وبلاگ

1-1- تکامل شبکه های نوری
در دهه گذشته بحث شبکه های رشد قابل توجهی در ارسال حجم اطلاعات داشته اند. با توسعه اینترنت بیشتر مردم با کلیک کردن روی یک دکمه، اطلاعات سودمند فراوانی را به دست می آوردند. این تحول عظیم بسیاری از فرصت های جدید در شبکه مثل تقاضای سریع مردم، کاربردهای بهتر و سرویس های مختلف را به وجود می آورد.
توسعه سریع اینترنت و در هر صورت افزایش تقاضا برای اطلاعات چند رسانه ای محققان را بر آن داشته تا روی محدودیت های شبکه های ارتباطی و کامپیوترها به سرعت کار کنند.
به منظور توسعه ظرفیت بالا برای شبکه ها یکی از نیازهای اساسی توانایی رشد و افزایش پهنای باند مورد نیاز می باشد به طوری که نیاز به تقویت و افزایش حجم اطلاعات در مقیاس شبکه های کنونی احساس می شود.

شبکه های نوری یک انتخاب منطقی برای تقاضاهای ارتباطی آینده هستند. خطوط فیبر نوری پهنای باند بسیار زیادی در حدود 25THz را ارایه می دهد. روشی که این رشد را در استفاده مناسب از پهنای باند و افزایش حجم اطلاعات به وجود می آورد روش مالتی پلکس تقسیم

 طول موج (WDM) می باشد. در شبکه های WDM کانال ها به وسیله تقسیم پهنای باند به تعدادی طول موج یا باندهای فرکانسی به وجود می آیند. طوری که پس از تقسیم بندی پهنای باند به باندهای فرکانسی هرکدام از کانال ها با بیشتری نرخ بیت قابل دسترسی هستند. برای اینکه بتوانیم از این پهنای باند با یک روش مناسب استفاده کنیم نیاز به ایجاد ساختارهای انتقال کارآمد و ایجاد پروتکل های پایه ای براساس وضعیت تکنولوژی قطعات نوری از نظر صنعتی می باشد.

شکل 1-1 روش های مختلف تکامل انتقال نوری را نشان می دهد.
اولین تولیدات شبکه ای ساختار شبکه های نوری شامل لینک های WDM نقطه به نقطه می باشد. بنابراین شبکه های شامل چند لینک نقطه به نقطه، همه ارتباطات داخل هر گره از یک ورودی فیبر از نور به الکترونیک تبدیل می شوند. که در نهایت همه ترافیک خروجی از الکترونیک به نور تبدیل شده و روی فیبر خروجی ارسال می شوند.
دومین نسل تولیدات ساختار شبکه ای نوری روی مالتی پلکس پیاده و سوار طول موج (WADM) استوار شده است. در این شرایط ترافیک در محل های طول موج می تواند پیاده و سوار شود. WADM ها روی کانال های انتخاب شده در فیبر عمل کرده و اجازه می دهد سایر طول موج ها دست نخورده عبور کنند. به طور کلی تعداد طول موج های ترافیکی عبور داده شده بیشتر از ترافیک پیاده شده در یک گره خاص می باشد. با استفاده از WADM و پیاده کردن طول موج هایی که در مقصد نهایی گره جاری باید استفاده شوند و اینکه اجازه بدهیم به سایر طول موج ها و ترافیک عبور داده شوند می توانیم هزینه کل استفاده شده در شبکه را کاهش دهیم.

:
هنگامی که تقطیر برای جدا کردن یک مخلوط انتخاب می شود. این جداسازی می تواند توسط روش های مختلفی انجام شود. تعداد زیادی از فاکتورهای که برای طراحی فرآیند مهم هستند، مانند ایمنی، هزینه های عملیات، انرژی مصرفی، امکان انجام به صورت عملی، وجود دارد. انتخاب مناسب ترین سیستم کنترل تقطیر می تواند مشکل باشد. در بسیاری از موارد ما با در نظر گرفتن موضوعات مختلف یک انتخاب، انجام می دهیم.
در صنعت شیمی و نفت طبق یک گزارش (Rush,1980) در حدود 40-25% انرژی مورد استفاده قرار می گیرد و به طور تخمینی 15-10% انرژی بیش از حد مجاز توسط برج های تقطیر مصرف می گردد. بنابراین پتانسیل برای صرفه جویی در مصرف انرژی وجود دارد و طراحی سیستم های برج تقطیر با راندمان خوب در مصرف انرژی، در هزینه کل پلانت تاثیر بسزایی دارد.
هر جداسازی نیاز به کار و انرژی را افزایش می دهد. در برج های تقطیر کار مورد نیاز به طور غیرمستقیم در طول گرم کردن خوراک و جوش آور و سرد کردن کندانسور مورد استفاده قرار می گیرد. برای مخلوط های چند جزیی به منظور بدست آوردن یک جداسازی با خلوص بالاتر، معمولا از برج های تقطیر سری که به روش جداسازی مستقیم و یا جداسازی غیرمستقیم عمل می کنند، استفاده می گردد. ما طراحی ساختار کنترل را بر روی برج های تقطیر سری MEDC انجام می دهیم. چیدمان MEDC پتانسیل این را دارد که تا میزان قابل توجهی بسته به نوع چیدمان، ترکیب خوراک و مسایل جداسازی، که چگونگی بالانس را در برج های MEDC معین می کنند، در انرژی صرفه جویی نماید چندین مطالعه کنترلی در این رساله برای کنترل MEDC برای یک جداسازی باینری یا ترنری آورده شده است.
این مطالعه شامل پیدا کردن متغییرهای مناسب اصلاح شده و کنترل شده، و ورودی های اصلاح شده و جفت کردن آنها برای طراحی ساختار کنترل، براساس رویه اریه شده در فصل سوم و همچنین انتخاب پیکربندی کنترل با توجه به مطالب فصل چهارم مناسب می باشد.

