطوط نواری جای خود را به مدارات مجتمع در فرکانس های مایکروویو داده است که در اینجا به سه دسته از آن اشاره خواهیم کرد :
 
-1   مدارات مایکروویو گسسته. (MDCs) 1  یک مدار گسسته شامل عناصر جداگانه ای است که
 
توسط سیم های هادی به هم وصل می شوند. مدارات گسسته همچنان در سیستم های مایکروویو پرتوان بسیار مفید هستند .
-2   مدارت مجتمع مایکروویو یکپارچه. (MMICs) 2  یک مدار مجتمع مایکروویو یکپارچه
 
متشکل از یک تراشه بلور نیمه هادی واحد است که همه عناصر اکتیو و پسیو و اجزاء اتصالات بر روی آن ساخته و پرداخته می شوند. معمولاً در سیستم های ماهواره ای و رادار هواپیمایی که در آنها به تعداد زیادی مدار مشابه وجود دارد ، کاربرد دارد.
-3  مدارات مجتمع مایکروویو. (MICs)3  مدارات مجتمع مایکروویو ترکیبی از عناصر پسیو و
 
اکتیو هستند که در طی مراحل متوالی نفوذ بر روی یک زمینه نیمه هادی یکپارچه یا هایبرید ساخته می شوند. MMICها دارای چگالی بسیار بالایی هستند یکMIC به صورت هایبرید
 
یا یکپارچه ساخته می شود ، بکارگیری MICها در مدارات دیجیتال و سیستم های نظامی با توان مصرف کم وچگالی بسته بندی کم ، بسیار مفید است.
 
.1-1-1 عناصر مداری مایکروویو .
 
عناصر مداری مایکروویو به دو نوع تقسیم بندی می شوند :
 

1. مدارات عنصر فشرده. عبارت فشرده به معنی غیر متغیر بودن LوC با فرکانس ثابت بودن فاز موج در روی عنصر می باشد. در فرکانس های مایکروویو حجم عناصر فشرده بسیار کوچکتر از مدار معادل گسترده آن است.

 
.2  مدارات خط توزیع شده. عبارت توزیع شده بدین معنی است که پارامتر های R و L و C و
 
G تابعی از از طول خط بوده و مقادیر L و C متغیر با فرکانس هستند.
 
انتخاب عناصر فشرده یا توزیع شده در شبکه های تطبیق تقویت کننده ها بستگی به فرکانس کار دارد.
 
تا باند فرکانسی X ، طول موج بسیار کوتاه است و عناصر فشردة خیلی کوچک نیز تغییر فاز ناچیزی
 
ایجاد می نمایند. درفرکانس کار مدار بالاتر از 20GHz عناصر توزیع شده ترجیح داده می شوند.
 
.1-1-2 تطبیق درشبکه های مایکروویو.
 
اگر امپدانس های بار و منبع با امپدانس های ورودی و خروجی قطعه اکتیو تطبیق نباشد ، برای تطبیق قطب های ورودی و خروجی باید شبکه های تطبیقی طراحی نمود. بطور کلی ، وقتی که اندازة
ضریب انعکاس کوچکتر یا مساوی واحد باشد از نمودار اسمیت معمولی1  برای طراحی مدار تطبیق
 
استفاده می شود و اگر اندازة ضریب انعکاس بزرگتر از واحد باشد از نمودار اسمیت فشرده2 به منظور تطبیق استفاده می گردد.
 
در سیستم های الکترونیکی مایکروویو اگر نتوان مقدار زیادی توان را توسط منبع منفرد تولید نمود و یا توان ورودی فراتر از ظرفیت یک قطعه نیمه هادی منفرد باشد، استفاده از روش های ترکیب توان قابل استفاده خواهد بود که ما در این پروژه بنحوی از یک تقویت کننده متعادل استفاده خواهیم کرد .
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

:
 
در رادارها پالسی، با بالا رفتن فرکانس تکرار پالس رادار، برد غیر مبهم کاهش می یابـد.
 
چنانکه در پروﮊه نیز دیده شد، با افزایش فرکانس تکرار پالس از 1KHz به 50KHz  برد
 
غیر مبهم از 150Km به 3Km کاهش یافت ولی در عوض توانستیم اهدافی با سرعت تـا
 
750m/s را آشکارسازی کنیم. این در حالی است که به ازای فرکانس تکرار پالس اولیـه،
 
ما فقط قادر به آشکار سازی صحیح اهداف با سرعتهای تا 15m/s بودیم! همچنین توانستیم
 
با کم کردن τ، متناسب با افزایش PRF ، قدرت تفکیک را از 3000m به 60m برسـانیم که یک پارامتر مناسب برای آشکارسازی اهداف نزدیک به هم می باشد. همچنـین نشـان دادیم با بالا بردن فرکانس تکرار پالس و افزایش در تعداد پالسهای ارسالی و دریـافتی در
 
طول ارسال یک PRF ، در مقایسه با رادارهای LPRF مقدار بسیار زیادی توان حاصـل شد ، که با استفاده از روشی خاص ، از این پالسهای دریافتی برای بالا بردن نسبت سیگنال
 
به نویز تا 15dB وحتی بیشتر برای PRFهای بالاتر استفاده شد که ایـن امـر مـا را در آشکار سازی بهتر یاری خواهد داد. همچنین نشان دادیم که با تجمـع بـر روی پالسـهای
 
دریافتی در طول ارسال چند PRF می توان باز هم نسبت سیگنال به نویز را افـزایش داد.
 
