پایان نامه طراحی و شبیه سازی سیستم تشخیص تهاجم به رایانه ها به کمک شبکه های عصبی مصنوعی
چکیده
در این پژوهش، چگونگی طرح و پیادهسازی سیستم تشخیص تهاجم به شبکه های رایانهای مبتنی بر ساختار شبکه های عصبی ارائه شده است. استفاده از شبکه عصبی در این سیستمها باعث بالا رفتن انعطاف پذیری سیستم میشود. از سوی دیگر، بکارگیری شبکه عصبی، سیستم را قادر به یادگیری رفتار حملات میکند، تا بتواند بدون نیاز به بهنگام سازی قادر به تشخیص حملات جدید شود. در این پژوهش از دو شبکه عصبی ایستا و پویا (Elman و MLP) استفاده و در پایان، نتایج عملکرد این دو سیستم با هم مقایسه شده است. شبکه های MLP دولایه و سه لایه به ترتیب قادر به شناسایی 90/99% و 91/41% حملات بودند. شبکه های Elman دولایه و سه لایه نیز به ترتیب قادر به شناسایی 91/37% و 89/94% حملات بودند.
مقدمه
شبکه های کامپیوتری علیرغم منافعی از قبیل اشتراک قدرت محاسباتی و منابع، خطراتی را نیز خصوصا در زمینه امنیت سیستم به همراه آورده اند. در طی دو دهه اخیر تلاشهای تحقیقاتی فراوانی در زمینه امنیت شبکه صورت گرفته و تکنیک های مختلفی برای ساختن شبکه های امن ارائه شدهاند. در این پایان نامه عملکرد دو شبکه عصبی تحت سرپرست MLP و Elman در تشخیص تهاجم به شبکه های رایانه ای بررسی شده است. در فصل 1 کلیات این پژوهش شامل هدف، تحقیقات انجام شده و نحوه انجام پژوهش بررسی شده است. در فصل 2 توضیحاتی در خصوص شبکه های عصبی MLP و Elman و نحوه آموزش این شبکه ها ارائه شده است. در فصل 3 سیستمهای تشخیص تهاجم، به همراه انواع و نحوه کار آنها بررسی شده است. همچنین در مورد برخی انواع حملات قابل تشخیص توسط این سیستمها نیز توضیحاتی ارائه شده است. در فصل 4 در خصوص داده های آموزش و آزمون KDD CUP 99 و همچنین نحوه پیش پردازش این داده ها، جهت تبدیل آنها به قالب مورد قبول شبکه عصبی، توضیحاتی ارائه شده است. در فصل 5 سیستم های تشخیص تهاجم مبتنی بر شبکه های عصبی ایستا و پویای MLP و Elman توضیح داده شدهاند و سپس عملکرد این شبکه ها در تشخیص حملات و دستهبندی آنها به 5 گروه خروجی، بررسی و مقایسه شده است. در پایان فصل 6 به نتیجه گیری، بیان پیشنهادات و نیز ارائه پیوست های لازم پرداخته است.
فصل اول
کلیات
1-1 هدف
با رشد تکنولوژی های مبتنی بر اینترنت، کاربرد شبکه های رایانه ای در حال افزایش است و در نتیجه تهدیدات حملات رایانه ای نیز گسترش می یابد. در برخی موارد خسارات ناشی از حملات رایانه ای برای سازمان ها به میلیونها دلار میرسد و حتی گاهی مواقع این خسارات جبران ناپذیر هستند. بنابراین، امروزه تشخیص تهاجم بیشتر از هر زمان دیگری توجه محققان را به خود جلب کرده است. سیستم تشخیص تهاجم، یک سیستم مدیریت امنیت برای شبکه ها و رایانه ها میباشد. این سیستمها به دو دسته سیستمهای تشخیص تهاجم مبتنی بر میزبان و سیستمهای تشخیص تهاجم مبتنی بر شبکه تقسیم میشوند. در این پژوهش از سیستمهای تشخیص تهاجم مبتنی بر شبکه استفاده شده است.
براساس روش تحلیل و تشخیص نیز سیستمهای تشخیص تهاجم به دو دسته اساسی سیستمهای تشخیص سوءاستفاده و سیستمهای تشخیص ناهنجاری تقسیم میشوند. در مدل تشخیص سوءاستفاده، که مورد نظر این پژوهش میباشد، از نشانه های شناخته شدهای که در رابطه با تهاجمات یا آسیب پذیریها وجود دارد، استفاده شده و سیستم به دنبال فعالیتهایی میگردد که مشابه این نشانه ها باشند. در این مدل نیاز به بهنگامسازی مداوم نشانه ها وجود دارد. هدف در این پژوهش، بررسی برخی روشهای ممکن برای بالا بردن انعطاف پذیری سیستمهای تشخیص تهاجم میباشد تا نیاز به بهنگام سازی سیستم از بین برود و سیستم توانایی شناسایی حملات ناشناختهای که قبلا ندیده است، را داشته باشد.
یکی از روشهای مطرح در تشخیص تهاجم، بهرهگیری از شبکههای عصبی مصنوعی است. در سالهای اخیر بسیاری از کارهای انجام شده در زمینه تشخیص تهاجم، برروی این موضوع تمرکز نموده اند. استفاده از شبکه عصبی در تشخیص تهاجم باعث بالا رفتن انعطاف پذیری میشود. از مزایای شبکه عصبی می توان به قابلیت تحلیل داده های غیرکامل شبکه و نیز قابلیت یادگیری آنها اشاره نمود. بنابراین سیستمهای تشخیص تهاجم مبتنی بر شبکه عصبی قابلیت یادگیری رفتار حملات را دارند و قادر هستند حملات جدید را بدون بهنگام
سازی سیستم تشخیص دهند. این سیستمها ابتدا براساس رفتارهای طبیعی و یا حمله و یا ترکیبی از هردوی آنها آموزش یافته، سپس جهت تشخیص تهاجم به کار برده میشوند. سیستم تشخیص تهاجم مبتنی بر شبکه عصبی طراحی شده در این پژوهش قادر به دسته بندی حملات به 5 گروه تعریف شده در خروجی میباشد، که در حقیقت همان پنج گروه موجود در مجموعه داده آموزشی مورد استفاده میباشد.
