کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
توجه :
شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.
چکیده
کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
فشارخون بالا زمانی ایجاد می شود که فشارخون در دیواره رگ ها بیش از حد معمول بالا رود که این وضعیت بسیار خطرناک است چون گاهی اوقات تاْثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد ، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهمیت است . کنترل PID به دلیل سادگی و مقاوم بودن آن تا کنون در کنترل بسیاری از پروسه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در کاربردهای صنعتی، پارامترهای کنترلر PID به صورت دستی و با سعی و خطا تنظیم می شود. تنظیم پارامترهای کنترلر به صورت دستی، کارایی آن را به ویژه در شرایطی که زمان اهمیت دارد و نیز در مواردی که پارامترهای پلانت از قبل مشخص نباشد، کاهش می دهد. لذا در سالهای اخیر کار تحقیقاتی زیادی در زمینه تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر PID انجام گرفته و از بسیاری از تکنیک های هوشمند مانند الگوریتم های ژنتیک، بهینه سازی انبوه ذرات و ... برای تنظیم پارامترهای این کنترلر استفاده شده است.
در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است. تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، دقت و سرعت کنترلر را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و انعطاف کنترلر را برای برخورد با سیستمهای مختلف افزایش می دهد. کنترلر PID-GA پیشنهادی ، جهت تنظیم نرخ تزریق دارو به منظور کنترل فشار خون بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این کنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بیمار را به حالت نرمال برمی گرداند و تغییر پارامترهای بیمار نیز در کارایی کنترلر تاثیری نخواهد داشت.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول مقدمه 1
فصل دوم بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی 4
2-1 مقدمه 4
2-2 تعریف فشار خون 6
2-3 انواع فشار خون 7
2-3-1 علائم 7
2-3-2 تشخیص 8
2-3-3 درمان 8
2-4 افزایش فشار خون 11
2-4-1 شکل فشار خون بدخیم یا تشدید شده 12
2-5 عوارض ناشی از فشار خون بالا 12
2-5-1 نارسایی قلبی 12
2-5-2 نارسایی کلیه 13
2-5-3 ضعف بینایی 13
2-5-4 سکته مغزی 13
2-5-5 حمله گذرای ایسکمی 14
2-5-6 فراموشی 14
2-5-7 بیماری عروق قلبی 14
2-5-8 سکته (حمله) قلبی 15
2-5-9 بیماری عروق محیطی 15
2-6 شیوه های درمان فشار خون بالا 15
2-7 برخی داروهای پایین آورنده فشار خون 16
فصل سوم استفاده از الگوریتم ژنتیک در تنظیم پارامترهای کنترلر PID 17
3-1 مقدمه 17
3-2 کنترلر PID 18
3-2-1 مقدمه 18
3-2-2 اجزای کنترلر 19
3-2-3 PID پیوسته 20
3-2-4 بهینه سازی کنترلر 20
3-2-5 مشخصات کنترلر های تناسبی-مشتق گیر-انتگرالگیر 21
3-2-6 مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID 22
3-2-6-1 کنترل تناسبی 23
3-2-6-2 کنترل تناسبی – مشتق گیر 24
3-2-6-3 کنترل تناسبی – انتگرالی 25
3-2-6-4 اعمال کنترلر PID 26
3-3 الگوریتم ژنتیک 27
3-3-1 مقدمه 27
3-3-2 تاریخچه الگوریتم ژنتیک 28
3-3-3 زمینه های بیولوژیکی 29
3-3-4 فضای جستجو 30
3-3-5 مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک 31
3-3-5-1 اصول پایه 31
3-3-5-2 شمای کلی الگوریتم ژنتیک 31
3-3-5-3 کد کردن 32
3-3-5-4 کروموزوم 32
3-3-5-5 جمعیت 33
3-3-5-6 مقدار برازندگی 33
3-3-5-7 عملگر برش 34
3-3-5-8 عملگر جهش 36
3-3-6 مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک 38
3-3-7 همگرایی الگوریتم ژنتیک 43
3-3-8 شاخص های عملکرد 44
3-3-8-1 معیارITAE 44
3-3-8-2 معیار IAE 44
3-3-8-3 معیار ISE 44
3-3-8-4 معیار MSE 45
3-4 تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک 45
3-4-1 تاریخچه 46
3-4-2 نحوه تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک 46
3-5 مدل سازی ریاضی سیستم تنظیم فشار خون 47
3-5-1 مقدمه 47
3-5-2 مدل های دینامیکی توسعه داده شده 48
3-5-2-1 مدل اول 48
3-5-2-2 مدل دوم 49
3-5-2-3 مدل سوم 50
3-5-2-4 مدل چهارم 52
3-6 پیاده سازی سیستم تحویل دارو برای تنضیم فشارخون 53
فصل چهارم الگوریتمهای هم تکاملی هم کارانه 55
4-1 مقدمه 55
4-1-1 مفهوم هم تکاملی در طبیعت 55
4-1-2 الگوریتم های هم تکاملی ( CEAs) 56
4-2 تاریخچه 57
4-3 چرا از الگوریتمهای هم تکاملی استفاده می کنیم؟ 58
4-3-1 فضای جستجوی بزرگ یا نامحدود 59