و فرضا با توجه به زمان ارسال هر PRF اگر هدف ۰۳ برابر این زمان در پتـرن آنـتن
 
رادار ما قرار گیرد برای هر کدام از PRFها می توان تا 10dB نسبت سیگنال به نویز را افزایش داد. و در انتها بحث کلاترها که با بالا بردن فرکانس تکرار پالس می توان اثـرات
 
منفی آنها را بهبود بخشید، ولی با استفاده از چند PRF قادر خواهیم بود تا اثرات آنرا بـه حداقل برسانیم و از طرفی همانطور که نشان داده شد ، توانستیم برد واقعی هـدف را بـا
 
استفاده از PRF های مرتبط با هم از روی مقایسه دریافتیهایشان بدست آوریم.
 

 
در این پروﮊه گردآوری و شبیه سازی روی رادارهای پالسی انجام شده است. رادارهـای پالسی خود به چند گونه تقسیم می شوند که یکی از مهمترین آن تقسیمات ، مربوط به میزان فرکانس تکرار پالس می باشد که به دو و یا سـه دسـته تقسـیم مـی شـوند. دسـته اول
 
LowPRF و دسته دوم Medium PRF و دسته سوم HighPRF ها. در حالت کلی و با در نظر گرفتن دسته اول و سوم ،در میابیم که هرکدام دارای مزایایی هسـتند. مهمتـرین مزیت رادارهای با فرکانس تکرار پالس کم ساده بودن طراحی و برد مبهم زیاد است. ولی در قبال این وضعیت ما دچار مشکلاتی در شناسایی فرکانس داپلر خواهیم بـود و ….. .
 
برای رادارهای با فرکانس تکرار پالس بالا در قبال برد مبهم کم ، ما به شناسایی بهتری از تغییر فرکانس داپلر دست خواهیم یافت . البته این سیستم پیچیده تر است. ولی با توجه بـه آنکه با بالا رفتن فرکانس تکرار پالس می توان چرخه کار را کاهش داد ، لذا پدیده اخفـاﺀ کمتر پیش می آید از طرف دیگر چنانکه در فصل دوم هم نشان داده شـده ، بیشـینه بـرد رادار با توان میانگین نسبت مستقیم دارد که سبب می شود به نسبت رادارهای LowPRF
 
، توان میانگین بیشتری در رادارهای HighPRF انتقال یابد و این خود سبب بـالا رفـتن نسبت سیگنال به نویز و برد آشکار سازی رادار می شود. اما برد مبهم کـم ایـن گونـه
 
رادارها این مزیت را از بین می برد. لذا می توان با ترکیب چند (Multi PRF) PRF که نزدیک به هم هستند و بر هم قابل قسمت نیز نمی باشند ، برد مبهم رادار را افزایش داد که این کار سبب پیچیده تر شدن هرچه بیشتر رادار می شود ولی در قبال این پیچیدگی ما هـم قادر به آشکارسازی هرچه بهتر فرکانس داپلر هستیم ، برد مبهم رادار زیاد مـی شـود و
نسبت سیگنال به نویز نیز افزایش می یابد و …. . مقایسه کامل بین رادارهای LowPRF
 
وHighPRF در فصل ۳ ارائه شده است.
 
 
فصل اول
 
بررسی معادله رادار:
 

 
به طور کلی با استفاده از معادله رادار می توان حداکثر برد رادار را بدست آورد. حداکثر برد رادار بر حسب پارامترهای رادار به صورت زیر بدست می آید.

 
که در آن :
 
= Pt توان ارسالی بر حسب وات؛
 
= G بهره آنتن؛
 
= Ae سطح موثر آنتن بر حسب متر مربع؛
 
=σ سطح مقطع راداری هدف بر حسب متر مربع؛
 
= Smin حداقل توان سیگنال قابل آشکار سازی بر حسب وات؛
 
از پارامترهای فوق تمام گزینه ها به جز سطح مقطع راداری هدف ، تقریبا دراختیار طراح رادار است. معادله رادار نشان می دهد که برای بردهای زیاد ، توان ارسالی باید زیاد باشد

 
و انرﮊی تششع شده دریک شعاع باریک متمرکز باشد به معنی اینکه بهره آنتن زیاد باشد و گیرنده نسبت به سیگنالهای ضعیف حساس باشد.
 
