فهرست مطالب
عنوان مطالب	شماره صفحه
فصل چهارم : ربات های امدادگر تمام هوشمند Autonomous	30
(1-4 ربات های تمام هوشمند Autonomous	31
(2-4 انواع سیستم های مکانیکی	31
(3-4 سیستم های الکترونیکی	31
(4-4 سیستم های هوشمند جستجو و الگوریتم های مربوطه	32
(5-4 سیستم های موقعیت یابی( ( Localization	32
(1-5-4 استفاده از Encoder در سیستم های Localization	32
(2-5-4 استفاده از INS در سیستم های Localization	36
(1-2-5-4 بررسی سخت افزار سنسور IMU بکار رفته در INS	36
(2-2-5-4 بررسی سنسور شتاب سنج ADXL210	36
(3-2-5-4 بررسی سنسور ژیروسکوپ ADXRS300	37
(4-2-5-4 بررسی سنسور میدان مغناطیسی HMC1053	38
(5-2-5-4 سنسور اندازه گیری دما LM35	39
(6-2-5-4 اندازه گیری خروجی سنسور های بکار رفته در IMU	39
(7-2-5-4 مبدل آنالوگ به دیجیتال LTC1864	39
(8-2-5-4 مالتی پلکسر آنالوگ MAX4617	40
(9-2-5-4 تقویت کننده عملیاتی MCP6044	40
(10-2-5-4 مبدل دیجیتال به آنالوگ LTC1665	41
(11-2-5-4 مدار سنسور های بکار رفته در IMU	41
(3-5-4 استفاده از Optical Flow در سیستم های Localization	41
(1-3-5-4 روش Object-Based	42
(2-3-5-4 روش Texture-Based	47
(6-4 سیستم های Mapping	47
(1-6-4 سیستم سونار برای Mapping	48
(2-6-4 سیستم لیزر اسکنر برای Mapping	49
(1-2-6-4 سیستم لیزر اسکنر سه بعدی RTS	50
(7-4 الگوریتم های جستجو و کاوش	51
(8-4 سنسور صدا	52

 

	فهرست مطالب
عنوان مطالب	شماره صفحه
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات	55
خلاصه و نتیجه گیری	56
منابع و مراجع	57

 

	فهرست نمودار ها
عنوان مطالب	شماره صفحه
نمودار (10-3 نمودار به رفتن به یک موقعیت تعیین شده بصورت بهینه از نظر سرعت		27
نمودار (12-3 نمودار گشتاور به سرعت موتور جریان مستقیم با ولتاژ کاری های متفاوت		28
نمودار (7-4 نمودار نشان دهنده حساسیت و افست خروجی نسبت به حرارت در سنسور
شتاب سنج ADXL210		37
نمودار (8-4 نمودار نشان دهنده وضعیت دیوتی سایکل		37
نمودار (13-4	تغییر مقدار افست خروجی در مبدل آنالوگ به دیجیتال LTC1864	40
نمودار (14-4 تغییرات جریان مصرفی و CMRR و PSRR نسبت به دما در تقویت کننده
عملیاتی MCP6044		40
نمودار (23-4 نمودار دقت نسبت به فاصله اندازه گیری در سنسور آلتراسونیک Polaroid		48
نمودار (29-4 نمودار نشان دهنده میزان حساسیت میکروفن نمونه در فرکانس های متفاوت
بصورت قطبی		53
نمودار (30-4 نمودار نشان دهنده پاسخ فرکانسی در میکروفن نمونه		53

 

	فهرست شکل ها
عنوان مطالب		شماره صفحه
شکل (1-2	به ترتیب از سمت چپ به راست ربات های تیم چک , الکور , سدرا و تیم تایلند در
مسابقات ربوکاپ لیسبوند 2004			18
شکل (2-2	به ترتیب از سمت چپ به راست زمین ربات های امدادگر نیمه هوشمند , نیمه
هوشمند و تمام هوشمند			18
شکل (3-2 از سمت چپ مصدوم رویت شده در واقع مخفی , مصدوم زیر آوار پوشانده شده و
مصدوم در آوار گیر کرده است			19
شکل (4-2	بیان کننده انواع علائم حیاتی است که ربات باید آنها را تشخیص دهد		19
شکل (1-3	ربات دارای سیستم حرکتی چرخ گرد		22
شکل (2-3	ربات با سیستم حرکتی شنی		22
شکل (3-3	ربات با سیستم حرکتی ترکیبی		23		این مطلب را هم بخوانید :
شکل (4-3	ربات با سیستم حرکتی عنکبوتی		23
شکل (5-3	ربات با سیستم حرکتی متفاوت		24
شکل (6-3	ربات سمت راست (ناجی (1 دارای سیستم بازو صاف و ربات سمت راست (ناجی (2
دارای بازو مثلثی است			24
شکل (7-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته موقعیت			26
شکل (8-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته سرعت			26
شکل (9-3 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم کنترل حلقه بسته سرعت و موقعیت			27
شکل (11-3 نمایی از ساختار داخلی یک موتور جریان مستقیم جاروبک دار			28
شکل (1-4 شمایی از یک انکدر افزایشی به همراه سیگنال های خروجی			33
شکل (2-4 نمودار مربوط به خروجی سیگنال های انکدر افزایشی			33
شکل (3-4 شمایی از صفحه داخلی بکار گرفته شده در انکدر مطلق			34
شکل (4-4 شمایی از انکر افزایشی از نوع مغناطیسی که بصورت مطلق نیز کاربرد دارد			34
شکل (5-4 نمایی از اجزای داخلی سازنده موتور جریان مستقیم			35
شکل (6-4 تصویر یک سنسور IMU			36
شکل (9-4 شکل نشان دهنده نحوه تاثیر شتاب دورانی بر خروجی سنسور ADXRS300			37
شکل (10-4 مدار داخلی سنسور میدان مغناطیسی HMC1053			38
شکل (11-4 نمایی از مدار بکار گرفته شده جهت انجام ست و ریست سنسور مغناطیسی			38
شکل (12-4 نمایی از مدار بکار گرفته شده جهت اندازه گیری خروجی سنسور مغناطیسی			39
شکل (15-4 نمایش مشکل ایجاد شده در اثر بودن یک معادله و دو مجهول برای			43
Optical Flow

فهرست شکل ها

عنوان مطالب                                                                                          شماره صفحه