پایان نامه طراحی خودکارمدارهای آنالوگ
چکیده:
از آنجا که طراحی مدار آنالوگ هنر می باشد، پیاده سازی نرم افزاری که بتواند این امر را مشابه یک فرد خبره انجام دهد، بسیار حائز اهمیت می باشد. به طور کلی طراحی مدارهای آنالوگ شامل دو مرحله می باشد: 1- انتخاب توپولوژی. 2- بهینه سازی مقادیر پارامترهای مدار.
انتخاب توپولوژی به تجربه فرد طراح بستگی دارد. تکنیک های مختلفی از جمله هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، عصبی – فازی، آنالیز نمادین و… را می توان برای این انتخاب به کار گرفت. در حالت کلی روش های طراحی خودکار مدار آنالوگ به دو دسته مبتنی بر دانش و مبتنی بر بهینه سازی تقسیم می شوند. در این سمینار به بررسی این روش ها و ابزارهای موجود در حوزه طراحی خودکار آنالوگ پرداخته می شود و یک روش کلی طراحی خودکار آنالوگ که برای کاربردهای مختلف به کار گرفته می شود، بررسی شده است.
مقدمه:
با پیشرفت سریع تکنولوژی ساخت مدارهای مجتمع (IC)، صنعت مدار مجتمع از یک ترانزیستور در سال 1950 میلادی به مدار مجتمع هایی شامل میلیون ها ترانزیستور در آغاز قرن 21 میلادی رسیده است. این پیشرفت نمایی، مشکلات طراحی آنالوگ را نیز به همراه داشته است. از جمله افزایش تعداد طراحان برای طراحی مدار مجتمع می باشد که فراهم کردن آن به سادگی امکان پذیر نیست. تنها راه ممکن استفاده از ابزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) می باشد.
ابزارهای CAD زیادی برای طراحی خودکار موجودند. این ابزارها توسط محققین دانشگاهی و یا توسط شرکت های معتبر به دست آمده اند. نقطه مشترک آن ها در تلاش برای دستیابی به یک روند طراحی خوب تعریف شده، می باشد. طراحی خودکار آنالوگ بیشتر روی ابزارهای ویژه با کاربردهای ویژه متمرکز شده است. برای مثال SPICE یکی از بهترین ابزارهای طراحی سطح مدار است، اما وقتی در یک روند طراحی قرار می گیرد به صورت یک سوال مطرح است. طراحی در حوزه آنالوگ به علت وجود تعداد زیاد پارامترهای آزاد و برهم کنش مبهم مابین آنها، احتیاج به خلاقیت دارد. قبلا طراحی آنالوگ توسط طراحان مجربی انجام می گرفت که فقط از SPICE برای شبیه سازی کمک می گرفتند. این طراحان قادر نبودند دانش خود را در یک چهارچوب مشخص که برای ابزارهای CAD مناسب است، توصیف کنند. بنابراین طراحی آنالوگ بیشتر یک هنر می باشد تا یک علم.
در قالب 102 صفحه مفصل و کامل با تمام جزییات
پایان نامه بررسی سیستم کنترلی TDC2000 و طراحی نرم افزار شبیه ساز آن در صنعت نفت
چکیده:
کاربرد سیستم از کنترل در صنایع کشورمان در چند سال اخیر افزایش حیرت انگیزی داشته، پیشرفت سریع کامپیوترها و استفاده از آن پدید آمدن سیستم هایی موسوم به (MBDCS) شد.
هم اکنون صنایع بزرگ کشور مانند نفت، گاز، پروشیمی مجهز به سیستم های کنترل گسترده می باشند. بنابراین بررسی و تحقیق درباره سیستم های کنترل فوق بسیار مفید می باشد. طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده کمک
شایانی در شناخت و عملکرد چنین سیستمی می نماید و می توان از مقاصد آموزشی نیز از آن استفاده نمود.
انجام این پروژه بررسی و شناخت یک سیستم کنترل گسترده واقعی مانند TDC2000 از شرکت Honeywell یک plant واقعی و مدلسازی آن و طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده می باشد. همچنین امکانات یک سیستم واقعی نیز به آن افزوده شده است.
در نرم افزار فوق رفتار گذرا و داغ هر یک از متغیرها قابل مشاهده بوده که از نظر بدلیهای آماری و مقاصد آموزشی حائز اهمیت می باشد.
مقدمه:
طی سالهای اخیر سیستم های کنترل از یک فرآوری تکنولوژی به نیروی مسطحی در اتوماسیون سنعتی تبدیل شده است، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، کاغذسازی، نیروگاه ها و پالایشگاه ها و… تنها بخش از قلمرو و کاربرد آن را تشکیل می دهند. این گسترش کاربرد طبعاً سبب رقابت شدید و تبلیغات به منظور فروش سستم های DCS بین کمپانیهای تولید کننده شده است.
در کشور ما نیز این سیستم های به تدریج معمول شد، و هم اکنون دامنه رفیعی از فعالیت های صنعتی کشور را پوشش می دهد برخی از این واحدها عبارت است از:
– سکوی دریایی سلمان: سیستم کنترل گسترده Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است.
– پتروشیمی اراک: در واحدهای پلی بوتادین، اکسید اتیلن، سیستم Tdc2000 Honey well نصب و راه اندازی شده است.
– سکوی جدید بهرگان ottshore و کارخانه خشکی onshore بهرگان: سیستم یوکرگاوای yokogava (centam 3000 در حال نصب و راه اندازی.
– پتروشیمی تبریز: در واحد olefin و واحد پلی اتیلن سیستم Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است.
با توجه به روی آوری گسترده بزرگترین صنایع این کشور (نفت، گاز، پتروشیمی) به سیستم های کنترل گسترده، برآن شدیم سیستم های فوق را مورد بررسی قرار داده و نرم افزار شبیه ساز آن را طراحی کنیم. برای این منظور یک واحد (production platform) در نظر گرفته شده که سیستم TDC2000 برتر آن نصب شده است.