در عمل برد محاسبه شده از یک چنین معادله ای شاید به نصف هم نرسد! علت آن است که پارامترها و تضعیفات بسیاری بر سر سیگنال منتشر شده قرار خواهند گرفت کـه مقـدار بسیاری از توان ارسالی را تلف خواهد کرد و ما در ادامه به این پارامترهاو پارامترهـای ارائه شده در فرمول فوق می پردازیم تا به یک مقدار توان مناسب بـرای ۰۵۱ کیلـومتر برای رادار موردنظر برسیم.
 
البته اگر تمام پارامترهای موثر در برد رادار معین بودند ، پیش بینی دقیـق از عملکـرد رادار امکان پذیر بود ولی در واقع اکثر این مقادیر دارای ماهیت آماری می باشند و ایـن کار را برای یک طراح رادار بسیار سخت می کند. پس به ناچار همیشه یک مصالحه بین آنچه که انسان می خواهد و آنچه عملا با کوشش معقول می توان بدست آورد لازم اسـت، که این مطلب به طور کامل در طول این فصل حس خواهد شد.
 
البته اطلاعات کامل و مفصل در مورد این عوامل خارج از محدوده این پروﮊه می باشد .
 
لذا ما به اندازه ای و نه عمیق بر بعضی از مهمترین این عوامل خـواهیم پرداخـت و در نهایت یک معادله را که شبیه به معادله ۱-۲ است ولی پارامترهای زیادی بـه آن اضـافه شده است را ارائه خواهیم کرد که با استفاده از آن فرمول می توان مقـدار نهـایی تـوان ارسالی برای برد مورد نظر را محاسبه کرد.
 
۱–۱) حداقل سیگنال قابل آشکار سازی:
 
توانایی گیرنده رادار برای آشکارسازی یک سیگنال برگشتی ضعیف ، توسط انرﮊی نـویز موجود در باند فرکانسی انرﮊی سیگنال محدود می شود. ضعیف ترین سیگنالی که گیرنـده
 
می تواند آشکار نماید ، حداقل سیگنال قابل آشکار سازی یا آسـتانه (Threshold) نامیـده
 
می شود. تعیین مشخصه حداقل سیگنال قابل آشکار سازی معمولا به علت ماهیت آماری آن و بخاطر فقدان معیاری بسیار مشکل است.
 
آشکار سازی بر اساس ایجاد یک سطح آستانه در خروجی گیرنده اسـت. اگـر خروجـی گیرنده بیشتر ازآستانه باشد ، فرض می شود که سیگنال وجود دارد و در غیر این صورت سیگنال آشکار نشده نویز می باشد. به این روش آشکار سازی آستانه ای گویند. خروجـی یک رادار نمونه را برحسب زمان ، اگر به صورت شکل ۱-۱ در نظر بگیـریم ، پـوش سیگنال دارای تغییرات نامنظمی است که در اثر تصادفی بودن نویز حاصل می شود.
 
شکل ۱-۱) سیگنال دریافتی در مجاورت نویز
 
اگر در نقطه A در این شکل دامنه بزرگی داشته باشیم و این دامنه از پیکهـای نویزهـای مجاور بیشترباشد،می توان آنرا بر حسب دامنه آشکار ساخت.اگر سطح آشکار سـازی را بالا ببریم ممکن است احتمال آشکار سازی پایین بیاید کما اینکه در آینده نیز به این نتیجـه
 
خواهیم رسید. برای مثال اگر در نظر بگیرید که نقاط B وC نیز سیگنال ارسالی از یـک هدف واقعی باشند ، در این صورت ممکن است بالا بردن سطح آشکار سـازی مـانع از بدست آمدن اطلاعات درست شود و اگر سطح آشکار سازی را برای بالا بـردن احتمـال آشکارسازی پایین ببریم در این صورت احتمال خطا بالا می رود. یعنی ممکن است جـایی
 
نویز بجای سیگنال واقعی آشکار سازی شود.انتخاب سطح آستانه مناسب یـک مصـالحه است که بستگی به این موضوع دارد که اهمیت یک اشتباه در هر یک از موارد (۱) یعنی از دست دادن یک هدف که وجود دارد و یا (۲) نشان دادن اشتباهی یک هدف که وجـود ندارد ، چقدر است.
 
فرض کنیم که پوش سیگنال شکل مورد نظر خروجی فیلتر تطبیق شده باشـد.یـک فیلتـر تطبیق شده به شکلی عمل می کند که نسبت پیک سیگنال خروجی بـه متوسـط نـویز را حداکثر کند. فیلتر تطبیق شده ایده ال عملا موجود نیست ولی می توان در عمل تا حـدودی سیستم را به آن نزدیک کرد.این چنین فیلتری برای راداری که پـالس مسـتطیل شـکل را
 
ارسال می کند ، دارای پهنای باند B است که برابر معکوس τ ، یا زمان ارسال سـیگنال در طول یک پریود ، می باشد. خروجی سیگنال از یک فیلتر تطبیقی دارای شـکل مـوج ورودی نمی باشد.
 