شکل (16-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Horn and Schunk’s	44
شکل (17-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Spatio-Temporal Gradient	44
شکل (18-4 بلوك دیاگرام مربوط به روش Image Segmentation	45
شکل (19-4 بلوك دیاگرام مربوط به سیستم پیاده سازی شده برای تحقق سخت افزاری	46
Optical Flow
شکل (20-4 در بالا فریم های متوالی با حرکت یک خط عمودی به سمت راست و
در پایین نقشه سوزنی آن حرکت دیده می شود	46
شکل (21-4 در سمت چپ تصاویری که دارای Motion Blur بوده نمایش داده شده و
در سمت راست جهت آنها نمایش داده شده	47
شکل (22-4 در سمت راست سنسور آلتراسونیک ساخت شرکت Polaroid و در سمت چپ
خروجی آن دیده می شود	48
شکل (24-4 لیزر اسکنر ساخت شرکت AccuRange بکار رفته در ربات های امداد گر	50
شکل(25-4 نقشه SLAM بدست آمده از ربات امداد گر تمام هوشمند	50
شکل (26-4 لیزر اسکنر سه بعدی ساخت شرکت RTS به همراه سیستم Tilt که
آنرا حرکت داده و تصویر سه بعدی بدست آمده	51
شکل (27-4 خروجی لیزر اسکنر سه بعدی که بر حسب ارتفاع رنگ بندی شده است
الگوریتم های جستجو و کاوش	51
شکل (28 -4 دیاگرام Voronoi که مسیر حرکت ربات را نشان می دهد	52
شکل (31-4 نمای داخلی میکروفن مغناطیسی	54
شکل (32-4 مدار پری آمپلی فایر بکار گرفته شده جهت تقویت سیگنال های
الکتریکی میکروفن	54

چکیده
در ایــن ســمینار بــه بررســـی انــواع سیســتم هــای مکـــاترونیکی بکــار گرفتــه شـــده در ربـــات هـــای امـــدادگر پـــرداختیم. از جملـــه سیســـتم هـــای حرکتـــی و بـــازو هـــای مکـــاترونیکی بکـــار رگفتـــه شـــده در ربـــات هـــای امـــدادگر کـــه جهـــت انجـــام عملیـــات خــاص بکــار گرفتــه مــی شــده انــد. همچنــین انــواع سیســتم هــای مکــانیکی حرکتــی نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. در نهایــت سیســتم هــای الگترونیکــی و کنترلــی ایــن گونــه از ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. از جملــه سیســتم هــای مــورد بررســی قــرار گرفتــه مــی تــوان سیســتم هــای تــامین انــرژی مخــابراتی و سیســتم هــای کنترلــی را مــی تــوان اشــاره کــرد. همچنــین در مــورد سیســتم هــای مکــان یــابی و نقشــه ســازی بررســی انجــام گرفــت و در خصــوص سیســتم هــای مکــان یــابی بــا اســتفاده از نــاوبری اینرسی و بکار گیری پردازش تصویر جهت مکان یابی نیز بررسی انجام گرفت.

مقدمه

در ایــن ســمینار ربــات هــای امــدادگر مــورد بررســی قــرار گرفتنــد. ایــن ربــات هــا از نــوع ربــات هــای متحــرك بــوده و در آینــده ای نزدیــک در صــوانح مــی تواننــد کــاربرد بســیار زیــادی داشــته باشــند. در فصــل اول ابتــدا انــواع ربــات هــا مــورد بررســی قــرار گرفتنــد و در نهایــت ربــات هــای امــداد گــر نیــز تعریــف شــده و انــواع ایــن ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفتنــد. ســپس در فصــل دوم انــواع ایــن ربــات هــا بــا جزئیــات بیشــتر بررســی شــده و بــه محــیط مســابقات بــرای ایــن ربــات هــا نیــز اشــاره شــده و انــواع مصــدم هــایی کــه در ایــن مســابقات جهــت امتحــان کــردن و رقابــت کــردن بــین انــواع سیســتم هــای ایــن نــوع ربــات هــا نیــز مــورد بررســی قــرار گرفــت. پــس ار زآن در فصــل ســوم ربــات هــای نیمــه هوشــمند مــورد بررســی قــرار گرفتــه و انــواع سیســتم هــای حرکتــی مکــانیکی و الکترونیکــی و کنترلــی ایــن ربــات هــا مــورد بررســی قــرار گرفتــه اســت و در انتهــا در فصــل چهــارم بررســی بــر روی ربــات هــای تمــام هوشــمند انجــام گرفــت. کــه در ایــن بررســی سیســتم هــای بســیار پیچیــده کنترلــی و مکــان یــابی و نقشــه ســازی بکــار گرفتــه شــده در ایــن ربــات مــورد ارزیــابی قــرار گرفــت. همچنــین در انتهــا انــواع سیستم های حسگر و سنسوری این سیستم ها مورد بری قرا ردادعه شد.

فصل اول : کلیات

-1-2  تعریف سیستم سوئیچ شونده :……………………………………………………………………… 13

-2-2 دلایل استفاده از سیستمهای سوئیچ شونده15………………………………………………….. [2]

-3-2 مدل کردن سیستمهای سوئیچ شونده :……………………………………………………………. 16

-1-3-2 حالت پیوسته / حالت گسسته :………………………………………………………………… . 17

-2-3-2سیستم های تحریک شونده با زمان و تحریک شونده با رویداد……………………………… 18

-4-2مدل های سیستم سوئیچ شونده در کنترل18……………………………………………………. [3]

-1-4-2  سیستم های تکه ای خطی 19………………………………………………………….. (PWA)

-2-4-2سیستم های دینامیکی منطقی ترکیبی(22……………………………………………… (MLD

-3-4-2مدل آتوماتا هایبرید:22…………………………………………………………………………… [2]

فصل سوم…………………………………………………………………………………………………………. 24

کنترل سیستم سوییچ شونده………………………………………………………………………………….. 24

-1-3 انواع گسستگی های موجود در دینامیک سیستم هایبرید25…………………………….. [5  ,4]

-2-3 کنترل سیستمهای سوئیچ شونده………………………………………………………………….. 27

-3-3  کنترل بهینه سیستم سوئیچ شونده……………………………………………………………….. 28

-1-3-3 روشهای کاهش محاسبات کنترل بهینه………………………………………………………… 40

-4-3 روشهای بر پایه جستجوی گراف……………………………………………………………………. 44

-5-3 کنترل غیر خطی سیستم سوئیچ شونده :…………………………………………………………. 46

-6-3 کنترل نظارتی سیستم سوئیچ شونده……………………………………………………………… 54

-7-3 دیگر روشهای کنترل سیستمهای سوئیچ شونده :………………………………………………… 60

فصل چهارم……………………………………………………………………………………………………….. 65

نتیجه گیری وجمع بندی………………………………………………………………………………………. 65

فهرست اشکال

شکل (1-1)حرکت ذره با چهار رویداد………………………………………………………………….. 7

شکل (1-2) نمودار روند یک سیستم با حالت گسسته…………………………………………………..		17
شکل (2-2) تقسیم بندی فضای حالت-ورودی و مسیر سیستم…………………………………….		20
شکل (3-2) خطی سازی سیستم های غیر خطی در نقاط کار مختلف…………..		21
شکل (1-3)الگوریتم مرحله اول از بهینه سازی دو مرحله ای		32
شکل((2-3 نتایج حاصل از مقاله سیزده		39
شکل((3-3  فلوچارت بدست آوردن مدل مورد نظر در مقاله		43
شکل((4-3 نمایش روش جستجوی گراف برای یافتن کنترل بهینه		45
شکل (5-3) بلوك دیاگرام سیستم دیتر		48
شکل (6-3) بلوك دیاگرام یک کانورتر		50
شکل ( (7-3 نتایج ارزیابی	میانگین زمانی سطح لغزش در طول	پریود سیگنال
دیتربراساس رفتار خروجی رله	به ازا مقادیر مختلف بار وورودی	51