4-3-2 عدم وجود یا مشکل بودن بیان ریاضی معیار مطلق برای ارزیابی افراد 60
4-3-3 ساختارهای پیچیده و یا خاص 61
4-4 معایب هم تکاملی 62
4-5 طبقه بندی الگوریتم های هم تکاملی 64
4-5-1 ارزیابی 64
4-5-1-1 کیفیت و چگونگی Payoff 66
4-5-1-2 روش های اختصاص برازندگی 66
4-5-1-3 روش های تعامل بین افراد 67
4-5-1-4 تنظیم زمان به هنگام سازی 68
4-5-2 نحوه نمایش 69
4-5-2-1 تجزیه مسأله به اجزای کوچکتر 69
4-5-2-2 توپولوژی فضایی 69
4-5-2-3 ساختار جمعیت 69
4-6 چهارچوب کلی الگوریتم هم تکاملی همکارانه 70
4-7 مقاوم بودن در الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه 70
4-8 تئوری بازیهاوتحلیل الگوریتم هم تکاملی براساس مفاهیم تئوری بازی تکاملی 72
4-9 زمینه های کاربرد الگوریتم های هم تکاملی 75
فصل پنجم شبیه سازی ها و نتایج 78
5-1 مقدمه 78
5-2 کنترل بهینه فشارخون حین عمل جراحی توسط الگوریتم ژنتیک 78
5-2-1 شبیه سازی سیستم کنترل اتوماتیک فشارخون با کنترلر PID والگوریتم ژنتیک 79
5-2-1-1 انتخاب مدل ریاضی 79
5-2-1-2 انتخاب کنترلر 80
5-2-1-3 انتخاب تابع برازندگی برای الگوریتم ژنتیک 81
5-2-1-4 اعمال کنترلر و عمل کردن الگوریتم ژنتیک 82
5-2-2 نتایج شبیه سازی 84
5-2-3 پاسخ های حاصل از اجرای برنامه شبیه سازی شده 85
فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات 88
6-1 نتیجه گیری 88
6-2 پیشنهادات 89
مراجع 90
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 3-1 شمای کلی کنترلر PID 19
شکل 3-2 مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID 22
شکل 3-3 پاسخ پله سیستم حلقه باز 23
شکل 3-4 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر تناسبی 24
شکل 3-5 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PD 24
شکل 3-6 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PI 25
شکل 3-7 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PID 26
شکل 3-8 : تبدیل فنوتیپ ها به ژنوتیپ ها وبالعکس 29
شکل 3-9 نمونه ای از فضای جواب 30
شکل 3-10 نمایش یک کروموزوم n بیتی در پایه عددی m 33
شکل 3-11 عمل برش تک نقطه ای 35
شکل 3-12 : عمل برش چند نقطه ای 35
شکل 3-13 عمل برش یکنواخت 36
شکل 3-14 عمل جهش 37
شکل 3-15 مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک 39
شکل 3-16 مدل چرخ رولت 40
شکل 3-17 بلوک دیاگرام سیستم کنترل با کنترلر 53
شکل 4-1 سلسله مراتب طبقه بندی ویژگی های یک الگوریتم هم تکاملی 65
شکل4-2 الگوریتم هم تکاملی هم کارانه ترتیبی خلاصه شده 71
شکل 4-3 ماتریس امتیازدهی 74
شکل 5-1 شمای کلی سیستم 79
شکل 5-2 فلوچارت سیستم کنترل فشارخون 83
شکل 5-3 شبیه سازی کنترلر PID 84
شکل 5-4 شبیه سازی سیستم کنترل فشارخون 84
شکل 5-5 مقدار برازندگی ها در هر نسل 86
شکل 5-6 ضرایب کنترلرPID 86
شکل 5-7 خروجی سیستم در حالتی که فشار از حالت مطلوب بیشتر است 87
شکل 5-8 خروجی سیستم در حالتی که فشار از حد مطلوب کمتر است 87
فهرست جداول
جدول 3-1 اثرات کنترلرهای ، ، 21
جدول 3-2 نمونه ای از عمل جهش 37
جدول 3-3 انتخاب کروموزوم ها با استفاده از مدل چرخ رولت 41
جدول 3-4 محدوده پارامترهای مدل دینامیکی سیستم فشارخون 51
جدول 3-5 مقادیر تعیین شده برای پارامترهای مدل 52
جدول 3-6 مقادیر پارامترهای فرمول رابطه بین تغییرات فشارخون و سرعت تزریق دارو 53
جدول 5-1 انتخاب عدد مناسب برای پارامترهای مدل فشارخون 80
کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
فشارخون بالا زمانی ایجاد می شود که فشارخون در دیواره رگ ها بیش از حد معمول بالا رود که این وضعیت بسیار خطرناک است چون گاهی اوقات تاْثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد ، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهمیت است . کنترل PID به دلیل سادگی و مقاوم بودن آن تا کنون در کنترل بسیاری از پروسه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در کاربردهای صنعتی، پارامترهای کنترلر PID به صورت دستی و با سعی و خطا تنظیم می شود. تنظیم پارامترهای کنترلر به صورت دستی، کارایی آن را به ویژه در شرایطی که زمان اهمیت دارد و نیز در مواردی که پارامترهای پلانت از قبل مشخص نباشد، کاهش می دهد. لذا در سالهای اخیر کار تحقیقاتی زیادی در زمینه تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر PID انجام گرفته و از بسیاری از تکنیک های هوشمند مانند الگوریتم های ژنتیک، بهینه سازی انبوه ذرات و ... برای تنظیم پارامترهای این کنترلر استفاده شده است.