نسبت سیگنال به نویز لازم برای آشکارسازی مناسب، یکی از پارامترهای مهم اسـت کـه برای محاسبه حداقل سیگنال قابل آشکارسازی لازم است مشخص گردد.به طور کلی تصمیم گیری در این مورد بر اساس اندازه گیریهایی در خروجی ویدئو انجام می شود ، ولی ساده
 
تر است حداکثر نسبت توان سیگنال به نویز در خروجی تقویت کننده IF مـد نظـر قـرار گیرد.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

:
 
دراین پایان نامه یک تکنیک موثر بر مبنای سیستمهای عصبی- فازی برای کنترل چراغهای راهنمایی و بر اساس پردازش هوشمند تصاویر ترافیکی دریافتی از دوربینهای نصب شده در یک تقـاطع ایزولـه، ارائـه شـده است. هدف از کنترل ترافیک در خیابانهای منتهی به یک تقـاطع ایزولـه آن اسـت کـه در یـک بـازه زمـانی مشخص، از ایجاد اشباع در هریک از بازوها جلوگیری کرده و همچنـین بتـوان زمـان انتظـار وسـایل نقلیـه در پشت چراغ قرمز را به حداقل رساند تا نهایتا ترافیکی روان و مطلوب، همراه بـا ایمنـی در سـطح تقـاطع ایجـاد گردد. به این منظور قوانین فازی مدل کننده تقاطع ایزوله که ساختار کنترلر فازی را تشکیل دادهاند، بر مبنـای درجه اشباع که نشان دهنده میزان تقاضا به ظرفیت هریـک از ورودیهـای تقـاطع میباشـد، طراحـی شـدهانـد.
 
اساس کار، بر استفاده از شبکه عصبی RBF١، به همراه یک روش پیشنهادی آموزش مبتنـی بـر فـازی خواهـد بود. در الگوریتم یادگیری 2FHLA، علاوه بر تعیین وزنهای ارتباطی بین لایه مخفـی و خروجـی، پارامترهـای لایه RBF شامل تعداد نرون، مرکز نرون و عرض آن نیز در طول فرایند آموزش تعیین میگردند. مقادیر اولیه پارامترها با استفاده از منطق فازی و روشهای خوشه یابی فازی و به کمک تکنیک 3FCM به دست مـی آینـد.
 
همچنین از میزان تعلق هر الگوی ورودی به خوشهها و فاصله الگو تا مرکـز هـر خوشـه جهـت محاسـبه میـزان عدم شباهت استفاده شده وسپس این فاصله مینیمم میگـردد. بـرای تعیـین مقـادیر نهـایی پارامترهـا و وزنهـای ارتباطی، از ترکیب روشهای 4LLS و گرادیان5 به عنوان روش بهینهسازی استفاده میشود. نتایج شبیهسازی بر روی بانک اطلاعاتی موجود و مقایسه نتایج کاربرد این الگوریتم با سـایر روشـهای کلاسـیک کـه در کنتـرل تقاطعهای ایزوله معمول هستند، نشان دهنده میزان قابلیت این تکنیک می باشد.
 
 
کلمات کلیدی: پردازش تصویر، تقاطع ایزوله، شبکه عصبی، کنترل ترافیک، کنترل فازی
 

 
امروزه با افزایش سریع کلان شهرها و افزایش تعداد خودروها، اهمیت داشتن مدیریت ترافیک موثر و کارآمد بر کسی پوشیده نیست. تـاکنون روشـهای کنتـرل ترافیـک بیـشتر مبتنـی بـر روشـهای کنترلـی کلاسیک بوده است که با مسائلی همچون سطح پایین هوشمندی در مواجه با شرایط پیچیـده ترافیکـی و عدم مدلسازی مناسب، مواجه میباشند. در این پایان نامه سعی برآن است کـه بـا بـه کـارگیری تکنیـک آموزشی FHLA که بر مبنای شبکههای عصبی RBF و روش خوشه یابی فـازی عمـل مـینمایـد، نـوعی کنترل هوشمند برای تنظیم پارامترهای یک تقاطع ایزوله ارائه شود، به طوری کـه در نهایـت بـه کـاهش تاخیر وسایل نقلیه در عبور از تقاطع و جلوگیری از ایجاد اشباع در هر یک از ورودیهـای تقـاطع منتهـی گردد. به این منظور برای جمع آوری اطلاعات آماری از سطح تقاطع، برای ارزیابی وضعیت ترافیکی در هر لحظه، از روشهای پردازش تصاویر حاصل از دوربینهای نصب شده در تقاطع ایزوله، استفاده شده است. در این پایان نامه و در فصل اول کلیاتی راجع به روشهای مختلف کنترل ترافیک، و تحقیقات صـورت گرفتـه در این زمینه ارئه شده است. در فصل دوم به معرفی نظریه جریان کنترل ترافیـک و روابـط حـاکم بـر آن پرداخته شده است. فصل سوم به معرفی مختصری از اصول کنتـرل فـازی و برخـی از روشـهای آموزشـی شبکههای عصبی و معرفی کنترل کنندههای نرو- فازی اختصاص دارد. در فـصل چهـارم، ارائـه الگـوریتم پیشنهادی FHLA و روش پیادهسازی آن صورت میپذیرد و در فصل پنجم به بررسی روشهای اسـتخراج اطلاعات آماری ترافیک از تصاویر ویدئویی پرداخته میشود. در فصل ششم کنترلر نـرو- فـازی طراحـی و پس از شبیه سازیهای لازم در محیط برنامـه نویـسی MATLAB، تـاثیر بـه کـارگیری کنتـرل کننـده هوشمند با استفاده ازتکنیک FHLA و به کارگیری نوعی کنترل کلاسیک پیش زمانبندی شده، بر میزان سطح تاخیر و سطح اشباع ورودیهای تقاطع بررسی و مقایسه شده است.فصل هفتم نیز بـه ارائـه نتیجـه گیری وچند پیشنهاد اختصاص دارد.
 
