وبلاگ

QFT یک روش طراحی مهندسی و یکی از روش های کنترل مقاوم است که مبتنی بر تئوری فیدبک بوده و برای دستیابی به خصوصیات مطلوب سیستم (desired performance) با وجود نامعینی و اغتشاش در فرآیند تأکید دارد. در عمل پارامترهای سیستم و در نتیجه ضرائب تابع تبدیل ثابت نبوده و در بازه ای نامعین قرار دارند. در پروسه خطی سازی معادلات سیستم، بخشی از مشخصات سیستم نادیده گرفته می شوند و چون در اکثر این روش ها خطی سازی حول نقطه ای انجام می پذیرد، همیشه این مسئله وجود دارد که تا چه اندازه انحراف از نقطه کار خطی سازی شده معتبر است. بنابراین جبران ساز طراحی شده براساس این روش ها به دلیل عدم وجود مقاومت (robustness) در عمل پاسخگوی سیستم نبوده و اکثر این طراحی ها به صورت تئوری انجام می گیرد.
دینامیک سیستم های واقعی معمولا دستخوش تغییرات بوده و یا مدل آنها حاوی ابهام می باشد. هدف کنترل مقاوم کنترل چنین فرایندهایی است که نمی توان دینامیک حاکم بر آنها را به وسیله یک مدل مشخص و دقیق بیان نمود. ایده کنترل فرایندهای نامعین توسط یک ساختار کنترلی ثابت در روشهای مختلف کنترل مقاوم، توسط ساختار کنترلی متغیر در کنترل تطبیقی مطرح می باشد.

کنترل های تطبیقی، هوشمند، و مقاوم یک زمینه اشتراک کلی دارند و آن فرض وجود نامعینی در سیستم است. هر سه نوع کنترلرها مدعی ارائه کنترلی خوب و مناسب هستند و هرکدام نقاط ضعف و قوتی نسبت به همدیگر دارند. در کنترل مقاوم تغییرات سیستم را به

 صورت نامعینی (uncertainty) جمع کرده و به سیستم مربوطه یک سیستم نامعین می گوییم. اولین تفاوت کنترل مقاوم با دیگر استراتژی های کنترلی یعنی تطبیقی و هوشمند، این است که در کنترل مقاوم کرانهای نامعینی باید معلوم باشند. البته در بسیاری از موارد، در عمل این کرانها مشخص هستند ولی ممکن است کران نامعینی وسیع باشد، که برای کنترل مقاوم مشکل ساز خواهد بود. کنترل مقاوم در صورت وجود جواب مدعی ارائه یک جبرانسازی منحصر بفرد با ساختار ثابت و خطی می باشد.

در صورتی که کنترل کننده های تطبیقی و هوشمند، کنترلرهای با ساختار متغیر، غیرخطی و اکثرا با محاسبات زمان طولانی می باشند. در نتیجه کنترلر مقاوم بسیار ساده تر و ارزان تر از دو روش دیگر است. حسن دیگر کنترلر مقاومت این است که بر مبنای ریاضیات قوی بوده که این امر در کنترلر تطبیقی و هوشمند کمتر مشاهده می شود. مزیت دیگر کنترل مقاوم نزدیکی آن به کنترل کلاسیک است که در نتیجه می توان از ایده های کنترل کلاسیک در آن سود جست. تئوری فیدبک کمی به عنوان یکی از روش های قدرتمند کنترل مقاوم در طی سه دهه، برای کنترل سیستم های خطی و غیرخطی، تغییرپذیر و تغییر ناپذیر با زمان، زمان پیوسته یا زمان گسسته، SISO، یا MIMO که هریک حاوی عدم قطعیت کراندار باشند، توسعه یافته است. همچنان که قبلا ذکر شد اساس QFT بر آن است که فیدبک جهت مهار نامعینی پارامترهای فرایند و اغتشاش به کار گرفته شود.
از طرف دیگر یک تکنیک کنترلی مبتنی بر روش طراحی برای سیستم های LTI/SISO زمان پیوسته غیرقطعی می باشد. هریک از انواع دیگر سیستم ها به نحوی به مسئله فوق تبدیل می شوند.
البته مطابق تئوری فیدبک، چنانچه تغییرات ناشی از عدم قطعیت فرایند از محدوده عملکرد مجاز فراتر نرود، نیازی به فیدبک نبوده و کنترل پیشخور کافی است. به طور کلی هدف کنترل قرار دادن معیارهای کارائی سیستم در تلرانسهای معین می باشد. با انتخاب فیدبک می توان عدم قطعیت سیستم را به میزان مورد نیاز تلرانس های کارائی فشرده نمود. اولین طراحی کمی براساس ایده های فوق با تحلیل یک فرایند نامعیت LTI/SISO توسط پرفسور هورویتز در سال 1959 انجام گرفت، و پس از آن تاکنون تعمیم و گسترش یافته است.
لازم به ذکر است که تمام تکنیک ها QFT (برای سیستم های MIMO، و غیرخطی با فیدبک خروجی و یا متغییرهای داخلی) مبتنی بر طراحی LTI/SISO هستند و هریک در مراحل تبدیل مسئله طراحی به مسائل LTI/SISO دچار فراطراحی می شوند. تکنیک QFT در سیستم های LTI/SISO تک حلقه، پایه سازنده ای برای بقیه تکنیک های آن است و طبق ادعای پروفسور هورویتز، اگر QFT نتواند یک مسأله نامعینی را حل کند هیچ روش دیگری قادر به ارائه یک پاسخ LTI تک حلقه (فیدبک خروجی) نخواهد بود.