در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است. تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، دقت و سرعت کنترلر را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و انعطاف کنترلر را برای برخورد با سیستمهای مختلف افزایش می دهد. کنترلر PID-GA پیشنهادی ، جهت تنظیم نرخ تزریق دارو به منظور کنترل فشار خون بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این کنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بیمار را به حالت نرمال برمی گرداند و تغییر پارامترهای بیمار نیز در کارایی کنترلر تاثیری نخواهد داشت.
واژه های کلیدی : تنظیم اتوماتیک فشارخون ، کنترلر PID ، الگوریتم ژنتیک ، تنظیم پارامترهای کنترلر PID با الگوریتم ژنتیک
فهرست مطالب:
فصل اول مقدمه 1
فصل دوم بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی 4
2-1 مقدمه 4
2-2 تعریف فشار خون 6
2-3 انواع فشار خون 7
2-3-1 علائم 7
2-3-2 تشخیص 8
2-3-3 درمان 8
2-4 افزایش فشار خون 11
2-4-1 شکل فشار خون بدخیم یا تشدید شده 12
2-5 عوارض ناشی از فشار خون بالا
2-5-1 نارسایی قلبی 12
2-5-2 نارسایی کلیه 13
2-5-3 ضعف بینایی 13
2-5-4 سکته مغزی 13
2-5-5 حمله گذرای ایسکمی 14
2-5-6 فراموشی 14
2-5-7 بیماری عروق قلبی 14
2-5-8 سکته (حمله) قلبی 15
2-5-9 بیماری عروق محیطی 15
2-6 شیوه های درمان فشار خون بالا 15
2-7 برخی داروهای پایین آورنده فشار خون 16
فصل سوم استفاده از الگوریتم ژنتیک در تنظیم پارامترهایکنترلر PID 17
3-1 مقدمه 17
3-2 کنترلر PID 18
3-2-1 مقدمه 18
3-2-2 اجزای کنترلر 19
3-2-3 PID پیوسته 20
3-2-4 بهینه سازی کنترلر 20
3-2-5 مشخصات کنترلر های تناسبی-مشتق گیر-انتگرالگیر 21
3-2-6 مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID 22
3-2-6-1 کنترل تناسبی 23
3-2-6-2 کنترل تناسبی – مشتق گیر 24
3-2-6-3 کنترل تناسبی – انتگرالی 25
3-2-6-4 اعمال کنترلر PID 26
3-3 الگوریتم ژنتیک 27
3-3-1 مقدمه 27
3-3-2 تاریخچه الگوریتم ژنتیک 28
3-3-3 زمینه های بیولوژیکی 29
3-3-4 فضای جستجو 30
3-3-5 مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک 31
3-3-5-1 اصول پایه 31
3-3-5-2 شمای کلی الگوریتم ژنتیک 31
3-3-5-3 کد کردن 32
3-3-5-4 کروموزوم 32
3-3-5-5 جمعیت 33
3-3-5-6 مقدار برازندگی 33
3-3-5-7 عملگر برش 34
3-3-5-8 عملگر جهش 36
3-3-6 مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک 38
3-3-7 همگرایی الگوریتم ژنتیک 43
3-3-8 شاخص های عملکرد 44
3-3-8-1 معیارITAE 44
3-3-8-2 معیار IAE 44
3-3-8-3 معیار ISE 44
3-3-8-4 معیار MSE 45
3-4 تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک 45
3-4-1 تاریخچه 46
3-4-2 نحوه تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک 46
3-5 مدل سازی ریاضی سیستم تنظیم فشار خون 47
3-5-1 مقدمه 47
3-5-2 مدل های دینامیکی توسعه داده شده 48
3-5-2-1 مدل اول 48
3-5-2-2 مدل دوم 49
3-5-2-3 مدل سوم 50
3-5-2-4 مدل چهارم 52
3-6 پیاده سازی سیستم تحویل دارو برای تنضیم فشارخون 53
فصل چهارم الگوریتمهای هم تکاملیهم کارانه 55
4-1 مقدمه 55
4-1-1 مفهوم هم تکاملی در طبیعت 55
4-1-2 الگوریتم های هم تکاملی ( CEAs) 56
4-2 تاریخچه 57
4-3 چرا از الگوریتمهای هم تکاملی استفاده می کنیم؟ 58
4-3-1 فضای جستجوی بزرگ یا نامحدود 59
4-3-2 عدم وجود یا مشکل بودن بیان ریاضی معیار مطلق برای ارزیابی افراد 60
4-3-3 ساختارهای پیچیده و یا خاص 61
4-4 معایب هم تکاملی 62
4-5 طبقه بندی الگوریتم های هم تکاملی 64
4-5-1 ارزیابی 64
4-5-1-1 کیفیت و چگونگی Payoff 66