این شبیه سازی به توانایی ما در شناخت سیستم و عملکرد بخشهای مختلف افزوده، همچنین وجود خطا یا اشکال در سیستم و نحوه برخورد نرم افزار با این مورد قابل بررسی می باشد این نرم افزار از نقطه نظر آموزشی نیز می تواند بسیار مورد توجه قرار گیرد چرا که اگر بخواهیم بروز اشکالی را در یک سیستم واقعی مثلا روی یک سکوی نفتی تجربه کنیم چه بسا ممکن است باعث ایجاد خطرات جبران ناپذیر شود که مقرون به صرفه نمی باشد.
مطالب ارائه شده عبارت است از:
– معرفی سیستم های مقیاس وسیع و بررسی روشهای مدلسازی این سیستم ها
– بررسی سیستم های سلسله مراتبی
– بررسی جامع سیستم کنترل گسترده و اجزاء تشکیل دهنده آنها
– بررسی سیستم TDC2000 بطور کامل و تجهیزات مربوط به آن
– معرفی یک Plant واقعی و مدلسازی بخش های مختلف آن
– طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم کنترل گسترده و بررسی جزئیات آن
در پایان از کلیه اساتید گروه برق دانشکده و تحصیلات تکمیلی بالاخص مدیر محترم گروه برق آقای دکتر الهی که در انتخاب موضوع کمک شایانی نموده اند. تشکر می نمایم همچنین از آقای پور مینا به جهت راهنمایی های ارزنده شان در انجام و یشرفت پروژه قدردانی می نمایم.
فصل یک
کلیات
1-1- هدف:
با توجه به پیشرفت تکنولوژی و بکارگیری کامپیوتر و مدارهای میکروپروسسور در صنایع و بکارگیری روشهای کنترلی جدید در صنعت، بخصوص صنعت، نفت، گاز، پتروشیمی لازمه آشنایی با سیستم کنترل جدید را فرآهم می آورد.
استفاده از سیستم های فوق در صنعت و سکوهای نفتی و کارخانجات خشکی جهت فراورش نفت به فراوان مشاهده می شود در صورتیکه هنوز طراحی این سیستم های توسط شرکتهای خارجی صورت می گیرد.
در راستای این استفاده فراگیری و نصب و راه اندازی و نگهداری این سیستم نیز مطرح می شود با توجه به اینکه هزینه های خرید خارجی چنین سیستم هایی بسیار گران بوده و استفاده کارشناس خارجی هزینه بر می باشد.
پس شناخت چنین سیستمهایی کمک شایانی به صنعت و اقتصاد کشور می نماید. تکنولوژی و سخت افزاری چنین سیستم هایی در کشورمان موجودنمی باشد اما طراحی نرم افزار آن امکان پذیر می باشد. بنابراین بر آن شدیم علاوه بر شناخت اساس کار چنین سیستم هایی به طراحی نرم افزار شبیه ساز آن بپردازیم.
همچنین نرم افزار طوری طراحی شده است که می توان معادلات یک Plant واقعی را در آن قرار داده و آن را شبیه سازی نمود بنابراین وابسته به یک سیستم خاص نمی باشد و دارای عمومیت می باشد. نتایج حاصله در واقع پاسخهای سیستم می باشد که همگی قابل مشاهده هستند.
2-1- پیشینه تحقیق:
صنایع کشور به عنوان مصرف کننده های سیستم های کنترل بوده و شرکتهای داخلی کمتر به دانش فنی این تکنولوژی یا طراحی آن توجه نموده اند.
نرم افزار سیستم ها نیز توسط شرکتهای خارجی سازنده ارائه می شود بنابراین اجرای این پروژه و طراحی نرم افزار سیمولاتور به عنوان قدمهای اولیه در نوشتن چنین برنامه هایی می باشد.
دلایل موضوع فوق نیز انحصاری بودن اطلاعات مربوط به این سیستم ها می باشد و شرکتهای مختلف با وجود اینکه تمایل دارند سیستم ها همگی دارای استاندارد خاص خود باشد اما مسائلی امنیتی نرم افزاری باعث می شود که روشهای مختلفی را بعضاً اعمال کنند که در این صورت دسترسی به اطلاعات بسیار مشکل بوده و تشخیص روش بکار رفته شده امکان پذیر نمی باشد.
بنابراین این اطلاعات منحصر به سازنده این گونه سیستم ها و یا خریدار آن می باشد که در هر دو مورد دسترسی به این اطلاعات کار ساده ای نیست.
پایان نامه طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فراپهن با استفاده از تکنولوژی CMOS
چکیده:
تقویت کننده های کم نویز، یکی از اجزای اساسی گیرنده در مخابرات بیسیم محسوب می شوند. زیرا عملکرد آنها کارایی سیستم را، از نظر نویز مشخص میکند. هدف اصلی این پایان نامه، تحلیل و طراحی تقویت کننده کم نویز در باند فراپهن توسط تکنولوژی CMOS است. ابتدا عملکرد یک تقویت کننده کم نویز توزیع شده بررسی میشود. سپس مدار پیشنهادی تقویت کننده کم نویز توزیع شده، ارائه میگردد. این تقویت کننده دارای توان مصرفی 30 میلی وات، عدد نویز 3dB، گین 12dB پهنای باند 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز میباشد.
در انتها، مدار طراحی شده دوم، که متشکل از دو طبقه گیت مشترک و کسکود میباشد، ارائه میشود. این تقویت کننده دارای توان مصرفی 16/5 میلی وات، گین 26dB، عدد نویز 3dB و پهنای باند 3/1 تا 10/6 گیگاهرتز میباشد.
تقویت کننده های کم نویز طراحی شده با استفاده از تکنولوژی 0/18CMOS میکرون با منبع تغذیه 1/8 ولت طراحی شده است.