شکل (8-3) پاسخ دینامیکی ناشی از مدار الکترونیک قدرت به ازای تغییر مقادیر ورودی

وبار وبدون دیتر

52

شکل (9-3) شماتیک عملکرد کنترل تظارتی در غالب ساختار چند کنترل کننده ای55

شکل (10-3) شماتیک ساختار کنترل نظارتی بامدل کردن پلنت وسیستم واسط به صورت

یک سیستم رویداد گسسته

56

شکل (11-3) بخش بندی فضای حالت بر اساس قانون کنترل63

فهرست جداول

جدول 1-3 مقایسه نتایج حاصل از مقالات 7و8و34………………………………………………….. 9

جدول 1-3 مقایسه نتایج حاصل از مقالات 10و11و36…………………………………………….. 12

جدول 1-3 مقایسه نتایج حاصل از مقالات 26و27و53…………………………………………. 28

جدول 4-3 مقایسه نتایج حاصل از مقالات کنترل نظارتی 59… ……………………………………….

جدول 5-3 مقایسه روشهای پیکره بندی مقالات بخش 64…………………………………. (7-3)

چکیده

سیستمهای هایبرید دسته ای از سیستمهای گسسته هستند که در عین اینکه با رویداد تحریک می شوند دارای دینامیک نیز هستند در صنعت ، سیستمهایی با مشخصات سیستمهای هایبرید دیده می شود که نمی توان آنها را به صورت یک سیستم زمان پیوسته معمولی در نظر گرفت.کاربرد سیستمهای
هایبرید در کنترل سیستمهای قدرت ، رباتها وصنعت خودروسازی  می باشد.  در طبیعت نیز

سیستمهایی با این خواص دیده می شوند .

سیستم های سوئیچ شونده که دسته ای از سیستمهای هایبرید می باشند محور اصلی این سمینار است.

این مطلب را هم بخوانید :

رفتار دینامیکی مورد نظرسیستم با تعداد محدودی از مدلهای دینامیکی ، که نوعا از مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل یا تفاضلی به همراه مجموعه ای از قوانین گسسته که بر این مدلها حاکم می با شند، تشکیل شده است .این قوانین سوئیچینگ با عبارات منطقی یا سیستمهای رویداد گسسته وبا روشهایی مثل آتوماتا ،پتری نت و… مدل می شوند .

مدلسازی سیستم کمک می کند تا رفتار آن را بررسی نماییم . قطعا یک هدف مهم از بررسی این سیستمها ، کنترل سیستمهایی است که در صنعت وجود دارند وبه صورت سیستمهای هایبرید مدل می شوند . ما

در طول سه دهه گذشته، تقاضای روبه رشدی برای قابلیت اعتماد١، ماندگاری٢ و قابلیت نگهداری٣ در سیستم دینامیک، تحقیقات را در زمینه تشخیص خطا و عیب یابی ایجاد کرده است. چنین تلاش هایی منجر به پیشرفت بسیاری از روش هایFDD شده است. همزمان با آن، تحقیق روی سیستم های کنترلی مقاوم خطا (FTCS) ٤و با قابلیت پیکر بندی مجدد٥ افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر٦ در اوایل ١٩٨٠ شروع شد . به هر حال، در مقایسه با FDD، کتابهای بسیار کمی روی موضوع FTCS منتشر شده اند. اگر چه تحقیقات انفرادی گسترده ای روی FTCS انجام شده است، مفاهیم سیستماتیک، روش های طراحی و حتی اصطلاح شناسی آن هنوز استاندارد گذاری نشده است. به علاوه، بنا به دلایل تاریخی، عمده تحقیقات روی FDD و کنترل پیکر بندی مجدد/ ساختار بندی مجدد مستقل انجام شده است.

بسیاری از روش هایFDD به عنوان یک ابزار عیب یابی یا مانیتورینگ و نه به عنوان یک بخش از FTCS گسترش یافته است. واضح است که برخی از روش هایFDD موجود، نیاز ساختار بندی مجدد کنترل کننده را ممکن است برآورده نکند. از سوی دیگر بسیاری از کنترل های پیکربندی مجدد با فرض اطلاعات کامل ازFDD طراحی شده است. عکس العمل بینFDD و FTCS و طراحی مجتمع این دو برای کاربردهای روی خط٧ زمان حقیقی ٨ اهمیت بسیاری دارد. یک نتیجه نادرست یا با تأخیر فراوان ازFDD، ممکن است باعث تلفات در عملکرد سیستم و حتی ناپایداری کل سیستم شود. یک کنترل کننده نامناسب نیز بر اساس اطلاعات نادرست از FDD، منجر به عملکرد ضعیف و حتی ناپایداری کل سیستم می شود.

یک سیستم کنترلی مقاوم خطا (FTCS)، سیستم کنترلی است که توانایی سازگاری خطاهای سیستم را به طور اتوماتیک دارد و پایداری و عملکرد قابل قبول را حتی در حضور خطاها ارائه می کند. به طور کلیFTCS به دو دسته قابل تقسیم است: (PFTCS) passive ٩( AFTCS)active , ١٠

یک سیستم کنترلی مقاوم خطا (FTCS)، سیستم کنترلی است که توانایی سازگاری خطاهای سیستم را به طور اتوماتیک دارد و پایداری و عملکرد قابل قبول را حتی در حضور خطاها ارائه می کند. به طور کلیFTCS به دو دسته قابل تقسیم است: (PFTCS) passive ١١( AFTCS)active , ١٢

AFTCS از ٤ بخش تشکیل شده است: ١) یک کنترل کننده با ساختار بندی مجدد، ٢) یک طرحFDD، ٣) یک مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل کننده، ٤) یک مولد فرمان/ مرجع (command/reference governor

اهداف و ساختار: AFTC اهداف طراحیFTCS باید شامل عملکرد دینامیک و حالت ماندگار نه فقط تحت شرایط نرمال، بلکه تحت خطاها نیز شامل شود. رفتارهای سیستم در این دو حالت عملکردی مشخصاً متفاوت می باشد. در شرایط نرمال، ممکن است روی کیفیت رفتار سیستم تأکید شود. در حضور خطا، اینکه چگونه سیستم با یک عملکرد تضعیف شده قابل قبول باقی می ماند بحث اصلی است.