4-5-1-2 روش های اختصاص برازندگی 66
4-5-1-3 روش های تعامل بین افراد 67
4-5-1-4 تنظیم زمان به هنگام سازی 68
4-5-2 نحوه نمایش 69
4-5-2-1 تجزیه مسأله به اجزای کوچکتر 69
4-5-2-2 توپولوژی فضایی 69
4-5-2-3 ساختار جمعیت 69
4-6 چهارچوب کلی الگوریتم هم تکاملی همکارانه 70
4-7 مقاوم بودن در الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه 70
4-8 تئوری بازیهاوتحلیل الگوریتم هم تکاملی براساس مفاهیم تئوری بازی تکاملی72
4-9 زمینه های کاربرد الگوریتم های هم تکاملی 75
فصل پنجم شبیه سازی ها و نتایج 78
5-1 مقدمه 78
5-2 کنترل بهینه فشارخون حین عمل جراحی توسط الگوریتم ژنتیک 78
5-2-1 شبیه سازی سیستم کنترل اتوماتیک فشارخون باکنترلر PID والگوریتم ژنتیک 79
5-2-1-1 انتخاب مدل ریاضی 79
5-2-1-2 انتخاب کنترلر 80
5-2-1-3 انتخاب تابع برازندگی برای الگوریتم ژنتیک 81
5-2-1-4 اعمال کنترلر و عمل کردن الگوریتم ژنتیک 82
5-2-2 نتایج شبیه سازی 84
5-2-3 پاسخ های حاصل از اجرای برنامه شبیه سازی شده 85
فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات 88
6-1 نتیجه گیری 88
6-2 پیشنهادات 89
مراجع 90
فهرست شکل ها
شکل 3-1 شمای کلی کنترلر PID 19
شکل 3-2 مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID 22
شکل 3-3 پاسخ پله سیستم حلقه باز 23
شکل 3-4 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر تناسبی 24
شکل 3-5 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PD 24
شکل 3-6 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PI 25
شکل 3-7 پاسخ پله واحد سیستم حلقه بسته با کنترلر PID 26
شکل 3-8 : تبدیل فنوتیپ ها به ژنوتیپ ها وبالعکس 29
شکل 3-9 نمونه ای از فضای جواب 30
شکل 3-10 نمایش یک کروموزوم n بیتی در پایه عددی m 33
شکل 3-11 عمل برش تک نقطه ای 35
شکل 3-12 : عمل برش چند نقطه ای 35
شکل 3-13 عمل برش یکنواخت 36
شکل 3-14 عمل جهش 37
شکل 3-15 مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک 39
شکل 3-16 مدل چرخ رولت 40
شکل 3-17 بلوک دیاگرام سیستم کنترل با کنترلر 53
شکل 4-1 سلسله مراتب طبقه بندی ویژگی های یک الگوریتم هم تکاملی 65
شکل4-2 الگوریتم هم تکاملی هم کارانه ترتیبی خلاصه شده 71
شکل 4-3 ماتریس امتیازدهی 74
شکل 5-1 شمای کلی سیستم 79
شکل 5-2 فلوچارت سیستم کنترل فشارخون 83
شکل 5-3 شبیه سازی کنترلر PID 84
شکل 5-4 شبیه سازی سیستم کنترل فشارخون 84
شکل 5-5 مقدار برازندگی ها در هر نسل 86
شکل 5-6 ضرایب کنترلرPID 86
شکل 5-7 خروجی سیستم در حالتی که فشار از حالت مطلوب بیشتر است 87
شکل 5-8 خروجی سیستم در حالتی که فشار از حد مطلوب کمتر است 87
فهرست جداول
جدول 3-1 اثرات کنترلرهای ، ، 21
جدول 3-2 نمونه ای از عمل جهش 37
جدول 3-3 انتخاب کروموزوم ها با استفاده از مدل چرخ رولت 41
جدول 3-4 محدوده پارامترهای مدل دینامیکی سیستم فشارخون 51
جدول 3-5 مقادیر تعیین شده برای پارامترهای مدل 52
جدول 3-6 مقادیر پارامترهای فرمول رابطه بین تغییرات فشارخون و سرعت تزریق دارو53
جدول 5-1 انتخاب عدد مناسب برای پارامترهای مدل فشارخون 80
در این پروژه نخست اجزا و عملکرد شیر ترمز اتوماتیک لکوموتیو مورد اشاره قرار می گیرد . سپس به معرفی روش جز به جز در شبیه سازی سیستم های نیوماتیکی می پردازد. در این روش ابتدا المانهای اصلی به کمک نرم افزار Matlab ساخته شده ، سپس با اتصال آنها به یکدیگر ، کل مجموعه، شبیه سازی می گردد.
علاوه بر این کاربرد ، این روش در شبیه سازی دینامیکی شیر ترمز اتوماتیک ( شش دنده) ، به عنوان فرمان دهنده سیستم ترمز قطار، مورد بررسی قرار می گیرد.