:
دی الکتریکهای شامل آرایه های تناوبی که می توانند نور را در طول موج های مختلف تابانده و یا عبور دهند، از اصول فیزیکی اولیه پدیده های زیبای طبیعی پیروی می کنند. به عنوان مثال، طیف های رنگ های زیبایی که از بالهای یک پروانه در زیر نور خورشید بازتابانده می شوند، ناشی از بازتاب های مختلف رنگهای تشکیل دهنده نور خورشید، از ساختارهای دی الکتریک تناوبی تشکیل دهنده سطح بال پروانه می باشند. اصول بکار رفته در فیزیک این فیدبک های تناوبی توزیع شده در یک ساختار و رفتار آنها در برابر نور تابیده شده، آنها را در محدوده وسیعی از کاربردها، از منابع بازخوان نوری اطلاعات در دیسک های فشرده شده کامپیوتری، تا انتقال دهنده های خاص لیزری در فیبرهای نوری سیستم های مخابراتی، متداول ساخته است. فرکانس گزین بودن خاصیت بازتاب و عبور این ساختارها نسبت به طیف های تشکیل دهنده نور تابیده شده، آنها را به بهترین گزینه برای جایگزینی با آینه های رایج ساختار لیزر فابری پروت ساده بدل ساخته است.

در واقع اگر بتوان رفتار آینه های دو سر لیزر فابری پروت را نسبت به طول موج های تابیده شده حساس و متفاوت ساخت، آنگاه می توان برای طول موجی خاص در داخل کاواک لیزر تشدید ایجاد نمود، طول موج خروجی نور لیزر را تحت کنترل درآورد و خروجی تک فرکانسی

 داشت. چنین لیزرهایی به عنوان لیزرهای تک فرکانسی شناخته شده و با توجه به اهمیت و نقش کلیدی آنها در سیستم های مخابرات نوری به طور گسترده ای از دهه 1980 مورد مطالعه گرفته اند.