درماجول FDD، هر دو پارامترهای خطا و متغیرهای حالت سیستم باید به صورت روی خط در زمان حقیق تخمین زده شود. طرح های روی خط FDD برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم قابل اعتماد و به موقع برای فعال سازی مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل گرفته شود. براساس اطلاعات روی خط سیستم بعد از خطا، تولید شده توسط FDD، کنترل کننده پیکر بندی مجدد باید به صورت اتوماتیک طراحی شود تا پایداری و دینامیک خاص و عملکرد حالت گذاری سیستم را حفظ کند. به علاوه، برای تضمین توانایی سیستم حلقه بسته در ردیابی ورودی فرمان یا یک مسیر یا مدل مرجع حتی در حضور خطاها، یک کنترل کننده پیش سوی پیکر بندی مجدد ساخته می شود تا به ردیابی فرمان برسد . در حالت جلوگیری از تنزل عملکرد و اشباع عملگر، یک مولد ورودی فرمان/مرجع استفاده می شود تا ورودی مرجع یا مسیر مرجع تنظیم شود.

در صورتی که علاوه بر پارامترهای کنترل کننده فیدبک و پیش سو، ساختار کنترل کننده ها از نظر مرتبه، تعداد و نوع کنترل کننده نیز تغییر پیدا کنند، به عنوان سیستم کنترل ساختار یافته مجدد شناخته می شود که محاسبات و تحلیل فراتر از پیکر بندی مجدد را شامل می شود.

دسته بندی روشهای کنترلی موجود با قابلیت پیکر بندی مجدد: روش های طراحی کنترل با قابلیت پیکر بندی مجدد بر اساس مدل به یکی از روش های زیر منجر می شود : تنظیم کننده مربعی خطی١٣، ساختار ویژه، شبه معکوس، تعقیب مدل، کنترل تطبیقی، مدل چندگانه، جدول بندی بهره، تغییر پارامترخطی، کنترل ساختار متغیر ، مود لغزشی، کنترل پیش بین، خطی سازی فیدبک و دینامیک معکوس.

سیستم های مقاوم خطا و طراحی های کنترلی مربوطه دارای کاربردهای مهندسی گسترده و مختلف، می باشند، که در محدودیت های زیر قرار می گیرند: (a سیستمهای امنیتی (هواپیما، هلیکوپترها، فضاپیماها و اتومبیل ها، صنایع نیروی هسته ای و شیمیایی خطرناک)، (b سیستمهای زندگی (تله روباتها برای جراحی،

مانیتورهای کار گذاشته قلب، ابزار تشخیص نانو ماهیچه و سایر تجهیزات پزشکی، کنترل ترافیک زمینی و سیستم های اتوماتیک شده بزرگراه)، (c سیستمهای ماموریت (سیستم های کنترل ترافیک هوایی، سیستم های دفاعی، دستگاه های فضایی و فضاپیما، وسایل هوایی/ فضایی / زیر دریایی خود گردان، روبات های استفاده شده در پروسه های صنعتی و شبکه های ارتباطی)، (d سیستم های هزینه (ساختارهای فضای مقیاس بزرگ، اتومبیل هایdrive-by-wire، کنترل پروسه

 توزیع شده، شبکه های محاسباتی و ارتباطی).

فصل اول

کلیات سیستم های کنترل مقاوم خطا

FTCS

١-١ مقدمه

برای سیستم های کنترل پیشرفته ، توالی هایی از خطاهای اجزای سیستم می تواند فاجعه آمیز باشد . قابلیت اعتماد در چنین سیستم هایی با تضمین این که خطایی رخ نخواهد داد ،افزایش خواهد یافت ،ولی به هر حال ،این هدف غیر واقعی و اغلب غیر قابل دستیابی است چون خطاها نه فقط به خاطر کهنگی و فرسودگی اجزای سیستم رخ می دهند،بلکه به خاطر خطاهای انسانی در ارتباط با نصب و نگهداری نیز ایجاد می شوند. بنابراین طراحی سیستم های کنترلی که بتوانند در مقابل خطاهای ممکن مقاوم باشند جهت افزایش قابلیت اعتماد ودردسترس بودن این سیستم ها ،لازم است . این نوع از سیستم های کنترل به عنوان سیستم های کنترل مقاوم خطا شناخته شده است.

در طول سه دهه گذشته، تقاضای روبه رشدی برای قابلیت اعتماد١٤، ماندگاری١٥ و قابلیت نگهداری١٦ در سیستم دینامیک، تحقیقات را در زمینه تشخیص خطا و عیب یابی ایجاد کرده است. چنین تلاش هایی منجر به پیشرفت بسیاری از روش هایFDD شده است. همزمان با آن، تحقیق روی سیستم های کنترلی مقاوم خطا (FTCS) ١٧و با قابلیت پیکر بندی مجدد ١٨ افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر١٩ در اوایل ١٩٨٠ شروع شد. به هر حال، در مقایسه با FDD، کتابهای بسیار کمی روی موضوع FTCS منتشر شده اند. اگر چه تحقیقات انفرادی گسترده ای روی FTCS انجام شده است، مفاهیم سیستماتیک، روش های طراحی و حتی اصطلاح شناسی آن هنوز استاندارد گذاری نشده است. به علاوه، بنا به دلایل تاریخی، عمده تحقیقات روی FDD و کنترل پیکر بندی مجدد/ ساختار بندی مجدد مستقل انجام شده است.

بسیاری از روش هایFDD به عنوان یک ابزار عیب یابی یا مانیتورینگ و نه به عنوان یک بخش از FTCS گسترش یافته است. واضح است که برخی از روش هایFDD موجود، نیاز ساختار بندی مجدد کنترل کننده را ممکن است برآورده نکند. از سوی دیگر بسیاری از کنترل های پیکربندی مجدد با فرض اطلاعات کامل ازFDD طراحی شده است. عکس العمل بینFDD و FTCS و طراحی مجتمع این دو برای کاربردهای روی خط٢٠ زمان حقیقی٢١ اهمیت بسیاری دارد. یک نتیجه نادرست یا با تأخیر فراوان ازFDD، ممکن است باعث تلفات در عملکرد سیستم و حتی ناپایداری کل سیستم شود. یک کنترل کننده نامناسب نیز بر اساس اطلاعات نادرست از FDD، منجر به عملکرد ضعیف و حتی ناپایداری کل سیستم می شود.