مقدمه
تحقیقات بسیاری در زمینه طراحی گیرنده / فرستنده ها و اجزاء آنها در باند فرا پهن انجام شده است، هدف اصلی بیشتر این تحقیقات، تقویت کننده های کم نویز، میکسرها و تقویت کننده های توان است همانطور که میدانیم تقویت کننده کم نویز یکی از اجزای بحرانی در گیرنده RF میباشد. در گیرنده ی فرا پهن باند، تقویت کننده کم نویز یک بلوک بحرانی است که سیگنال های ضعیف را از کل باند فرا پهن میگیرد و آنها را با نسبت سیگنال به نویز خوب تقویت میکند. تقویت کننده کم نویز اولین بلوک اصلی در مسیر دریافت سیگنال است. با توجه به توان کم سیگنال در خروجی آنتن و نیز افت ناشی از مدارهای غیر فعال در ورودی گیرنده لازم است بلافاصله سیگنال دریافتی تقویت شود که این کار وظیفه تقویت کننده کم نویز است. این بخش نیز مانند بقیه بخش های موجود در گیرنده فراپهن باند در باند فرکانسی 3 تا 10/6 گیگاهرتز طراحی میشود.
اهداف پایان نامه
در این پایان نامه با بررسی تقویت کننده های کم نویز و مقایسه هریک از نظر ساختار، بهره ی مدار، توان مصرفی، عدد نویز و تطبیق در ورودی و خروجی و… ، ساختار مناسب و پیشنهادی برای یک تقویت کننده کم نویز انتخاب شده و از لحاظ کارکرد در این سیستمها بررسی گشته است. بر این اساس در فصل اول سیستم های فراپهن باند را بطور کامل معرفی و بررسی می گردد. فصل دوم به بررسی انواع تقویت کننده های کم نویز، مشخصات، مزایا و معایب هریک پرداخته است. در فصل سوم به بررسی و تحلیل ساختار مدارات توزیع شده و در فصل چهارم بررسی نویز مدارات مختلف مورد بحث قرار گرفته است. در فصل پنجم و ششم دو ساختار تقویت کننده کم نویز طراحی شده است. در فصل هفتم نتیجه گیری و پیشنهادات و فصل هشتم نیز منابع و مأخذ مورد استفاده به تفکیک درج شده اند.
فصل اول: سیستم های فرا پهن باند
1-1- مقدمه:
در طول دهه های اخیر، پیشرفت سریع ارتباطات باعث ایجاد تقاضا برای قطعات بهتر و ارزانتر و همچنین تکنولوژی های پیشرفته تر شده است. افزایش تقاضا برای انتقال سریع و افزایش نرخ انتقال اطلاعات در عین مصرف کم توان، تاثیرات شگرفی را در تکنولوژی ارتباطات ایجاد کرده است.
در هر دو بخش مخابرات بیسیم و با سیم این گرایش منجر به استفاده هرچه بیشتر از مدولاسیون هایی با استفاده بهینه از طیف فرکانسی و یا افزایش پهنای کانالها گشته است. این روشها به همراه روشهای مهندسی برای کاهش توان، به منظور تولید تراشه هایی ارزان با توان مصرفی اندک در صنعت استفاده میشود. در عین حال، افزایش و گسترش استانداردها نه تنها باعث شده است که سیستمها با طیفهای شلوغتری از لحاظ فرکانسی رو به رو باشند، بلکه باعث گردیده تا سیستمها به سوی چند استاندارده بودن سوق داده شده و قابلیت انطباق با استانداردهای مختلف را داشته باشند. در حقیقت این پیشرفت تکنولوژی منجر به طراحی و تولید دستگاه هایی شده است که قابلیت کارکرد در باندهای وسیعتری را داشته باشند. از میان تکنولوژی های با پهنای باند وسیع می توان سیستمهای فراپهن باند را نام برد.
تکنولوژی فرا پهن باند به شیوه کاملا متفاوتی نسبت به سایر تکنولوژیها از باند فرکانسی استفاده می کند. این سیستمها از پالسهای باریک و پردازش سیگنال در حوزه زمان برای انتقال اطلاعات استفاده میکنند. بدین صورت سیستمهای فرا پهن باند قادرند در بازه زمانی مشخص اطلاعات بیشتری را نسبت به سیستمهای قدیمی تر منتقل کنند. زیرا حجم انتقال اطلاعات در سیستمهای مخابراتی به صورت مستقیم متناسب با پهنای باند تخصیص یافته میباشد.
در گیرنده ی فرا پهن باند، تقویت کننده کم نویز توسط یک یا چند طبقه بهره بدست میآید. بنابراین نویز گیرنده، به عدد نویز و بهره توان تقویت کننده کم نویز آن بستگی دارد. در گیرنده فرا پهن باند، تقویت کننده کم نویز یک بلوک بحرانی است که سیگنال های ضعیف را از کل باند فرا پهن می گیرد و آنها را با نسبت سیگنال به نویز خوب تقویت می کند. بعلاوه بهره توان بالا و یکنواخت، تطبیق امپدانس ورودی و عدد نویز مناسب در کل باند فرکانسی فرا پهن باند، مورد نیاز است. اخیرا کاربرد وسیع باند فرا پهن، نظر گروه کثیری از مهندسان را به طراحی یک مدار واحد با خصوصیات عالی جلب کرده است. گسترش سریع تکنولوژیهای دیجیتال و نیمههادی عاملی برای استفاده وسیع از طیفهای پهن و عریض شده است. روش اصلی در عریض کردن طیف، مدوله کردن حامل باند پهن میباشد.
انتخاب سیگنال باند فرا پهن و مدولاسیون آن، به قابلیت استفاده، سادگی و هزینه کم برای یک کانال بدون سیم ارتباطی شامل همه مراحل پردازش سیگنال، بستگی دارد. کانال ممکن است محدودیت های دیگری را هنگام عبور سیگنال به ما تحمیل کند.