نحوه ارائه مطالب رساله:

فصل اول به کلیات و اهداف پیشینه تحقیق و روش تحلیل و طراحی که در این رساله استفاده شده است می پردازد.
فصل دوم بعضی از جنبه های مهم عملکرد حالت پایدار، دینامیک و کنترل برج های تقطیر پیوسته دینامیک و کنترل آنها و ی بر رفتار و پیکربندی های مختلف کنترل را به طور مختصر بیان می کند. عملیات اساساً به جداسازی برج های تقطیر و مخلوط های باینری نسبتاً ایده آل محدود می شود. ما می خواهیم در این بخش، با یک روش ساده، بعضی از موضوعات مهم برای فهم بهتر دینامیک، عملکرد و کنترل برج های تقطیر را مورد مطالعه قرار می دهیم.
فصل سوم به طور کلی با طراحی ساختاری سیستم کنترل، که باید قبل از طراحی کنترلر انجام می شود سروکار دارد. موضوع اصلی که باید توسط تئوری های جدید حل شود، تعیین کردن ساختار سیستم کنترل است. کدام متغییرها باید اندازه گیری شوند و کدام ورودی ها باید تنظیم شوند و کدام ارتباطات باید بین این دو مجموعه برقرار گردد. در این فصل ما یک رویه که ما با استفاده از آن کار طراحی ساختار کنترل در برج های تقطیر سری را انجام می دهیم را معرفی می گردد.
فصل چهارم به طور ویژه مربوط به مبحث انتخاب و طراحی پیکربندی سیستم کنترل برای برج های تقطیر که مرحله سوم رویه ارایه شده، برای طراحی ساختار کنترل در فصل دوم است. اگرچه احتمالا این مرحله از مهمترین مراحل طراحی ساختار کنترل برج تقطیر می باشد اما در مقالات به صورت یک روش سیستماتیک مورد بررسی قرار نگرفته است. هدف این بخش کمک کردن به مهندسان کنترل برای انتخاب بهترین پیکربندی کنترل است. مقالات بسیاری در مورد این موضوع وجود دارد، اما مورد مطالعاتی که آنالیز و تئوری خوبی داشته باشد کمتر پیدا می شود. در این بخش بعضی ابزارهای سودمند مانند تحلیل کنترل پذیری با استفاده از GLDG,RGA را برای تحلیل در حوزه فرکانس را ارائه دهیم.
فصل پنجم در ابتدا با معرفی انواع چیدمان های مختلف برج های تقطیر سری به آنالیز این نوع برج ها پرداخته و در ادامه برج های تقطیری سری که از روی مجتمع سازی گرما برای کاهش مصرف انرژی استفاده می کنند خصوصا برج های MEDC را، مورد بررسی قرار داده و در طول این فصل یک طراحی ساختار کنترل مبنی رویه ارایه شده در فصل دوم رساله؛ بر روی این گونه از برج های تقطیر انجام می دهیم. و پس از فرموله کردن مدل فرآیند به طراحی ساختار کنترل برای دو برج تقطیر سری مجتمع شده خواهیم پرداخت روش ها شامل شبیه سازی دینامیکی و بهینه سازی حالت پایدار خواهد بود.
فصل ششم به نتیجه گیری و پیشنهادات خواهد پرداخت.

1-1- انگیزش
ارزیابی و بهبود قابلیت اطمینان از نیازمندی های اصلی در بهره برداری و طراحی توسعه شبکه های قدرت است. این نیازمندی، خصوصا در فضای جدید بازار و مقررات زدایی، شرکت های برق را با چالش های اساسی مواجه می کند چرا که متضمن بقای آنها در عرصه رقابت خواهد بود. از این رو، شرکت های برق همواره درصدد توسعه روش ها و ابزارهای ارزیابی قابلیت اطمینان به عنوان زیرمجموعه ابزارهای مدیریت دارایی هستند، تا با در دست داشتن تصویر واقعی از وضعیت قابلیت اطمینان شبکه خود، بسترهای بهبود آن را فراهم نمایند.