این مطلب را هم بخوانید :

یک سیستم کنترلی مقاوم خطا (FTCS)، سیستم کنترلی است که توانایی سازگاری خطاهای سیستم را به طور اتوماتیک دارد و پایداری و عملکرد قابل قبول را حتی در حضور خطاها ارائه می کند. به طور کلیFTCS به دو دسته قابل تقسیم است: (PFTCS) passive ٢٢( AFTCS)active , ٢٣

AFTCS از ٤ بخش تشکیل شده است: ١) یک کنترل کننده با ساختار بندی مجدد، ٢) یک طرحFDD، ٣) یک مکانیسم پیکر بندی مجدد کنترل کننده، ٤) یک مولد فرمان/ مرجع (command/reference governor

اهداف و ساختار: AFTC اهداف طراحیFTCS باید شامل عملکرد دینامیک و حالت ماندگار نه فقط تحت شرایط نرمال، بلکه تحت خطاها نیز شامل شود. رفتارهای سیستم در این دو حالت عملکردی مشخصاً متفاوت می باشد. در شرایط نرمال، ممکن است روی کیفیت رفتار سیستم تأکید شود. در حضور خطا، اینکه چگونه سیستم با یک عملکرد تضعیف شده قابل قبول باقی می ماند بحث اصلی است.

درماجول FDD، هر دو پارامترهای خطا و متغیرهای حالت سیستم باید به صورت روی خط در زمان حقیق تخمین زده شود. طرح های روی خط FDD برای انواع مختلف خطاها نیازمند ارائه هستند تا تصمیم

 

عنوان		صفحه
-1 چکیده		46
-2 پدیده سنکرونیزاسیون آشوب دو سیستم		47
-2-1 مدلسازی و فرموله کردن سیستم		47
-2-2سنکرونیزاسیون تطبیقی زیر سیستمهای Master & Slav		50
-2-2-2سنکرونیزاسیون عبارت غیر خطی		52
-2-3 سنکرونیزاسیون با فیدبک تطبیقی		54
-2-4 بررسی پاسخ زمان گذرا برای سنکرونیزاسیون سیستمهای آشوب یک بعدی		56
-2-5 سنکرونیزاسیون دو سیستم مستقل		59

بخش دوم

کاربرد یکسان سازی تطبیقی آشوب در سیستم معروف به Loudspeaker

-1 چکیده	62
-2 مدلسازی سیستم	62
-3 سنکرونیزاسیون در سیستم آشوبناك .Drive_ Responseبا متد کنترل تطبیقی	64
-4 شناسایی (تخمین) پارامترها ا روش کنترل تطبیقی	70
بخش سوم
کاربرد یکسان سازی آشوب در افزایش ضریب امنیت مخابره پیام
-1 چکیده	77
-2 پیاده سازی بخش تبادل اطلاعات با سیستم لرنز	78
بخش چهارم
کاربرد Chaos Synchronization در کنترل لغزشی و تغییر ساختاری پارامتر
-1 چکیده	84

 

عنوان		صفحه
-2 -2طراحی Sliding Surface وقانون کنترلی مربوط به آن		87
-3مثال: سنکرونیزاسیون دومدار Chua با تغییرات پارامتریک		90
بخش پنجم
کاربرد سنکرونیزاسیون آشوب در عملکرد لیزرهای نیمه هادی تأخیردار کوپل شده
-1 چکیده		94
-2 سیستمهای LS		94
-3 کوپلینگ و سنکرونیزاسیون تطبیقی		96
فصل سوم:
طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب در افزایش ضریب امنیتی مخابره اطلاعات
-1 مقدمه ای بر امنیت ارتباطات و سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهای Chaotic		103
Chaotic Masking		105
Chaotic Switching [chaotic shift keying (CSK)		105
Chaotic Modulation		106
-2 انتخاب طرح امنیتی		107
بخش اول :مدار VLSI		108
-2-1 سنکرونیزاسیون تطبیقی دو مدار یکسان Chua		113
-Iنگاهی اجمالی به مدار Chua		113
-IIطراحی تطبیقی		114
تئوری طراحی قانون کنترل		117
-IIIنتایج شبیه سازی		122
-2-2 طراحی و پیاده سازی سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهای آشوب Lu		124
-Iسنکرونیزاسیون تطبیقی سیستم Lu		126

 

عنوان		صفحه
II -نتایج شبیه سازی		128
تأثیر نویز		130
بخش پایانی: Recovering و بازیافت سیگنال اصلی		133
فصل چهارم
اهداف		139
جمع بندی و نتیجه		140
منابع		142

فهرست شکلها

عنوان		صفحه
	فصل اول
بخش اول:
شکل:1-1-1 کنترل سیستم لرنزبه نقطه ثابت		16
شکل:2-1-1 کنترل سیستم Lu به نقطه ثابت		این مطلب را هم بخوانید :		16
شکل:3-1-1 کنترل سیستم چن به نقطه ثابت		16
شکل:4-1-1 کنترل سیستم Arneodo به نقطه ثابت		17
شکل:5-1-1 کنترل سیستم لرنز به نقطه ثابت x		18
شکل:6-1-1 کنترل سیستم چن به نقطه ثابت x		18
بخش دوم:
شکل:1-1-2 رفتار آشوبناك سیستم چن		19
شکل:2-1-2 میل کردن خطا به سمت صفر		22
شکل:3-1-2 تغییرات پارامترها		22
شکل4-1-2 خطای سنکرونیزاسیون		23
شکل:5-1-2 تغییرات پارامترها		23
بخش سوم:
شکل 1-1-3و2و:3کنترل حالتهای آشوبناك سیستم Unifiedبه نقطه تعادل		31
شکل :4-1-3 کنترل دومین حالت سیستم Unified به مسیر پریودیکSin wt		32
بخش چهارم:
شکل :1-1-4رفتار آشوبناك سیستم باw1= w2= w3= w4=1		34

 

عنوان			صفحه
شکل :2-1-4رفتار آشوبناك سیستم باw1= w2= w3= w4=4		34
شکل3-1-4و4و5و:6 حالت خروجیy~z سیستم 5و خطای خروجی r(t)		37-36
بخش پنجم:
شکل:1-1-5 دینامیک خطا برای سیستم لرنز کنترل شده		43
شکل :2-1-5تغییرات پارامتربا مقدار اولیه صفر		43
	فصل دوم
شکل:1-2-1دیاگرام شماتیک سیستم انتقال بار		46
شکل:2-2-1 طیف سه مولفه لیاپانف		49
شکل3-2-1و:4 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا		51
شکل :5-2-1 طیف لیاپانف سیستم برای A(x1-x2)		52
شکل6-2-1و:7 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا		53
شکل :8-2-1 طیف لیاپانف سیستم برای A(x1-x2)		54
شکل:9-2-1سنکرونیزاسیون سیستمها از طریق فیدبک تطبیقی		55