دیودهای لیزر فابری پروتی که به جای یک یا هردو آینه انتهایی، از آینه هایی با بازتابگرهای تناوبی توزیع شده سود می جویند، به عنوان لیزر نیمه هادی DBR شناخته می شوند.
در این پروژه سعی شده است تا اثر تغییر عمق شیارهای ساختار کنگره ای بر عملکرد چنین لیزری بررسی گردد. فصل های تشکیل دهنده این پروژه عبارتند از:
فصل اول، که در آن به کلیاتی نظیر تاریخچه مخابرات نوری می پردازیم. در این فصل به چگونگی تولید نور لیزر در ساختارهای نیمه هادی، علت استفاده از دیودهای لیزر نیمه هادی در سیستم های مخابراتی و تقسیم بندی انواع دیودها از نقطه نظر هدایت مدهای تولید شده، می پردازیم.
فصل دوم، که در آن ضمن معرفی تئوری روش ماتریس انتقال، به روشی برای دستیابی به ضرایب بازتاب و انتقال کلی دیده شده از ساختاری با بازتابگرهای تناوبی توزیع شده و به کار رفته بجای آینه های لیزر فابری پروت، می پردازیم. روش ماتریس انتقال از آن جهت مورد توجه می باشد که ضمن عمومیت داشتن و مطمئن بودن، تمامی ساختارهای این چنینی را پوشش داده و به کمک آن می توان ضمن ساده سازی ساختارهای پیچیده به ساختارهای بنیادی و ساده تر متصل بهم، به آسانی رفتار کل مجموعه را تنها با ضرب ماتریس های انتقال این اجزای ساده تر به دست آورد و خواص کلی این مجموعه را مورد بررسی قرار داد.
فصل سوم، که در آن ضمن معرفی روش تئوری امواج تزویج شده، به بررسی انتشار مدهای تولید شده محفظه تشدید کاواک لیزر در محیط های دی الکتریک چند لایه پرداخته و ضرایبی نظیر ضریب محدود کننده مد در این محیط و ضریب تزویج این مدها را تعریف کرده و به دست می آوریم. این ضرایب در بررسی وضعیت انتشار امواج در ساختارهای فیزیکی متناوب مختلف بسیار مهم و کاربردی می باشند. سپس به بررسی اثر تغییر عمق شیارهای ساختار کنگره ای بر روی این فاکتورهای اساسی پرداخته و بر روی بهبودی که در مشخصات توصیف کننده عملکرد لیزر DBR به وجود می آید، بحث می نماییم.
و در فصل چهارم ضمن جمع بندی و تحلیل نتایج حاصله، نگاهی به کاربرد این قطعات در سیستم های امروزی انداخته و ضمن معرفی چند مرجع فارسی و غیر فارسی، پیشنهاداتی را جهت ادامه این بحث ارائه می نماییم.

:

در چند دهه گذشته، به دلیل رشد سریع ادوات الكترونیك قدرت و استفاده روزافزون از بارهای غیرخطی در سیستم قدرت (مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، ASD ها و درایوهای الكترونیك قدرت) سطح هارمونیكی سیستم قدرت افزایش یافته است. حضور هارمونیك ها در سیستم قدرت می تواند باعث بروز مشكلات متعددی مانند اعوجاج شكل موج ولتاژ، افزایش تلفات انرژی، گرم شدن تجهیزات، بروز

 خطا در عملكرد تجهیزات حفاظتی و همچنین بارهای حساس مانند سیستم های میكروپروسسوری و میكروكنترلی گردد. بروز این مسائل موجب آن شده است كه مسائل هارمونیكی به یكی از جالب ترین مسائل مورد توجه مهندسان تبدیل شود.

هارمونیك ها به سبب وجود بارهای غیرخطی، بویژه مبدل های قدرت در بارهای صنعتی، تجاری و مسكونی ایجاد می شوند. جریان هارمونیكی تولید شده توسط هر یك از بارهای غیرخطی از بار به سمت سیستم قدرت پخش می شود. ولتاژ هارمونیكی در تركیب بار ولتاژ در فركانس اصلی سبب ا یجاد یك ولتاژ اختلال در سیستم قدرت روی فیدر مربوط به آن بار و یا فیدرهای مجاور، می شود. این ولتاژ اختلال هارمونیكی سبب تولید بیشتر جریان های هارمونیكی از سمت بارهای غیرخطی می شود. همچنین این ولتاژ دارای اختلال موجب بوجود آمدن رزونانس سری یا موازی در باس بار پست های شبكه نیز می شود.
در پاسخ به دو چالش بیان شده ناشی از حضور هارمونیك ها در سیستم قدرت، شركت های برق بیشتر توجه خود را معطوف به شناسایی منابع تولید هارمونیك كرده اند. لذا بیشتر این شركت ها، كیفیت توان الكتریكی تأمین شدة مصرف كنندگان را از طریق اندازه گیری، جهت تعیین منبع تولید هارمونیك در محدوده های استاندارد ارزیابی می كنند. لذا به دلیل نیاز به تجهیزات و وسایل اندازه گیری مخصوص در یك سیستم كه معمولاً به طور دائم و همیشگی در بیشتر باس ها نصب نمی باشند، بنابراین لازم و ضروری است كه روش های مناسبی جهت مانیتورینگ و ارزیابی سطوح هارمونیكی و شناسایی منابع تولید هارمونیك توسط اندازه گیری های محدود در سیستم ارائه و گسترش داده