کلیـات
 
فصل اول: کلیات
 
(1-1 هدف
 
امروزه با افزایش سریع کلان شهرها، افزایش تعداد خودروهـا، افـزایش بهـای سـوخت، مـساله محـیط زیست، استفاده مفید از ظرفیت جادههای موجود و…، اهمیت داشتن مدیریت ترافیک موثر و کارآمد بر کـسی پوشیده نیست.
 
در گذشته طراحان ترافیک تنها به نحوه حرکت وسایل نقلیه، به طـوری کـه در تقاطعهـا تـصادفی رخ ندهد، به عنوان مساله اصلی در مدیریت ترافیک توجه داشتند. امروزه مسائل عمده دیگـری نیـز مـورد توجـه میباشد که از جمله میتوان به کاهش تاخیر، کاهش توقفات، کاهش مصرف سـوخت، کـاهش طـول صـفهای پشت چراغ قرمز، حذف اثرات نویز، افزایش توجه به مسائل عابران پیاده وحرکت وسایل نقلیه سـنگین، اشـاره نمود. تاکنون روشهای کنترل ترافیک بیشتر مبتنی بر روشهای کنترلی کلاسیک بوده است. در این روشـها بـا استفاده از روشهای آماری و منحنیهای به دست آمده تجربی و نهایتا با تخمین برخی از متغیرهای مـوثر بـر ترافیک سعی بر آن است که پارامترهای مورد نظر درآن سطح خـاص کنترلـی، بـه گونـهای مطلـوب تنظـیم شود.[4]
 

تاکنون در جهت رفع این نیاز سیستمهای کنترل ترافیک متعددی توسط مراکز حمل ونقل کشورهای مختلف توسعه یافتهاند که تا حدی پاسخگوی نیازهای موجود بوده است. البته این حد پاسخگویی سیستمهای کلاسیک در ازای پیچیدگیهای بالای ساختار (شامل بخشهای کنترل، مخابرات و کامپیوتر) و هچنین حجـم بالای هزینههای پیاده سازی، (به علت تجهیزات به کار رفته) و نگهداری به دست آمدهاند. از دیدگاه کنترلـی، سیستمهای کلاسیک موجود از الگوریتمهای مختلف برنامه ریزی ریاضی (از جمله الگوریتمهای برنامـه ریـزی خطی صحیح و الگوریتمهای برنامه ریزی دینامیکی) استفاده میکنند که خود معمولا مشکلات متعددی مانند حجم بالای محاسباتی و مشکل پیادهسازی را به دنبال دارند. همچنین از جمله نواقص مطرح شده در کنتـرل سنتی ترافیک میتوان به مسائلی همچون برخورداری از سطح پایین

 هوشمندی در مواجه بـا شـرایط پیچیـده ترافیکی، عدم مدلسازی مناسب و واقع بینانه از ابهامات موجود در بحث کنتـرل ترافیـک (تعیـین پارامترهـا و مدلسازی رفتار رانندگان و عابران پیاده)، عدم وجود ویژگی خود سازماندهی، در طراحی استراتژیهای ترافیک، غیر قابل پیش بینی بودن شرایط ترافیکی حتی برای چند لحظه آینده و عدم دسترسی به جزئیات ایجاد شده مانند تعیین نوع خودرو و یا تغییرات سرعت آنها، اشاره نمود.

 
سیستمهای مورد بررسی در کنترل ترافیک میتوانند شامل موارد زیر باشد :[5]
 
-1 کنترل تقاطع ایزوله: کنترل جریان ترافیک تقاطع مجهز به چراغ بـدون در نظـر گـرفتن تـاثیر جریانهـای ترافیکی تقاطهای مجاور. .(isolated intersection control)
 
-2 کنترل تقاطعهای شریانی با شبکه باز: کنترل تعدادی تقاطع مجهز به چراغ وابسته به یکدیگر در طول یک شریان اصلی که وضعیت ترافیکی هریک بر تقاطع مجاور تاثیر دارد. (arterial intersection control)
 
-3 کنترل گسسته: کنترل روی تمام تقاطعهای مجهز به چراغ درکل شبکه شهری و یا بخشی از آن.
 