شکل :10-2-1ترسیم مقادیر مختلف فاصله اقلیدسی دو سیستم برای ضریب کوپلینگ متفاوت 57

شکل:11-2-1 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا			59
	Ω
شکل12-2-1و:13 ترسیم	1,2	بر محور ω t	61،60
	ω
	t
شکل :1-2-2دیاگرام شماتیک سیستم LS			62
شکل :2-2-2 دیاگرام دوشاخگی حالتها برای A بین 38و44			63
شکل :3-2-2 طیف مولفه های لیاپانف برای A بین 38و44			64
شکل4-2-2و…و:7پاسخ زمانی حالتهای drive &response system x1 ,…, x4			66-68
شکل 8-2-2و…و:11پاسخ زمانی Error 1,…,4			68-70
شکل 12-2-2و:13 گراف نتیجه شناسایی پارامترα44,α 22			73و74

 

	عنوان			صفحه
شکل14-2-2و…و:17پاسخ زمانی Error 1,…,4			74-76
شکل:1-2-3دیاگرام شماتیک سنکرونیزاسیون آشوب وسیستم انتقال اطلاعات			79
شکل :2-2-3 سنکرونیزاسیون بین x1,x3			81
شکل :3-2-3 اعمال سنکرونیزاسیون به سیستم انتقال اطلاعات			82
شکل :(4-2-3a-d) سنکرونیزاسیون دو مدار Chua با تغییرات پارامتر			92-93
شکل :1-2-5 شماتیک نصب آزمایشی لیزر های نیمه هادی کوپل شده			95
شکل :2-2-5 سری زمانی دو لیزر			96
شکل:3-2-5 زوم 9 ns روی سری زمانی شکل 2			97
شکل:4-2-5 سری زمانی برای دو SL کوپل شده یکسان			99
شکل:5-2-5 طیف rf مربوط به laggard, leader			100
		فصل سوم
شکل:1-3 دیاگرام ساختاری آشکار سازی و پنهان سازی			104
شکل :2-3بلوك دیاگرام ساختاری قسمت رمز نگار مدار VLSI			108
شکل : :3-3 نقاط تعادل و پهنای باند مدار VLSI			109
شکل:4-3 مولد زیر سیستمهای سنکرون شده بین رمزنگار و رمزگشا			110
شکل :5-3 بخش مدولاتور سیگنال			111
شکل:6-3فیلتر غیرخطی و مبدل A2D			112
شکل:7-3ساختار مدار Chua			114
شکل:8-3نواحی جذب مدار Chua			115
شکل:9-3خروجیx آشوب سیستم			115
شکل:10-3پاسخ زمانی خطای سنکرونیزاسیون			122
شکل:11-3تغییرات پارامتر با مقادیر اولیهk0=3,k0=1			123

 

عنوان		صفحه
شکل:12-3 سنکرونیزاسیون حالتهای x1,x2 سیستم Master & Slave		123
شکل :13-3 جذب کننده های آشوب سیستم Lu		125
شکل:14-3خروجی آشوب سیستم		125
شکل:15-3 دیاگرام دو شاخگی سیستم		126
شکل:16-3 پاسخهای زمانی خطای سنکرونیزاسیون		128
شکل:17-3 تطبیق حالتهای سیستم Master & Slave		129
شکل:18-3بلوك دیاگرام ساختاری فیلتر تطبیقیLMSطراحی شده		131
شکل:19-3 نویز+سیگنال،سیگنال و خطای بین آنها بعد از فیلترینگ		132
شکل:20-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی( 1		134
شکل:21-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی(2		135
شکل:22-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی(3		136

چکیده :
روشهای نوین رمزگذاری((Codingاطلاعات و کاربرد آنها در مخابره امن((Secure Communicationامروزه اهمیت فراوانی یافته و توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است.در این میان روشی ارجح است که دارای کیفیت مناسبی بوده و امنیت بالاتری را برای سیستم ایجاد نماید.یکی از روشهایی که در چند دهه اخیر برای این منظور پیشنهاد شده و مورد بررسی تجزیه و تحلیل قرارگرفته است،بهره گیری از سیستمهای آشوبگون و روشهای کنترلی این سیستمها به خصوص کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب برای رمزنگاری اطلاعات میباشد؛در این روش با استفاده از خصوصیات منحصر بفردی که پدیده ها و سیستمهای آشوبناك دارند-مانند حساست بالا به شرایط اولیه و تغییرات پارامترها-میتوان امنیت خوب و قابل قبولی رادر مخابره اطلاعات فراهم نمود.

هدف از این پروژه طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب و بهره گیری از آن در افزایش ضریب

امنیتی مخابره و انتقال اطلاعات بوده است که از سیستمهای آشوب چوا((Chuaو لو((Lu برای رمزنگاری اطلاعات و از

روش سویچینگ بین نواحی جذب آشوب–CSKبرای پنهان سازی و انتقال اطلاعات استفاده شده است.

همانطور که گفته شد و خواهیم دید از دو سیستم برای تولید آشوب استفاده شده که یکی ازآنها(فرستنده)اطلاعات را رمزگذاری کرده و سیستم دیگر(گیرنده)براساس سنکرون بودن دو سیستم،اطلاعات را بازیابی می کند.همچنین مدارهایی برای تبدیل سیگنال پیام به سیگنالهای آشوب و همجنین مدارهایی برای بازیافت سیگنال ماسک شده انتقالی معرفی می گردد.

کلمات کلیدی:

آشوب-سنکرونیزاسیون و کنترل تطبیقی-مدار چوا و سیستم آشوب لو-رمزنگاری و امنیت مخابره اطلاعات-طرح CSK
مقدمه:

در این پروژه در ابتدا برای آشنایی هر چه بیشتر با مطالب موجود،سعی بر ارائه تعاریف پایه و مفاهیم عمومی در زمینه

آشوب و کنترل و سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهایChaotic گردید. مثل تعریف دینامیک غیرخطی آشوب و تعریف مربوط به روشهای سنکرونیزاسیون که در ادامه نیز اشارهای بسیار مختصر به آن می شود.

از مهمترین شناسه های سیستم آشوب می توان به موارد زیر اشاره کرد:[2]

1. حساسیت بسیار بالا به شرایط اولیه

 

2. حساسیت بسیار بالا به تغییر پارامترهای سیستم

 

3. تأثیر فیدبک خروجی بر ادامه فعالیتهای سیستم

با آغاز بحث آشوب در سیستمهای غیرخطی و کنترل آن، روشها و نظریات و تئوریهای کنترلی گوناگونی اعم از خطی و غیر خطی در این زمینه پیشنهاد و ارائه گردید؛ نظیر:

• کنترل فیدبک خطی[1]

 

• کنترل فیدبک با تأخیر زمانی36]،[34

 

• کنترل بازگشتی یا 16]Back Stepping Control،[17

 

• متغیرهای لغزشی [20]

و….
یکی از مباحث مطرح شده در زمینه فوق، مبحث کنترل تطبیقی و یکسان سازی سیستمهای آشوب[3]است که کماکان مسائل زیادی را برای طرح و تحقیق و ارائه در خود جای داده است.