پایان نامه انالیز و طراحی و شبیه سازی تقویت کننده های مایکرویو با فازخطی و پهنای باند بسیار بالا با پاسخ
چکیده :
هدف از انجام این پروژه دستیابی به تقویت کننده ای با حاصل ضرب گین در پهنای باند بزرگتر با بهینه سازی روش های موجود و حتی الامکان تلاش برای یافتن راهکارهای جدید بوده و از مهمترین مسائل مورد توجه همواری و خطی بودن اندازه و فاز بهره در سراسر پهنای باند است.
در فصل اول این گزارش مروری بر تقویت کننده های پهن باند با تأکید بیشتر بر تقویت کننده های گسترده موج متحرک ارائه شده و سپس رویه کلاسیک طراحی یک تقویت کننده گسترده موج متحرک که پایه و اساس تمام کارهای بعدی در این زمینه می باشد، به تفصیل بیان شده است. فصل دوم شامل سایر روش های طراحی و متدهای مهم بهینه سازی تقویت کننده های گسترده موج متحرک می باشد. یکی از مهمترین نیازهای یک تقویت کننده گسترده زیرساخت ادوات نیمه هادی (ترانزیستور)، زیرلایه مورد استفاده برای مدار، خطوط انتقال و در نهایت نحوه پیاده سازی و ساخت مدار است. بدین معنی که اولاً باید بتوانند در سراسر پهنای باندی که تقویت کننده گسترده در آن کار می کند (چند ده گیگا هرتز) عملکرد مطلوبی ارائه دهند یعنی حداقل ممکن حساسیت را به تغییرات فرکانس داشته باشند. خطوط انتقال به کار رفته (مایکرواستریپ، CPW و غیره) نیز باید حداقل پراش، تلفات و تفاوت فاز را به مدار تحمیل نمایند. زیر لایه ای که مدار روی آن پیاده سازی می شود نباید در فرکانس های بالا از خود اثرات تخریبی از جمله اتلاف و تضعیف سیگنال بروز دهد. در نهایت پیاده سازی مدار باید با حداقل ممکن طول و تعداد اتصالات انجام شود که تکنولوژی فلیپ چیپ و CSP برای این کار پیشنهاد می شود. به دلیل اهمیت و تأثیر زیاد این مسائل زیرساختی که از اولین مراحل طراحی گرفته تا شبیه سازی و ساخت یک DA کاملاً نمایان هستند، فصل سوم را به بحث پیرامون این موضوعات اختصاص داده ایم. تا اینجا مطالب لازم برای ایجاد دید روشن از مسئله کاملاً در گزارش درج شده است.
فصل آخر با طراحی مدار اولیه به روش کلاسیک آغاز و در ادامه روش نوینی برای بهینه سازی عملکرد مدار ارائه شده است. روش ساده ای که بدون افزودن حتی یک المان به مدار اولیه در عین بهبود گین از نقطه نظر اندازه و هموار بودن و نیز افزایش پهنای باند، عدد نویز را هم کمتر می کند و این همه فقط به قیمت افزایش بسیار کم تأخیر گروهی رخ می دهد. در ضمن با اضافه کردن فقط یک ترانزیستور دیگر به خروجی مدار به شکل تقویت کننده درین – مشترک و ایجاد تطبیق به یک روش خاص (استفاده از سلف هائی هم اندازه آخرین سلف مدار قبلی) اندازه گین باز هم افزایش یافته است. روشی که در نوع خود جدید است.
در نتیجه با استفاده از این سه مورد نوآوری به تقویت کننده ای دست یافته ایم که اندازه بهره آن به طور متوسط 10dB نسبت به مدار کلاسیک بالاتر است و با توجه به اینکه بهره مدار کلاسیک در بالاترین حد خود 7/4273dB می باشد پس اندازه بهره بیش از 130 درصد بهبود یافته. عدد نویز در تقویت کننده کلاسیک از 3/7dB در فرکانس های پایین شروع می شود. سپس در فرکانس 43/4GHz به حداقل مقدارش یعنی 3/1dB می رسد. در حالی که در تقویت کننده جدید عدد نویز از 3/5dB در فرکانس های پایین شروع می شود، در فرکانس 31GHz به حداقل مقدارش یعنی 1/343dB می رسد و تا فرکانس 48/34GHz از مورد کلاسیک کمتر است. یعنی در پهنای باند بیش از 48GHz به طور متوسط بیش از 1dB بهبود عدد نویز (معادل با حدوداً 33 درصد بهینه سازی عدد نویز).
بهره تقویت کننده کلاسیک در فرکانس 1GHz در بالاترین حد خود یعنی 7/4273dB قرار دارد و در فرکانس حدود 32/5GHz به 4/42dB می رسد. یعنی پهنای باند 3dB تقویت کننده کلاسیک برابر 32/5 گیگا هرتز است. ولی گین تقویت کننده جدید در 1GHz برابر 8dB است و در 58/7GHz به 5dB می رسد. پس پهنای باند از 32 به 58 گیگاهرتز رسیده است. یعنی بهبودی معادل 81/2 درصد در پهنای باند.
نکته جالب توجه دیگر این است که روش جدید، در عین اینکه عملکرد تقویت کننده را در سراسر پهنای باند فرکانسی از پایین ترین تا بالاترین بسامد بهبود می بخشد، در فرکانس های میانی (با بیش از 30GHz پهنای باند میانی از 17GHz تا 48GHz) پاسخی نزدیک به یک حالت ایده آل از خود بروز می دهد. با قرار دادن یک فیلتر میان گذر در این محدوده فرکانسی تقویت کننده گسترده میان گذری با گین بالا و هموار و عدد نویز پایین حاصل شد.
پس از آن برای دستیابی به پاسخ پایین گذر هموارتر، بخش های آخر فصل چهارم به روش های غیرکلاسیک طراحی DA می پردازد. در این قسمت با استفاده از دو متد مختلف، تقویت کننده های گسترده ای با پاسخ پایین گذر طراحی شده اند و بعد با بهینه سازی پاسخی بسیار هموار در محدوده فرکانس پایین به دست آمده است. نکته ارزشمند در طراحی این تقویت کننده ها اعمال عملکرد فیلتر پایین گذر به ساختار خود DA و کوچک سازی مدار است.