-4 کنترل ترافیک بزرگراه: کنترل روی جریان مسیرهای ورودی و مسیرهای خروجی با هدف کنترل ترافیـک روان در مسیر اصلی. (expressway control)
 
-5 کنترل عابران پیاده: کنترل عبور پیاده از خیابان با هدف تامین امنیت و کاهش زمان انتظـار.( pedestrian (control
 
اصولا سه نوع روش کنترلی برای تقاطعها مورد استفاده میباشد:
 
-1 کنترل زمان ثابت (fixed-time) :در این روش کنترلی، زمان تغییر چراغها از پیش تعیین شده و هیچگونه انعطافی در برابر شرایط ایجاد شده مانند وقوع تصادفات، ایجاد شـرایط خـاص مثـل تعطیلـی مـدارس، عبـور آمبولانس و… ندارد.
 
-2 کنترل از پیش زمانبندی شده : (pre-time control) در این نوع کنترل بر اساس الگوهای متعددی که از وضعیت یک خیابان به دست آمده است، زمانبندی چراغها صورت میپذیرد. مثلا در هر ساعت خاصی از شبانه روز مانند ساعات تعطیلی مدارس یا ساعات پیک تردد، مدت زمان سبز وقرمز بودن چراغها به گونهای متناسب تنظیم میشود، اما باز هم در برابر شرایط اضطراری غیر قابل انعطاف هستند.
-3 کنترل هوشمند : (intelligent control) در این نوع کنترل تغییر وضعیت چراغها کاملا به شرایط موجود و میزان درخواست بار ترافیکی بستگی دارد.
با مطرح شدن کنترل هوشمند در مهندسی کنترل و موفقیت این روشها در سیستمهای عملی، کاربرد روشهای کنترل هوشمند درمبحث ترافیک نیز مطرح گردیده است.
 
به دلیل ویژگیهای خاص سیستم کنترل ترافیک شهری و از آنجا که رفتارهای پیچیده انسان از عوامـل موثر بر شرایط ترافیکی ایجاد شونده در این سیستم میباشد، کاربرد روشهای هوشمند کنترل به جای روشهای سنتی ضروری به نظر میرسد. به طور عمده مسائل اصلی در کنترل چراغ راهنمایی در یک تقاطع ایزوله توجه به کاهش تاخیر وسایل نقلیه و کاهش میزان توقفات و همچنین افزایش ظرفیت خیابانها میباشـد. در میـان ابزارهای مختلفی که برای برقراری ایمنی راه و حفظ نظام در جریان ترافیک موجود میباشد، ماننـد تابلوهـای راهنمایی، خط کشی ها، و سایر ابزار و وسایل نصب شده در خیابانهـا، موجـود میباشـد، زمانبنـدی چراغهـای راهنمایی برای کمینه کردن تاخیر و افزایش ظرفیت تقاطعها در منطق کنتـرل کـاربرد فراوانـی دارد. دریـک تقاطع ایزوله دو حالته که در این طرح مورد بررسی میباشد، تنها با دو فاز عملیاتی کار میشود، وقتی که چراغ در دو خیابان روبرو به هم سبز باشند، در دو خیابان مجاور قرمز میشود و برعکس. در یک کنترل هوشمند، بر اساس میزان درخواست ترافیکی در خیابان مورد کنترل، تغییرات چراغ و رفتن به فاز دیگر، صورت میگیـرد و مدت زمان مناسب برای سبز بودن یک چراغ تعیین میشود.
 
با توجه به قابلیتهای متنوع روشهای هوشمند (شامل هوش مصنوعی , منطق فازی و شبکه عصبی)، به ویژه در پوشش دهی و پاسخگویی مناسب به موارد فوق، پیشنهاد استفاده از روشهای هوشمند، جهت پوشش دهی مشکلات فعلی، به عنوان یک راه حل جدید مطلوب خواهد بود. با توجه بـه قابلیتهـای متنـوع روشـهای هوشمند انتظار میرود که روشهای فوق در حوزههای مختلف کنترل ترافیک شامل بـرآورد وتعبیـر و پـردازش اطلاعات مختلف جمع آوری شده، برخورد و مدلسازی مناسب پارامترها و شـرایط مـبهم موجـود در پروسـه کنترل، پیشگویی آینده، افزایش قدرت یادگیری سیستم و بالاخره افزایش هوشمندی سیستم، بسیار پر کاربرد بوده و نتایج قابل قبولی را به دنبال خواهد داشت.
 