شبکه توزیع انرژی الکتریکی که حلقه نهایی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کننده است، به علت ویژگی هایی نظیر گستردگی، تجهیزات زیاد و متنوع، نزدیکی به مصرف کننده، و… اهمیت بالایی دارد. متعاقباً مساله حفظ و بهبود قابلیت اطمینان آن بسیار حیاتی خواهد بود. از آنجا که ارزیابی قابلیت اطمینان مبتنی است بر داده های خاموشی گذشته، مطالعات آماری اتفاقات ثبت شده در سیستم مدیریت خاموشی

 به عنوان اولین و اساسی ترین حلقه از زنجیره ارزیابی تا بهبود قابلیت اطمینان، اجتناب ناپذیر می شود.

با توسعه ابزارهای آماری و تحلیل داده، به عنوان زیرمجموعه های دانش نوین داده کاوی، عرصه جدیدی در علوم مختلف توسعه یافته است که به استخراج دانش نهفته در پس داده های خامی که در انبارهای داده انباشته شده اند، می انجامد. بهره گیری شرکت های برق از چنین فرآیندی در زمینه های مختلف، منجر به اخذ تصمیم های کاراتر خواهد شد.
از دیدگاه ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع، مطالعه آماری خطاهای شبکه، به شناسایی نقاط حادثه خیز و دلائل اصلی رخداد خطاها کمک می کند. اهمیت این مطالعات در تصمیم گیری جهت تدوین برنامه های نگهداری و تعمیرات عیان خواهد شد، چنان که روی بیلینتون در بیان می کند، شناسایی بخش هایی از سیستم که با صرف هزینه موجب بهبود قابلیت اطمینان می شود، باارزش تر است از محاسبه وضعیت کنونی قابلیت اطمینان در سیستم. به علاوه، ادغام این مطالعات با روش های مدلسازی و تخمین به تعیین رفتار متغییرهایی چون شاخص های قابلیت اطمینان می انجامد.
در مطالعات قابلیت اطمینان شبکه توزیع، اهمیت شاخص های نقطه بار در کنار شاخص های مشترک محور و به عنوان مکمل یکدیگر قابل تامل است. اگرچه عموم شرکت ها به شاخص های مشترک محور نظیر SAIFI و SAIDI بیشتر توجه دارند، ماهیت این شاخص ها تنها تصویری از میانگین وضعیت قابلیت اطمینان شبکه به دست می دهد. شاخص نرخ خطا، به عنوان یکی از شاخص های نقطه بار، در شبکه توزیع از جمله شاخص های متداولی است که با مطالعه رفتار آن دانش وسیعی از ماهیت خطاهای شبکه به دست می آوریم.

:

با رسیدن تكنولوژی سیلیكونی به مرزهای محدودیت ساخت از جمله مشكلات جریان نشتی و تغییرات شدید پارامترهای ترانزیستورهای مشابه در ابعاد نانومتری و نیاز به جایگزینی مواد جدید ، چند ساختار جدید برای یافتن بهترین جایگزین ترانزیستورهای FET  مورد بررسی قرار گرفته است .تحقیقات اخیر در نانوالكترونیك پتانسیل بالای ترانزیستورهای نانوتیوب كربنی جهت جایگزینی بجای ترانزیستورهای MOSFET کنونی را نشان داده اند.

نانوتیوبهای كربنی ساختارهایی استوانه ای از اتمهای كربن هستند كه از پیچش صفحات گرافین تشكیل می شوند. قطر نانومتری، استحكام مكانیكی و ضریب هدایت گرم ا یی بالا و پیوندهای كوولانسی اشباع شده، این تیوبها را به ساختارهای بسیار مورد توجه در صنایع گوناگون تبدیل كرده اس ت . از جمله در صنعت الكترونیك و ساخت ترانزیستور ، چنین به نظر می رسد كه این نانوتیوبها بتوانند بسیاری از مشكلات پیش روی این صنعت در سالهای آینده را رفع كنند.
ترانزیستورهای CNFET به روشهای گوناگون و مشخصه های متفاوت ساخته شده اند . بسیاری از این ترانزیستورها تنها از یك نانوتیوب كربنی نیمه هادی به عنوان كانال بهره می برند . در سالهای اخیر و با توسعه تكنولوژی نانو و ابزارهای آن استفاده از چند نانوتیوب در زیر یك گیت نیز مقدور گردیده است . ترانزیستورهای ساخته شده مشخصه های قابل توجهی از خود نشان داده اند و روز به روز بر امكان و احتمال جایگزینی تكنولوژی سیلیكونی با تكنولوژی آمیخته با نانو افزوده می شود.
 از جمله برتری های ترانزیستور CNFET سرعت بالا و سطح اشغال شده بسیار كم آن می باشد . این مزایا در آینده موجب ساخت حافظه ها و مدارهای دیجیتال با سرعت بالا و ابعاد كوچك خواهند شد . اما در اینجا نیز لازم است تا همانند تكنولوژی كنونی جهت پیش بینی عملكرد ترانزیستورها مدلی ارائه گردد كه بتواند با توجه به شرایط فیزیكی قطعه توصیف صحیحی از رفتار آن در مدار های مختلف داشته باشد . سادگی، سرعت و قابلیت بكارگیری مدل توسط شبیه سازهای مداری از جمله موارد مهمی هستند كه باید در مدلسازی قطعه مدنظر قرار گیرند.