در نهایت پس از نتیجه گیری، پیشنهادی مبنی بر اجرای یک پروژه با همکاری گروهی متخصصان تقویت کننده های گسترده از یک سو و ادوات نیمه هادی از سوی دیگر با هدف طراحی و ساخت DAهای پیشرفته در ایران ارائه شده است. پیشنهاد دوم طراحی و بهینه سازی فیلتر میان گذری است که بین 17 تا 48 گیگاهرتز دارای پاسخ ایده آلی با حداکثر درجه همواری گین و حداقل تلفات باشد.
پایان نامه طراحی گیرنده اولتراویدبنر با مدولاسیون پ.پ ام براساس کورلیتور دیجیتال
دارای فرمت PDF می باشد.
مفصل و با تمام جزئیات – بسیار کامل و مرتب
پایان نامه طراحی سیستم کنترل مسیر فضا پیماهای بازگشتی با قابلیت آیرودینامیکی پایین
دارای فرمت PDF می باشد.
مفصل و با تمام جزئیات – بسیار کامل و مرتب
پایان نامه طراحی کنترلر PID برای سیستمهای چند متغیره غیرخطی به روش فازی
چکیده
در این پایان نامه یک نوع کنترلکننده فازی PID معرفی شده است. در این روش ابتدا کنترل کننده PID به وسیله یکی از روش های کلاسیک مانند زیگلر – نیکولز صراحی می شود. ممکن است پاسخی که از این روش بدست می آید مشخصه های مناسبی نداشته باشد، برای تصحیح این پاسخها کنترل کننده فازی PID پیشنهاد شده است. در این روش با استفاده از الگوریتم فازی بهره های تناسبی و انتگرالی حول مقادیر اولیه شان، در حین کار سیستم به گونه ای تغییر داده می شوند که مشخصه های پاسخ بهبود یابد. سپس این روش با استفاده از کنترل کننده های قطری به سیستم های چند متغیره تعمیم داده شده است. همچنین تغییراتی در قوانین فازی ایجاد شده است تا بتوان این روش را در مورد سیستم های ناپایدار نیز به کار برد. در نهایت کنترل کننده فازی PID به یک سیستم چند متغیره غیرخطی (سیستم تانک های چهارتایی) و یک سیستم چند متغیره غیرخطی ناپایدار) سیستم پاندول های معکوس) اعمال شده است. نتایج شبیه سازی ها کارایی این روش را در بهبود پاسخ ها نشان می دهد.
فصل اول
مقدمه
1-1- مقدمه
کنترل کننده های PID ابزاری استاندارد برای اتوماسیون صنعتی هستند. انعطاف پذیری این کنترل کننده، امکان استفاده از این نوع کنترل را در بسیاری از حالات فراهم می آورد. این کنترل کننده ها در کنترل Cascade و سایر صورت های کنترل قابل استفاده هستند. بسیاری از مسائل کنترل ساده را در صورتی که ملزومات عملکرد خیلی بالا نباشد، می توان با کنترل PID به خوبی حل کرد. الگوریتم PID به صورت رگولاتورهای استاندارد برای کنترل فرآیندها، مجتمع شده است. یک صورت این الگوریتم به شکل زیر است:
که در آن u متغیر کنترل و e خطای تعریف شد ه به صورت e=ysp-y است که در آن ysp مقدار مرجع و y خروجی فرآیند می باشد. سیگنال کنترل جمع سه ترم می باشد. ترم P (که ضریبی از خطا است)، ترم I (که ضریبی از انتگرال خطاست)، و ترم D که (ضریبی از مشتق خطا می باشد). پارامترهای کنترل کننده بهره تناسبی K، زمان انتگرال Ti و زمان مشتق TD می باشند. وظیفه اصلی عمل انتگرال این است که اطمینان حاصل کنیم که خروجی فرایند در حالت دائم مقدار مرجع را دنبال می کند. هدف از عمل مشتق نیز افزایش پایداری سیستم حلقه بسته می باشد.
با وجود اینکه تئوری های پیشرفته ای در علم کنترل به وجود آمده است ولی کنترل کننده [1] PID هنوز در اکثر فرآیندهای کنترلی به کار می رود. دلیل این امر سادگی این کنترل کننده، آشنایی افراد با آن، سهولت دسترسی به آن و کارایی در مجموع خوب این کنترل کننده می باشد. البته این کنترل کننده در بعضی کاربردها کارایی کاملا خوبی ارائه نمی کند ولی در بسیاری از کاربردهای معمول، کارایی بسیار مناسبی دارد. به هرحال هرچند کارایی کنترل کننده PID در کاربردهای صنعتی کاملاً ایده آل نیست، در حال حاضر این کنترل کننده یکی از پر کاربردترین کنترل کننده ها در فرآیندهای صنعتی می باشد.
با توجه به تعریف سیستم کنترل، طراحی سیستم های کنترل را در حالت کلی می توان به شش بخش تقسیم نمود:
1- تعریف و فرمول بندی اهداف کنترل، در حوزه زمان و یا فرکانس.
2- انتخاب مدل سیستم و نوع آن (خطی، غیرخطی و…)
3- انتخاب ساختار کنترل
4- طراحی کنترل کننده شامل انتخاب روش طراحی (PID، LOG و…)
5- شبیه سازی و آزمایش به منظور ارزیابی سیستم حلقه بسته
6- اجرای عمل کنترل کننده ها، حسگرها و محرک ها در سیستم واقعی
کنترل در سیستم های چند متغیره به دو بخش کنترل متمرکز که به وسیله یک کنترل کننده چند ورودی – چند خروجی صورت می گیرد و دیگری کنترل غیرمتمرکز که توسط چند کنترل کننده یک ورودی – یک خروجی انجام می گیرد، تقسیم می شود.