تحقیقات و بررسیهای بسیاری در زمینه کنترل تطبیقی و یکسان سازی سیستمهای دینامیکی آشوب صورت گرفت

و نتایج مطلوبی حاصل گردید که در اغلب آنها “روش کنترل تطبیقی،”تئوری پایداری لیاپانف”،”طراحی تخمینگر

پارامترهای مجهول” و … نقش محوری را بر عهده داشتند.36]،[34

…,Chen,Ch.Hua,Pikovsky,Fradkov,Coworker ازجمله محققانی بوده اند که تلاشهای بسیاری در زمینه تجزیه و تحلیل موضوع مورد اشاره انجام دادند که نتایج بررسیهای برخی از این محققین ارائه و روشهای بکار گرفته شده توسط هر کدام که گاه باهم شباهتها و تفاوتهایی داشتند با یکدیگر مقایسه گردید.از این موارد می توان نمونه های زیر را نام برد:

• پیاده سازی قانون کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب به سیتمهایی نظیر 25]Arneodo،[18

 

• طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون سیتم آشوب )Chenکلیه پارامترها نامعین)6]،[3

 

• شناسایی پارامتر و کنترل سیستم Unified Chaotic با دیدگاه کنترل تطبیقی[13]

 

• اعمال روش قانون کنترل تطبیقی سنکرونیزاسیون سیستمunified با سویچ متناوب پیوسته تأخیردار[30]

 

• طراحی و پیاده سازی کنترل کننده تطبیقی خالص برای سنکرونیزاسیون سیستم لرنز[35]

در تمام این موارد نتایج شبیه سازی ارائه شده، مهر تأییدی بر اجرای موفق طراحیها بود.

بعد از آشنایی مقدماتی در واقع تعریف مسأله در زمینه سنکرونیزاسون تطبیقی آشوب بصورت زیر مطرح گردید:

با توجه به اینکه سنکرونیزاسیون تطبیقی آشوب به معنای طراحی قانون کنترل بر اساس روش تطبیقی با هدف یکسان و

همانند سازی دو سیستم آشوب یکسان(که اغلب با نامهای Drive & Response Systemsو یا Master & Slave

Systems معرفی می شوند) با شرایط اولیه مختلف یا یکسان سازی دو سیستم آشوب با دینامیک مختلف می باشد:

“چگونه قانون کنترل U براساس روش کنترل تطبیقی با هدف سنکرونیزاسیون سیستمهای آشوب گونه -که در حقیقت یکسان سازی سیستمهای غیرخطی آشوب با مدل نامعین(با پارامترهای مجهول) با دینامیک یکسان و شرایط
.
اولیه مختلف یا با ساختار دینامیکی متفاوت و به فرم کلی x(t) = A.x(t) + f (x) در ناحیه پایداری آنهامی باشد-

،طراحی و پیاده سازی شود؟“

در واقع طراحی قانون کنترل تطبیقی برای سنکرونیزاسیون را می توان به دو دسته طبقه بندی کرد3]،18،:[36

1. طراحی که نیاز به مدل دقیق ریاضی و مشخص سیستم دارد و کنترل طراحی شده اغلب ساده است.

 

2. طراحی قانون کنترل برای سیستمهایی که همه یا بخشی از اطلاعات مربوط به سیستم ناشناخته و نامعین

(مجهول) می باشد که معمولا منجر به طراحی یک قانون کنترل پیچیده می گردد.

با توجه به اینکه در کاربردهای عملی، اغلب مدل ریاضی دقیق سیستم قابل دسترس نمی باشد لذا علاقه محققان به اجرایی ساختن کنترل کننده های موثر و ساده افزایش پیدا کرده و توجه فراوانی را معطوف خود داشته است.

کنترل تطبیقی آشوب در علوم بسیاری نظیر مهندسی هوا فضا،امنیت ارتباطی،لیزرهای نیمه هادی، مهندسی پزشکی و …

کاربرد فراوانی یافته است لذا در فصل دوم برای آشکار ساختن اهمیت و ارزش مقوله عنوان شده ، به پاره ای از کاربردهای سنکرونیزاسیون تطبیقی آشوب در زمینه های علمی و عملی اشاره خواهد شد و اهداف و نتایج آن مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار خواهدگرفت که از آن جمله می توان از نمونه های زیر یاد کرد:

• کاربرد همانندسازی(سنکرونیزاسیون)تطبیقی آشوب1 در سیستم انتقال بار[15]

 

• کاربرد همانندسازی تطبیقی آشوب در کنترل لغزشی و تغییر ساختاری پارامتر[20]

 

• کاربرد همانندسازی تطبیقی آشوب در عملکرد لیزرهای نیمه هادی تأخیردار کوپل شده[4]

 

• کاربرد همانندسازی تطبیقی آشوب در سیستم معروف به [14]Loudspeaker

با توجه به اهمیت بیش از پیش و روزافزون کارکرد امنیتی در زمینه جلوگیری از استراق سمع و جاسوسی پیامهای ارسالی و دریافتی در عصر ارتباطات، در فصل پایانی، مقوله امنیت ارتباطی و زمینه کاربردی سنکرونیزاسیون تطبیقی آشوب در این گستره علمی و عملی بیش از پیش مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد؛ بر این اساس ابتدا به چند طرح معروف در زمینه افزایش ضریب امنیت و حفاظت اطلاعات به هنگام ارسال و دریافت(مخابره)آن اشاره می گردد.

نمونه های زیر به عنوان نمونه ای از روشهای اجرایی مختلفی برای امنیت ارتباطی معرفی می گردد:[28]

Chaotic Modulation (3  Chaotic Switching(CSK) (2  Chaotic Masking (1

در ادامه نیز با انتخاب، روش امنیتی CSK نتایج شبیه سازی مربوط به طراحی و پیاده سازی مرحله میانی طرح (یکسان

سازی سیستمهای Master-Slave که سیگنال پیام اصلی در مرحله اول طرح به این زیر سیستمهای آشوب مبدل شده است) ارائه خواهد شد.

به عبارت دیگر برای تطابق و سنکرون نمودن سیگنال پیام با فرض اینکه در مرحله اول به سیگنالهای حامل آشوب

2تبدیل شده است، در دو بخش، طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون سیستمهای آشوب بر اساس روش تطبیقی و تئوری لیاپانف ارائه و تجزیه و تحلیل خواهد شد:

1. Chaos Adaptive Synchronization 2. Chaotic Carrier

الف-شیوه ای در طراحی و پیاده سازی سنکرونیزاسیون تطبیقی مدارهای چوا)[Chua]که از مهمترین مدارهای الکترونیکی مولد نواحی جذب آشوب می باشد).[2]

ب- طراحی و پیاده سازی سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستم آشوب لو((Luبا یک پارامتر نامعین.[9]

در هر دو مورد، با استفاده از تئوری پایداری لیاپانف، قانون کنترل مبتنی بر روش کنترل تطبیقی طراحی و جهت پیاده

سازی سنکرونیزاسیون زیرسیستمهایMaster & Slave در مرحله دوم طرح عملیاتی امنیت ارتباطی به سیستم اعمال گردیده و اثبات خواهد شد که سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهای معرفی شده به درستی و با موفقیت انجام شده است.