در این پروژه پس از شناخت و تحلیل روابط حاکم بر متغیرهای ترافیکی، درجه اشباع هـر ورودی کـه نشان دهنده نسبت میزان درخواست بار ترافیکی به میزان ظرفیت آن ورودی میباشد، به عنوان پارامتر ورودی کنترل کننده در نظر گرفته شده و با روشهای مبتنی بر بینایی ماشین اندازه گیری میشود. کنتـرل کننـده در هر مرحله نمونه برداری و در پایان زمان سیکل جاری، وضعیت همه ورودی را ارزیابی کرده و طـول چرخـه و طول زمان سبز اختصاص داده شده به هریک از خیابانها را در مرحله بعدی تعیین میکند تـا درجـه اشـباع در همه ورودی نسبتا یکسان و در سطح مناسبی قرار بگیرد. پس از طراحی ساختار قوانین کنترل کننده براساس پارامترهای فازی، الگوریتم آموزش مربوط به شبکه عصبی اجرا میگردد.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

مهندسی توزیع یکی از شاخههای مهندسی قدرت میباشد وکارشناسان این بخش به تجزیه تحلیل بخشی از سیستم قدرت بنام بخش توزیع1 میپردازد. این بخش از سیستم قدرت، انرژی الکتریکی را پس از تولید در نیروگاهها در بخش تولید2 و انتقال از طریق خطوط انتقال3 ، در سطوح ولتاژ معینی دریافت و پس از تبدیل به سطوح ولتاژ مورد نیاز مصرف کنندگان، در اختیار آنها قرار می دهد. در این بخش ضمن بررسی آماری تلفات شبکههای قدرت و سهم شبکههای توزیع از کل تلفات به روشهای کاهش تلفات اشاره کرده ونهایتاً بازآرایی شبکه توزیع را به عنوان ابزاری کارآمد جهتکاهش تلفات معرفیخواهیم کرد.
 
میزان تلفات انرژی الکتریکی در شبکه قدرت ایران چهار برابر متوسط جهانی است و ارزش برقی که در خطوط انتقال دنیا به هدر میرود، سالانه حدود 61 میلیارد دلار برآورد میشود و به عبارتی هر سال در حدود 1225میلیارد کیلووات ساعت از انرژی الکتریکی مصرفی در دنیا معادل 8/8 درصد از انرژی الکتریکی مصرفی به دلیل تلفات به هدر میرود. میزان تلفات انرژی الکتریکی در شبکه انتقال و توزیع در مناطق وکشورهای مختلف بسیار متفاوت است که این امر متاثر از وجود اختلاف در سیاستهای ملی این کشورها در بخش صنعت برق است. براساس آمار رسمی موجود در پایگاه اطلاعاتی شرکت توانیر، در سال 1385 میزان 192196 گیگاوات ساعت برق در نیروگاههای کشور تولید شد که میزان تلفات انرژی در خطوط انتقال و توزیع ایران %20 از این مقدار میباشد. این در حالی است که بسیاری از کارشناسان

 میانگین تلفات برق در دنیا را شش الی هشت درصد بیان کردند، در حالی که در ایران این میزان بسیار بالاتر از حد معمول است و در برخی از نقاط کشور مانند خوزستان، میزان تلفات انرژی حدود %37 گزارش شده است. بنابراین میتوان گفت که تلفات انرژی الکتریکی در ایران چهار برابر دیگر نقاط جهان میباشد. همچنین براساس این آمار، %16/6 از میزان تلفات انرژی الکتریکی درشبکههای توزیع و %4 نیز مربوط به بخش انتقال است. به عبارتی هزینه این میزان تلفات انرژی برابر با هزینه ساخت یک نیروگاه 500 مگاواتی میباشد.[6] آمارها نشان میدهند که میانگین تلفات شبکه توزیع برق ایران بین % 6/42 مربوط به استان سمنان ، تا % 34/23 مربوط به شهرستان اهواز ، متغیر است و این یعنی از انرژی ورودی به منطقه خوزستان فقط % 60 آن در اختیار مشترکان قرار گرفته و بقیه تلف میشود. این در حالی است که بر اساس این آمار رسمی تلفات در کرهجنوبی % 5/7 و در تایلند %11 بوده است. با در نظر گرفتن متوسط سالانه پیک مصرف برق در سال 86 که نزدیک به 32 هزار مگاوات است، در صورت وجود 20 درصد تلفات انرژی برق در کشور بیش از شش هزار مگاوات از آن در ساعات اوج مصرف به هدر میرود. همچنین با توجه به آمار تلفات انرژی در سیستمهای انتقال و توزیع، ارزش کل این تلفات را میتوان

 
بیش از 61 میلیارد دلار تخمین زد که این حالت به نوبه خود باعث افزایش هزینههای تولید و در نتیجه قیمت نهایی برق مصرفی میشود.[6] این شرایط به ویژه در لحظات پیک بار شبکه از اهمیت بیشتری برخوردار است، چرا که در این لحظات تلفات سیستم انتقال و توزیع در بالاترین حد خود قرار خواهد داشت. این تلفات ناچار سیاستهای فعلی را به توسعه روزافزون اما غیرمنطقی شبکه سوق میدهد که در واقع این امر، ضمن افزایش میزان تلفات و پیری تجهیزات شبکه، منجر به تولید مقادیر فراوان آلایندههای زیست محیطی و معایب حاصل از آن میشود. پس باید فکری اساسی و علمی برای جلوگیری از اتلاف سرمایههای کشور به جهت این میزان تلفات انرژی اندیشیده شود.
 