فهرست مطالب:
مقدمه
1 مروری بر نحوه عملکرد سیستم ترمز اتوماتیک
2 تحلیل حالتهای مختلف سوپاپ ترمز اتوماتیک
2-1 حالت هواگیری( Release)
2-2 بررسی حالت ترمز در شش دنده (Service)
2-3 حالت کاهش بیشتر فشار لوله اصلی (Over Reduction)
2-5 حالت خنثی (Handle- Off)
2-6 حالت ترمز اضطراری (Emergenc
3 اجزا تشکیل دهنده شیر ترمز اتوماتیک
3-1 شیر رله
3-1-1 شر رله در حالت هواگیری
3-1- 2 شیر رله در حالت تعدل
3-1-3 شیر رله در حالت سرویس
3-2 شیر رگلاتور
3-2-1 شیر رگلاتور در وضعیت هواگیری
3-2-2 شیر رگلاتور در وضعیت سرویس
3-3 شیر قطع و وصل لوله اصلی در حالت باز
3-3-2 شیر قطع و وصل در حالت بسته
3-4 شیر تخلیه سریع
3-4-1 شیر تخلیه سریع در حالت بسته
3-3-2 شیر تخلیه سریع در حالت باز
3-4-3 شیر اضطراری
3-5-1 شیر اضطراری در حالت عدم تحریک
3-4-3 شیر اضطراری در حالت تحریک
3- 5 شیر لغو ترمز جریمه(Suppression)
3-6-1 حالت تحریک
3-4-2 حالت عدم تحریک
3-4-2 عملکرد در وضعیت سرویس
3-5 شیر خروسکی
3-7-1 شیر خروسکی در حالت مسافری
3-5-2 شیر خروسکی در حالت باری
3-5-3 شیر خروسکی در حالت قطع
4 اندازه گیری
4-1 حالتهای مختلف سوپاپ شش دنده و اندازه های مورد لزوم آنها
4-1-1 حالت هواگیری
4-1-2 حالت ترمز تدریجی در شش دنده
4-1-3 اندازه گیری مورد لزوم در حالت ترمز تدریجی در شش دنده
4-1-4 حالت آزاد سازی ترمز
4-1-5 حالت لغو ترمز جریمه
4-1-6 حالت کاهش بیشتر یا Over reduction
4-1-7 خنثی
4-1-8 حالت ترمز امرژنسی
|
|
4-2 حالت هواگیری شش دنده
|
|
|
4-2-2 حالت سرویس
4-2-3 حالت لغو ترمز جریمه
4-2-4 حالت اضطراری
5 ضمیمه 1 ( ترجمه متن شرکت سازنده)
6 اصول شبیه سازی
6-1 نیازها واهداف شبیه سازی
6-2 بررسی روشهای ممکن جهت انجام پروژه
6-2-1 مزایا و معایب
6-3 تشریح اصول و مبانی روش استفاده شده
6-3-1 مقاومت
6-3-1-1 معادلات سیالاتی حاکم بر مقاومت
6-3-1-2 اثبات فرمول
6-3-1-3 حل معادله در برنامه سیمولینک
6-3-1-4 حل معادلات مربوط به مقاومت
6-3-2 مخزن
6-4 حل یک مثال ساده
6-4-1 فرضیات و تفسیر نتایج
7 شبیه سازی شیر ترمز اتوماتیک
7-1 شیر رله
7-1-1 محاسبات نیرو
7-1-2 محاسبات نیوماتیکی
7-2 شیر رگلاتور
7-2-1 محاسبات نیرو
| |
7-2-2 محاسبات نیوماتیکی
7-3 شیر قطع ووصل لوله اصلی
7-4 شیر تخلیه سریع
7-5 شیر اضطراری
7-6 شیر لغو ترمز جریمه
7-6-1 در حالت هواگیری
7-6-2 در حالت سرویس
7-6-3 در حالتهای لغو ترمز جریمه ، اضطراری و Handle Off
7-7 شیر خروسکی
منابع
تبدیل لاپلاس و مفاهیم آن.
مبانی و مفاهیم کنترل.
مدل سازی سیستمهای دینامیکی.
بررسی رفتار ترانزیست سیستمها.
معرفی انژکتور دررفتار سیستمها.
مکان ریشه ها.
پایداری.
دیاگرام bode و کاربردهای آن.
جعبه دنده یا گیربوکس اتوماتیک
گیربکس اتوماتیک
اگر شما یک ماشین با گیربکس اتوماتیک رانده باشید ، دو تفاوت بزرگ بین گیربکس های اتوماتیک و گیربکس های دستی را می شناسید : خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک پدال کلاچ ندارند . خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک نیازبه تعویض دنده دستی ندارند . یک بار شما دنده را در حالت drive قرار می دهید ، همه چیز ها دیگر خودکار عمل می کند . گیربکس اتوماتیک ( بعلاوه مبدل گشتاور ) و گیربکس دستی ( با کلاچ ) دقیقاً مانند هم عمل می کنند ، اما از راه های کاملاً متفاوت. روش گیربکس اتوماتیک برای تعویض دنده کاملاً شگفت انگیز است .
محل قرار گرفتن گیربکس اتوماتیک ما در این مقاله طرز کار گیربکس اتوماتیک را خواهیم گفت . ابتدا با اساس کلی سیستم شروع می کنیم :
دنده های سیاره ای .
سپس چگونگی درگیر کردن دنده ها را خواهیم دید ، و چگونگی کنترل کار آنرا خواهیم آموخت و در مورد ریز کاریهای پیچده مربوط به کنترل گیربکس بحث خواهیم کرد درست مثل جعبه دنده های دستی ، کار اصلی گیربکس های اتوماتیک این است که به موتور ( که دارای دامنه محدود سرعت است ) اجازه می دهد که سرعت خروجی با دامنه وسیعی داشته باشند .