نتایج شبیه سازی نیز دلیلی دیگر بر این مدعا خواهد بود.

براساس مراحل یاد شده، مرحله پایانی طرح(آشکار سازی سیگنال و مرحله بازیافت 1پیام اصلی از سیگنالMask شده انتقالی) نیز به روشهای گوناگون انجام پذیر است[10] که به عنوان مثال چند روش برای این کار معرفی و توضیحی
نسبتا مختصر برای آشنایی با این مرحله و کلا حلقهء بسته طرح ارسال و در یافت پیام با هدف افزایش ضریب امنیتی ارائه خواهد گردید.
اما در پایان با توجه به اینکه کماکان روشهای بسیار نوینی در بالا بردن ضریب امنیتی ارسال و دریافت پیام معرفی،طراحی و اجرا شده و می شوند باید به این نکته نیز اذعان داشت که بخش سوم عملیات ارسال و دریافت پیام-غیر

از فرستنده و گیرنده- که همان جاسوس یا استراق سمع کننده می باشد نیز در حال به روز کردن و Up to date علوم مربوط به زمینه تخصصی خود بوده و راههای نفوذی بسیاری را برای حمله و تهاجم به مراحل مختلف طرحهای پیشنهادی ، آزمایش و جهت کاهش ضریب امنیت ارسال و دریافت پیام،عملی نموده است.

لذا با اینکه مراحل مختلف طرحهای پیشنهادی در این پروژه از نظر تئوری و عملی -چه در طراحی و چه در پیاده سازی

اما عملاً زمان زیادی حدود 20 سال طول کشید تا در سال 1970 توسط Mowell و Munson

اولین آنتن ساخته شد که به مرور زمان با تحقیقات زیادی که در مورد آرایه های این نوع آنتن

انجام گرفت انواع مختلفی از آنها بدست آمده است . بعضی از انواع این آنتن ها نظیر دی پل چاپی .

شکافی چاپی ، دی پل خم شده چاپی قبل از طرح ایده آنتن های مدار چاپی ساخته شده بودند .

سپس با عنوان شدن این موضوع آنتنهای بالا نیز با کمی تغییر در این ساختار به کار گرفته شدند .

آنتنهای مایکرواستریپ با توجه به مزایای زیادی مانند قیمت پایین سازگاری با مدارات چاپی وزن و

حجم کم ، ساخت آسان ، باعث شده که به مرور زمان کاربردهای فراوانی در میان آنتنهای

مایکروویو داشته باشد .

آنتنهای مایکرواستریپ نسبت به آنتنهای دیگر مزایای زیادی دارند . مزایای اصلی آن عبارتند

از :

-1 به دلیل نازك بودن قطر این آنتن می تواند به راحتی بر روی بدنه هواپیما و ماهواره یا

موشک نصب شود .

-2 سطح مقطع پراکندگی آن کم است .

-3 با تغییر محل تغذیه می توان پلاریزاسیونهای مختلف خطی ، دایره ای راست گرد و چپ

گرد را بوجود آورد .

-4 حجم کم و وزن کم این نوع آنتن

-5 هزینه ناچیز ساخت این آنتنها به طور انبوه

-6 این نوع آنتن با چند فرکانس کار ( ( Dual frequency قابل ساخت است .

-7 به دلیل سازگاری با مدارات مخابراتی و قابلیت ساخت این نوع آنتن روی بردها ، مجموعه

مدارها و آنتن را در یکجا می توان جمع نمود

-8 خط تغذیه و شبکه تطبیق همزمان با ساخت آنتن قابل ساخت می باشد .

این مزایا باعث گردیده که کاربرد این نوع آنتن در رنج فرکانس 100MHz  –  50GH z

گسترش یابد .

اما این آنتنها دارای محدودیت های اساسی نیز می باشند که از مهمترین آن می توان به

پهنای باند باریک آن اشاره کرد . این پهنای باند به فاصله بین المان تشعشع کننده و صفحه زمین

وابسته است . هر چه فاصله کمتر باشد پهنای باند نیز کمتر خواهد بود .

توان تشعشعی آنتن مایکرواستریپ ارتباطی به ضخامت لایه عایق ندارد و مستقل از آن می

باشد . یکی دیگر از محدودیت های مهم این نوع آنتنها تلفات خطوط تغذیه است . شبکه تغذیه این

 

نوع آنتنها معمولاً همراه با المان تشعشع کننده بر روی لایه عایق چاپ می شوند . که باعث افزایش

تلفات توان می گردد .

انتقال و تلف شدن توان به علت وجود امواج سطحی در لایه عایق از یک خط به خط دیگر

یکی از محدودیت ها و عیوب آنتن مایکرو استریپ می باشد .

به طور کلی می توان معایب آنتن مایکرو استریپ را به صورت زیر خلاصه کرد :

-1 محدودیت و داشتن حداکثر گین قابل دسترس از آنتن در حدود 20dB

-2 پهنای باند باریک

-3 بین خط تغذیه و تشعشع کننده ، ایزولاسیون کمی وجود دارد .

-4 توان خروجی پایین .

-5 تلفات بالا که در نتیجه باعث کاهش گین می شود .

-6 تحریک شدن امواج سطحی .

کلیات

هدف :

با توجه به مزایای آنتنهای مایکرو استریپ که در مورد آنها بحث شد از قبیل حجم کم

سادگی ساخت قیمت پایین کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع نظامی و تجاری پیدا کرده است از

این رو در سالیان اخیر تحقیقات بسیار زیادی در ساخت انواع مختلف آنتنهای مایکرو استریپ

صورت گرفته است و در حال حاضر شاهد تنوع بسیار زیادی از نظر ساختمان و نوع کاربرد آن

هستیم .

این مطلب را هم بخوانید :

یکی از کاربردهای آنتن مایکرو استریپ که مورد علاقه دانشمندان واقع گردیده ارسال

امواج مایکرو ویو با پلاریزاسیون دایروی است که مطالعات وسیعی جهت حصول این امر بر روی

پچهای دایروی و مربعی صورت پذیرفته و مقالات زیادی در این زمینه موجود می باشد. متاسفانه

مقالات بسیار اندکی برای ایجاد پلاریزاسیون دایروی با پچ مثلثی در مجلات معتبر دنیا می توان

یافت .

با توجه به این که مشخصه پچهای مثلثی تقریبا شبیه به پچهای مربعی بوده و اندازه آن

کوچکتر از پچهای مربعی است در اینجا سعی شده رفتار این پچ جهت تولید پلاریزاسیون دایروی