برای کاهش تلفات در شبکه های توزیع روشهای مختلفی وجود دارد که در تحقیقات اخیر انجام شده در کشور کانادا، نسبتسود به هزینه هریک از روشهایموجود بدست آمده است. نتیجه این تحقیقات در جدول (1-1) ارائه شده است.
 
جدول -1- 1 نسبتهای سود به هزینه در روشهای مختلف کاهش تلفات[6]
 

 
با توجه به جدول((1-1 مشاهده می شود که دو روش مدیریت بار ترانسفورمرهای توزیع و بازآرایی بالاتریننسبت سود به هزینه را میدهند. مدیریت بار ترانسفورمرها با پیاده کردن اتوماسیون ایستگاههای توزیع به دست می آید. از طرفی با پیاده کردن اتوماسیون ایستگاههای توزیع امکان اعمال بازآرایی شبکه نیز فراهم میشود. بازآرایی شبکههای توزیع در دو سطح فشار متوسط و فشار ضعیف مطرح میباشد. واضح است که میتوان بازآرایی شبکههای توزیع در سطح فشار ضعیف را نیز به عنوان بخشی از مدیریت بار ترانسفورمر به حساب آورد.
 
 
مطالعه شبکه توزیع در بحث تلفات، بواسطه تمامی دلایل آماری موجود در این بخش به شدت حیاتی جلوه میکند و با توجه به شاخصهای موجود در بحث روشهای کاهش تلفات میتوان گفت که بازآرایی شبکه توزیع به عنوان ابزاری کارآمد در این رابطه نیازمند مطالعه دقیقتر برای دریافت جنبههای کاربردی در شبکههای توزیع خواهد بود.
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 
با اینکه سعی و تلاش کلیه مسئولین شبکههای برقرسانی در کاهش تلفات میباشد، اما درصد قابل توجهی از توان و انرﮊی تولیدی نیروگاهها در حدفاصل تولید تا مصرف به هدر میرود که حدود ٨٠ درصد
 
این تلفات سهم خطوط انتقال و توزیع نیرو میباشد.
 
گرچه محاسبه تلفاتتوان و انرﮊی ظاهراﹰ کار سادهای به نظر می رسد اما در عمل تغییرات مقاومت و
 

جریان عبوری از هادیها باعث میشود که حتی استفاده از رابطه ساده R.I 2 که برای محاسبه تلفات توان بکار گرفته میشود به راحتی عملی نباشد چون در این رابطه R و I هر دو متغیر بوده و مضافاﹰ به اینکه مقاومت R ضمن اینکه به درجهحرارت محیط وابسته میباشد، به مقدارI نیز ارتباط دارد یا به عبارت دیگر

 
حتی اگر درجهحرارت محیط ثابت در نظر گرفته شود باز هم نوساناتI تغییراتR را در پی خواهد داشت، که این وابستگی باعث پیچیدگی محاسبه تلفات توان در خطوط انتقال و توزیع نیرو میگردد. محاسبه تلفات انرﮊی ضمن اینکه مشکلات مشابه تلفات توان را دارا میباشد به تغییرات جریان در طول شبانهروز، هفته،… نیز وابسته میباشد که در نتیجه بر مشکلات محاسبات افزوده میگردد، لذا لازم است از طریق مدلسازیهای مختلف نسبت به رفع این کاستیها اقدام نمود. ]١[
 
۱-۲ تلفات توان
 
تلفات توان یا قدرت در یک خط انتقال یا توزیع نیرو که مقاومت هادیهای هر فاز آنR و جریان عبوری از آنها I باشد، از طریق رابطه ساده زیر بدست میآید:
 
(١-١)                                                                                                                     PL = 3 R.I 2
 
مسلماﹰ در صورتی که مقادیر جریان و مقاومت هادیها در دست باشند محاسبه تلفات توان کار سادهای است، اما در عمل تغییرات شرایط محیطی سبب میشوند تا مقاومت هادیها نیز دچار تغییر شوند، لذا پرسشی که در اینجا مطرح میگردد این است که:
 
مقاومت هادیها باید برای چه درجهحرارتی محاسبه گردد؟
 
در خطوط انتقال و توزیع نیرو که درجهحرارت هادیها تحت تأثیر درجه حرارت محیط، تابش مستقیم خورشید و جریان الکتریکی عبوری از آن، تغییر میکند، تا حدودی نمیتوان به سادگی به این پرسش پاسخ داد، چون اگر درجهحرارت محیط و افزایش درجه هادیها تحت تابش مستقی م خورشید در دست باشد، محاسبه تأثیرگذاری جریان عبوری از هادیها در مقدار مقاومت آنها قدری مشکل است، بنابراین لازم است قبل از ارائه مدلهای مناسب جهت محاسبه تلفات توان و انرﮊی در خطوط انتقال و توزیع نیرو این
 
عوامل و تاثیر آنها در تلفات انرﮊی مورد بحث و بررسی قرار گیرد. ]٢[
 
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)