جعبه دنده های اتوماتیک از سال ها قبل تا کنون تغییرات چندانی نداشته اند و توسعه آنها با تکامل تدریجی اتومبیل ها انجام گرفته است و با وجود این که وظیفه اصلی آن تغییر و تبدیل دور و گشتاور می باشد،مع ذلک وضعیت دنده عقب،حالت خلاص و همچنین حالت ترمز موتوری در آن پیش بینی گردیده است.
اتومبیل های آمریکایی در طول 30 تا 40 سال اول اختراع شان با استفاده از جعبه دنده های نسبتا خوب و ساده طراحی گردیدند و در آنها جعبه دنده های معمولی لغزشی 3 یا 4 سرعته به کار برده می شد.مطابق شکل 1 که مجهز به کلاچ اصطکاکی می باشد و عمل قطع و وصل در آن هنگام تعویض دنده ها به صورت مکانیکی انجام می گردد.
در همان زمان طرح جعبه دنده های معمولی با استفاده از دنده های سیاره ای (مجموعه خورشیدی) مد نظر قرار گرفته شده بود که یک نمونه از آن در اتومبیل کادیلاک مدل 1904 به کار برده شد و همچنین بیشتر در مدل های قدیمی اتومبیل فورد از جعبه دنده های معمولی دو سرعته با مجموعه خورشیدی استفاده می شد که سال های متمادی شهرت داشت و بالاخره در سال 1928 از رده خارج گردید.
فهرست
تاریخچه
سیر تکاملی جعبه دنده(Transmission Development)
مشخصات روغن هیدرولیک گیربکس اتوماتیک (عیب یابی با روغن)
خصوصیات روغن هیدرولیک:
گیربکس سه دنده پراید
سیستم هیدرولیک اتوماتیک
تنگنا:(orifice)
سوپاپهای یکطرفه: (check valves)
سوپاپهای اطمینان (relief valves)
سوپاپ های ماسوره ای و یا قرقره ای : (spool valves)
سوپاپ تعدیل: regulator valve))
سوپاپ تعویض: (relay valves)
بدنه سوپاپ ها:
تعویض دنده در گیربکس های با تکنولوژی پیشرفته:
تعویض دنده خودکار با سوپاپهای سولنوئیدی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقایسه جعبه دنده های اتوماتیک و معمولی........................................................................2
جعبه دنده های هیدرولیکی و جعبه دنده های الکتروهیدرولیکی.........................................3
هیدرولیک جعبه دنده های اتوماتیک................................................................................4
کاربرد روغن جعبه دنده اتوماتیک....................................................................................5
تورک کنورتور ..............................................................................................................6
کلاچ تورک کنورتور ....................................................................................................9
پمپ روغن جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................................12
پمپ نوع هلالی ...........................................................................................................12
پمپ نوع پره ای ..........................................................................................................13
اجزای کنترل هیدرولیکی ..................................................................................... ..........15
صفحه سوپاپ الکترو- هیدرولیکی ................................................................................16
سوپاپهای تعویض .........................................................................................................16
تنظیم فشار .......................................................................................................................18
عناصر کارانداز ...............................................................................................................20
باندها و کلاچهای چند صفحه ای ................................................................................20
باندهای ترمزی .............................................................................................................22
کلاچهای یکطرفه .........................................................................................................23
مجموعه دنده سیاره ای ...................................................................................... .............24
انواع مجموعه های سیاره ای ...........................................................................................25
مجموعه سیمپسون ........................................................................................... ...........26
مجموعه راوینیو ...........................................................................................................27
مجموعه ویلسون ..........................................................................................................28
مجموعه لپتییر ..............................................................................................................29
عملکرد مجموعه دنده سیاره ای .................................................................... .................30
کنترل تعویض .................................................................................................................37
فهرست مطالب
عنوان صفحه
هدف سیستم .........................................................................................................................40
انواع سیستم های کنترلی جعبه دنده اتوماتیک ........................................................................42
شناسایی جعبه دنده اتوماتیک .................................................................................................44
اجزای سیستم .......................................................................................................................47
مدول کنترل جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................................48
سنسورهای سرعت ...........................................................................................................49
سنسور دمای روغن ..........................................................................................................50
سوئیچ پایی / مدار .............................................................................................................51
سوئیچ ترمز ......................................................................................................... .............52
سوئیچ سلکتور وضعیت جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................53
سوئیچ برنامه جعبه دنده اتوماتیک ......................................................................................55
اجزای استپترونیک ............................................................................................. .............56
سوپاپهای مگنتی ...............................................................................................................57
سولنوئیدهای تنظیم فشار ................................................................................................... 58
مدول مکاترونیک ..............................................................................................................59
نمایش دهنده جلوی داشبورد ................................................................................ ............60
عملکرد و خصوصیات جعبه دنده اتوماتیک ........................................................................... 62
کنترل فشار هیدرولیکی تطابقی ........................................................................... .................62
حمایت از تعویض به دنده پایین ........................................................................ ..................63