پایان نامه طراحی ثابت نگهدار ارتفاع پهپاد در مد طولی به روش QFT
چکیده
در این پایان نامه، طراحی و شبیه سازی سیستم کنترل ارتفاع یک هواپیمای بدون سرنشین (پهپاد)، مورد نظر می باشد. ابتدا به سراغ نحوه به دست آوردن مدل دینامیکی هواپیما خواهیم رفت. می توان با استفاده از مشتقات پایداری، مدل دینامیکی پهپاد را به صورت معادلات دیفرانسیل خطی و تغییر ناپذیر با زمان نشان داد که پارامترهای آن به صورت تابعی از چند متغیر مشخص در محدوده خاصی در تغییر می باشند. پس از به دست آوردن مدل دینامیکی هواپیما، به سراغ طراحی کنترلگر مناسب برای آن خواهیم رفت. در چنین سیستم هایی برای تضمین پایداری و کارآیی مطلوب، تئوری کنترل قدرتمند، پیشنهاد گردیده است. نشان داده شده است که با استفاده از روش QFT، می توان به پایداری و کارآیی مورد نظر در کل محدوده تغییرات مدل سیستم دست یافت. در پایان کنترلگر به دست آمده را بر روی مدل خطی و غیرخطی سیستم، شبیه سازی خواهیم کرد.
فصل اول: مقدمه
1-1) مقدمه
پهپاد (U.A.V) نوعی هواپیما اعم از بال ثابت یا بال چرخان می باشد که بدون سرنشین بوده و می توان آن را از دور توسط اپراتور و یا درون خود آن، به صورت از پیش برنامه ریزی شده کنترل و هدایت کرد.
کاربردهای گوناگونی برای پهپاد وجود دارد که اهم آنها عبارتند از:
– اجرای ماموریت های گشت و شناسائی مواضع دشمن.
– هدف مصنوعی برای آزمایش سیستم های پدافند هوائی.
– ایفای نقش موشک های هدایت شونده.
– حمل کننده سیستم های مولد اغتشاشات رادیویی.
– تقویت کننده مخابراتی متحرک.
آزمایشگاه پرنده برای تست انواع زیر سیستم های مورد استفاده در هواپیما.
از مزایای عمده پهپاد در اجرای چنین ماموریت هائی می توان موارد زیر را نام برد:
– عدم حضور خلبان در صحنه عملیات.
– پایین بودن هزینه ساخت.
– اختفا از دید رادار دشمن (به علت ابعاد کوچک و استفاده از بدنه با مواد مرکب).
پهپاد مورد نظر در این پروژه، نوعی پهپاد با بال ثابت است. پهپاد معمولا به دو روش کنترل می شود. در روش اول، فرامین لازم توسط اپراتور زمینی و از طریق یک خط رادیویی به پهپاد ارسال می گردد و اپراتور، کنترل مستقیم پرنده را در دست دارد. در روش دوم سیستم هدایت و ناوبری درون محموله هوایی، فرامین لازم را جهت تعیین مسیر پرواز صادر می نماید. سیستم کنترل خودکار پرواز (AFCS) که خود نیز بخشی دیگر از محموله هوائی می باشد با واسطه شدن بین فرامین صادر شده از طرف اپراتور و یا از طرف سیستم هدایت و ناوبری از یک سو و محرک های سطوح کنترل از سوی دیگر، پاسخ های مناسب و مورد نظر را در متغیرهای حرکت هواپیما ایجاد می نماید. در محموله هوائی پهپاد سخت افزار AFCS به صورت دیجیتالی و توسط یک پردازنده اجرا می شود. در کامپیوتر کنترل پرواز اعمالی مانند خواندن سیگنال خروجی سنسورها چه به صورت آنالوگ و چه به صورت دیجیتال، محاسبه الگوریتم کنترل و تولید فرامین مناسب جهت حرکت محرک ها برنامه ریزی می شود. در ضمن عوامل مورد نیاز برای ارسال اطلاعات به ایستگاه زمینی برای رویت خلبان و ذخیره سازی فراهم گردیده است.
2-1) تعریف مسأله
از آنجایی که کنترل هر سیستم نیاز به شناخت آن سیستم دارد، لذا در ابتدا مطالعه در زمینه دینامیک پرواز هواپیما جهت شناخت مدل و یا تابع تبدیل سیستم لازم است، به عبارتی ضروری است که مدلی از سیستم در اختیار داشته باشیم. مدلسازی هر سیستمی در کل به دو صورت قابل حصول است. در روش اول، با استفاده از قوانین حاکم بر فیزیک، سعی بر این است که حتی الامکان روابط اساسی دینامیک سیستم استخراج شده و سپس پارامترهای مجهول چنین روابطی به نحوی محاسبه و اندازه گیری شوند و یا دامنه تغییرات آنها مشخص گردند. در این روش تمام پارامترهای مجهول دارای توصیف و مفهوم فیزیکی خاصی خواهند بود.
روش دوم، مدلسازی به صورت تجربی است که باید با اجرای یک سری آزمایش و ثبت داده های ورودی – خروجی، بهترین مدل دینامیکی ممکن به این دسته برازنده شوند. واضح است که پارامترهای چنین مدلی در حالت کلی فاقد هرگونه مفهوم فیزیکی بوده و این مدل تنها تقریبی از رفتار ورودی – خروجی سیستم واقعی است.
در صنعت هواپیمایی آنچه که امروزه در مدلسازی حرکت هواپیما به صورت جهانی مورد قبول است مدلسازی به روش اول یعنی استخراج معادلات ساختار حالتی پرنده می باشد. چنین مدلسازی احتیاج به دانش آیرودینامیک و جلوبرنده ها و سازه هواپیما دارد. به طور کلی معادلات دینامیکی هواپیما با فرض اختلالات و آشفتگی های کوچک حول شرایط پرواز تریم (اندازه شتاب های خطی و زاویه ای تعادل صفر باشد) به دو دسته معادلات طولی و معادلات افقی – جهتی که کاملا مستقل و دکوپله از یکدیگر اند تقسیم می شوند و از آنجایی که در این پروژه هدف ثابت نگه داشتن هواپیما در ارتفاع مورد نظر خلبان می باشد لذا توجه خود را معطوف به معادلات طولی هواپیما می کنیم.