قفل تعویض معکوس .......................................................................................... ................63
سیکل گرم کردن موتور ......................................................................................................63
مداخله تعویض ASC/DSC ............................................................................................63
کاهش گشتاور .................................................................................................. ................64
برنامه اضطراری ..................... ............................................................................................64
حسگر بار کمپرسور A/C ..................................................................................................65
عنوان صفحه
قفل تعویض ................................................................................................. ........................66
کنترل سولنوئید تعویض ................................................................................. .......................66
تنظیم فشار ................................................................................................... .........................67
برنامه های تعویض ........................................................................................ ........................68
استپترونیک ................................................................................................. ........................70
خصو صیات تطابقی .................................................................................................................76
خصوصیات تأثیر گذار راننده .................................................................................................77
خصوصیات اثر گذار محیطی ..................................................................................................78
ارتباطات شبکه CAN ............................................................................................................80
تشخیص و شناسایی عیب .......................................................................................................... 86
ایجاد کردن برنامه عیب یابی ....................................................................... ...........................87
کدهای خطا ............................................................................................................................88
شناسایی صفحه ............................................................................................... .......................89
برنامه عیب یابی ............................................................................................... .......................90
مدولهای تست ................................................................................................. .......................91
راهنمایی های عیب یابی ................................................................................... .......................92
منابع اطلاعاتی ................................................................................................. ........................93
برنامه ریزی و کد گذاری TCM .......................................................................................... ....94
اطلاعات روغن جعبه دنده اتوماتیک ................................................................... ....................97
مراحل بررسی سطح روغن جعبه دنده................................................................... ....................98
کاربرد روغن جعبه دنده .......................................................................................................... ...99
ابزار و وسایل جعبه دنده اتوماتیک ....................................................................................... ....100
شرح مختصر: با پیچیده تر شدن سیستم های اتومبیل نیاز به یکپارچه سازی تحقیقات علمی و نرم افزارهای مهندسی رو به افزایش است. به عنوان ابزار شبیه سازی می توان از نرم افزارهای مختلف برای مدل سازی فرایند سیستم های مختلف خودرو نظیر سیستم گیربکس اتوماتیک استفاده نمود. برای عیب یابی سیستم گیربکس اتوماتیک نیز یک سری الگوریتم تعریف شده است. در این مقاله در فصل 1 مطالب مقدماتی در زمینه گیربکسهای اتوماتیک ارائه می شود. سپس در فصل 2 به بررسی عیوب گیربکس های اتوماتیک و کدهای عیوب آن می پردازیم. در پایان نیز الگوریتم و پروسه عیب یابی گیربکس اتوماتیک و متعلقات آن را مورد بررسی و پژوهش قرار می دهیم.
فهرست مطالب
1- مقدمه:4
1-1- گیربکس اتوماتیک.... 4
1-2- مزایای سیستم.. 6
1-3- اجزاء و قطعات سیستم گیربکس اتوماتیک هوشمند. 7
2- عیوب گیربکسهای اتوماتیک.... 8
2-1- کدهای مربوط به عیوب مختلف گیربکس.... 8
3- الگوریتم عیب یابی گیربکس اتوماتیک ZF 4HP20.. 11
3-1- پروسه عیب یابی.. 11
3-1-1- بررسی های اولیه. 12
3-1-2- عیب یابی سریع.. 13
3-1-3- نشتی روغن گیربکس اتوماتیک.... 14
3-2- تجهیزات عیب یابی گیربکس اتوماتیک.... 16
3-3- الگوریتم های عیب یابی.. 19
3-3-1- لیست عیوب احتمالی گیربکس اتوماتیک.... 19
3-3-2- سیگنال سرعت موتور20
3-3-3- سرعت ورودی گیربکس اتوماتیک.... 21
3-3-4- سرعت خروجی گیربکس اتوماتیک.... 22
3-3-5- سوئیچ چند کاره22
نتیجه گیری:23
مراجع 24
کسب و کار شما چگونه بر روابط کاری شما اثر میگذارد؟. 7
طرح کسب و کار نشان دهنده چیست؟. 11
برنامه تولید و شرایط عملکرد واحد. 13
نقشه استقرار ماشین آلات در خط تولید. 14
محاسبه نیروی انسانی مورد نیاز 22
محاسبه سطح زیر بنا ها و زمین.. 25
برنامه زمانبندی اجرای پروژه 30
مقدار و ارزش مواد اولیه مصرفی: 34
هزینه های تامین انواع انرژی مورد نیاز: 34
جمع بندی اجزاء و برآورد سرماه در گردش : 36
بررسی حسابداری و مطالعات اقتصادی.. 39
هزینه ماشین آلات و تجهیزات خط تولید : 39
هزینه تجهیزات و تاسیسات عمومی : 40
هزینه زمین ، ساختمان و محوطه سازی : 41
هزینه وسائط نقلیه عمومی و وسایل حمل و نقل: 43
هزینه لوازم و اثاثیه اداری : 43
هزینه های قبل از بهره برداری: 43
جمع بندی اجزاء و برآورد سرمایع ثابت: 45
صورتهای مالی و شاخص های اقتصادی طرح : 49
ارزیابی مالی و اقتصادی طرح: 49
نتایج محاسبات فنی ، مالی و اقتصادی.. 50
نام ، مقدار و ارزش مواد مصرفی : 51
منابع انسانی مورد نیاز و هزینه حقوق و مزایای سالیانه: 52
مقدار و هزینه انواع انرژی مصرفی: 54
پیش بینی اجزاء و برآورد سرمایه ثابت و در گردش.... 55
عنوان و ارزش تاسیسات عمومی : 57
مقدار و بهای زمین مورد نیاز : 58
برآورد مساحت و هزینه های ساختمانی و محوطه سازی : 59
هزینه تأمین اثاثیه و لوازم اداری : 60
هزینه های قبل از بهره برداری : 60
جمع بندی اجزاء و برآورد سرمایه ثابت : 61
خلاصه اجزاء و برآورد سرمایه در گردش : 62
برآورد هزینه استهلاک سالیانه : 64
برآورد هزینه تعمیرات و نگهداری : 65
برآورد هزینه های متغیر (بر اساس ظرفیت اسمی) : 66
برآورد کل هزینه های سالیانه (بر اساس ظرفیت اسمی) : 67
جدول پیش بینی عملکرد سود وزیان ویژه طرح.. 67
جدول پیش بینی گردش وجه نقدی طرح : 69
محاسبات خالص گردش وجوه نقدی : 71
جدول محاسبه ای سهم منابع داخلی : 73
نرخ و سال های برگشت سرمایه : 75
سایر شاخص های مالی و اقتصادی : 75
مزیت کنترل خودکار:
عملکرد بهینه سیستم های پویا و بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها وگسترش میزان تولید
و نیزماشینی کردن بسیاری از عملیات.
کنترل علمی است که به تنظیم رفتار و یا مقدار کمیت های موجود در محیطهای مختلف عملیاتی
(همانند محیطهای صنعتی) می پردازد. به عنوان مثال کنترل یک کوره به معنی تنظیم رفتار
تغییرات دمایی یا مقدار دمای آن می باشد.
سیستم های کنترل را به دو دسته تقسیم می کنند :
nسیستم های کنترلی که مقدار متغیر تحت کنترل را روی عدد یا مقدار خاصی تنظیم می کنیم را سیستم های Regulation گوییم .(مثل تنظیم دمای کوره روی ۱۲۰۰ درجه )
nسیستم های کنترلی که رفتار متغیر تحت کنترل را رویمنحنی یا پروفیل خاصی تغییرمی دهند را سیستم Tracking می گویند. (مثل هدایت موشک)
ورودیها خود به دو دسته تقسیم می شوند :
nورودیهای قابل تنظیم : ورودیهایی که مقدار آن یا زمان وقوع آن کاملاً قابل تنظیم باشد مثلOpening valve.
nورودیهای نا خواسته : ورودیهایی که مقدار آن یا زمان وقوع آن در دست کاربر نباشد مثل فشار مخزن سوخت ودمای محیط و یا فشار تانک.
تعریف دقیق علم کنترل:
علم کنترل روشهایی را معرفی می کند که در این روشها به منظور تنظیم خروجی سیستمها می توان با استفاده از محاسبات ریاضی ورودی مناسب را برای اعمال به سیستم بدست آورد. محاسبات ریاضی انجام شده به منظور بدست آوردن ورودی مناسب را کنترل گویند. (البته در حالت Regulation یا Tracking کنترلر باید قادر باشد اثر ورودیهای ناخواسته را کاهش داده یا در حالت ایده آل حذف کند.)
دو نوع ورودی ناخواسته در سیستم وجود دارد :
nNoise ورودی ناخواسته ایست که همواره در سیستم تأثیر می گذارد.
nDisturbance یا اغتشاش ورودی ناخواسته ایست که در یک بازه زمانی روی سیستم تأثیر می گذارد.
معایب روش Open Loop:
nنیاز به شناسایی Process به طور دقیق.
nمحاسبه تابع f در بسیاری از موارد قابل محاسبه نیست.
nمعکوس تابع f در بسیاری از موارد قابل ایجاد نیست.
nتغییر در سایر پارامترها باعث ایجاد خطا در خروجی می شود.
به منظور حذف این معایب روشی پیشنهاد شد که مشابهت بسیار زیادی به عملکرد انسان دارد.در این روش که
روش کنترل حلقه بسته نامیده شده است مقدار خروجی سیستم همواره توسط یک دستگاه اندازه گیری اندازه
گیری می شود. مقدار خوانده شده با مقدار مطلوب مقا یسه می گردد و خطای سیستم بدست می آید. از روی
این خطا مقدار ورودی مناسب برای سیستم بدست می اید.
به خروجی مطلوب در حالت regulation مقدار set point (s. p) گویند.
Yd: command, desired output, set point.
به متغیری که توسط process تغییر داده میشود process variable (p. v) گویند.
به سیگنال اندازه گیری شده که توسط دستگاه اندازه گیری به محل کنترل انتقال داده میشود transmit) میشود ) feed back گفته میشود.
به خروجی کنترولر controller output (c. o) گویند.
شکل نمایش داده شده سیستم کنترل را لوپ کنترل صنعتی نیز می گویند که ساختار کامل انها به صورت زیر می باشد.
وظیفه تجهیزات لوپ کنترل:
n
n
nTransmitter: انتقال صحیح خطای اندازه گیری شده.
nMeasurement: اندازه گیری صحیح و دقیق کمیت تحت کنترل.
nControl module: محاسبه خطاو محاسبه co از روی مقدار خطا.
nActuator: اجرا کننده دستور co می باشد.
q
n
مزایای روش حلقه بسته :
.۲تبدیل لاپلاس : (Laplace Transform)
ابزاری است که معادلات دیفرانسیلی و انتگرالی را تبدیل به معادلات جبری ساده می کند.
معرفی : گوییم تبدیل لاپلاس تابع f(t) تابع f(s) است اگر
شرط وجود تبدیل لاپلاس برای تابع f(t) این است که بتوا نیم تابعی به فرم