نشان داده شده است که معادلات حرکت هر هواپیما به صورت یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی و تغییرپذیر با زمان قابل بیان می باشد [ضمیمه الف]. برای هر هواپیما پوش پرواز به صورت یک ناحیه بسته در صفحه ارتفاع – سرعت هوا تعریف می گردد که هواپیما تنها قادر به پرواز درون این ناحیه بسته می باشد. با فرض آشفتگی های کوچک، خطی سازی معادلات حرکت در یک شرایط پرواز خاص درون پوش پرواز منجر به یک دستگاه معادلات دیفرانسیل خطی تغییرناپذیر با زمان خواهد شد. با توجه به امکان پرواز در شرایط پرواز مختلف، پارامترهای چنین معادلات حرکت خطی شده ای در محدوده معینی در تغییر خواهند بود، لذا با مساله عدم قطعیت پارامتریک یا ساختار یافته ای مواجه هستیم که در ضمن کراندار نیز می باشد و یک طراحی عملی باید پایداری و کارآیی خاص مورد نظر را به ازای این عدم قطعیت کراندار تامین نماید. بدون احتساب فرض آشفتگی های کوچک، معادلات حرکت در شکل غیرخطی و پیچیده خود باقی خواهند ماند. با توجه به ماموریت پهپاد مورد نظر فرض آشفتگی کوچک فرض معقولی برای ساده سازی مساله خواهد بود.
پایان نامه طراحی و ساخت محیط نرم افزاری کنترل مانیتورینگ از طریق اینترنت
چکیده:
در حال حاضر، اکثر کارخانجات و واحدهای تولیدی در دنیا مجهز به سیستم های اتوماسیون صنعتی می باشند که این سیستم های اتوماسیون نیاز به ارتقاء نرم افزاری و سخت افزاری به منظور افزایش بهره وری واحد صنعتی دارند.
یکی از کاربردهای جذاب، جدید و پرکاربرد در صنعت اتوماسیون، کنترل و مانیتورینگ پارامترهای کنترلی فرآیند صنعتی از هر نقطه ای در دنیا و با استفاده از نرم افزار HMI بدون تغییر در سخت افزار سیستم کنترل می باشد. کنترل از راه دور می تواند از طریق تلفن، اینترنت، وب، ماهواره و یا حتی خطوط برق فشار قوی صورت گیرد.
در این پروژه، کنترل و مانیتورینگ از طریق وب برای سیستم اتوماسیون ساختمان با استفاده از Fatek PLC و زبان های برنامه نویسی Flash و SQL Server و ASP.net و #C طراحی و ساخته شده است.
نرم افزار Flash برای ایجاد محیط گرافیکی، SQL Server برای ایجاد بانک اطلاعاتی به منظور ذخیره و ثبت داده ها، #C به عنوان زبان برنامه نویسی و ASP.net به عنوان یک پلت فرم و چارچوب برنامه نویسی استفاده شده است.
ارتباط نرم افزار کنترل و مانیتورینگ با سخت افزار تهیه شده (Fatek PLC) نیز برقرار گردید. همچنین کنترل و مانیتورینگ از طریق خط تلفن به صورت شنیداری با استفاده از تلفن ثابت و همراه برای یک سیستم اتوماسیون خانگی طراحی و ساخته شده است که اطلاعات آن در قسمت ضمیمه آورده شده است.
مقدمه:
با توجه به اهمیت سیستم های کنترل و قرائت از راه دور، امروزه از روش های مختلفی برای این منظور استفاده می شود. علاوه بر روش کنترل و قرائت از طریق اینترنت، روش های دیگری نیز برای این منظور وجود دارد که در فصل دوم به آنها اشاره شده است. دستگاه THC برای پیاده سازی سیستم کنترل از طریق تلفن، طراحی و ساخته شده است که طریقه عملکرد، نقشه داخلی و نقشه سیستم کنترل در قسمت ضمیمه I آورده شده است. همچنین در این فصل مروری گذرا به سیستم های الکترونیکی که دارای واسط Modbus جاسازی شده می باشند و همچنین در مورد واسط DDE که یک واسط نرم افزاری برای پیاده سازی سیستم کنترل و قرائت می باشد انداخته شده است.
برای پیاده سازی واقعی سیستم، نیاز به یک PLC که دارای قابلیت پشتیبانی واسط نرم افزاری مانند DDE است، می باشد که FATEK دارای این قابلیت می باشد. امکانات این PLC در فصل سوم به طور کلی آورده شده است و در ارتباط با ویژگی های شبکه ای این سیستم و بخصوص ماژول اترنت که نقش اصلی در طراحی سیستم نهائی این پروژه را ایفا می کند، به طور نسبتاً مفصل مطالبی آورده شده است.
همچنین برای پیاده سازی نهائی سیستم، نیاز به معرفی یک فرایند می باشد. فرآیندی که محیط نرم افزاری برای آن طراحی شده است فرآیند ساختمان به طور عام و فرآیند سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع به طور خاص می باشد. برای طراحی سیستم کنترل، نیاز به شناخت کامل از فرآیند می باشد. صنعت تهویه مطبوع دارای ابعاد و کاربردهای بسیار وسیعی می باشد که در فصل چهارم به طور مختصر به آن پرداخته شده است.
فصل پنجم در ارتباط با طراحی سیستم سخت افزاری کنترل می باشد. در این فصل تعداد ورودی و خروجی مورد نیاز هر PLC برای پیاده سازی سیستم های تهویه مطبوع و اتوماسیون ساختمان با کاربردهای مختلف و همچنین نرم افزار دیاگرام نردانی PLC برای سیستمی که در این پروژه در نهایت اجرا گردیده است، آورده شده است.
فصل ششم به چگونگی طراحی محیط نرم افزاری HMI بر مبنای وب پرداخته شده است. در محیط طراحی شده از نرم افزارهای SQL Server و Visual Studio 2005 و ASP.net و Flash و #C استفاده گردیده است. در این فصل کلیه صفحات طراحی شده آورده شده است.
در فصل هفتم جمع بندی مطالب به همراه پیشنهادات توسعه طرح، آورده شده است.