مقدمه :

از دیرباز مسئله شناسایی و شناخت دنیای پیرامون یک مسئله ذاتی و فطری برای انسان های پرسشگر بوده است و این امر را به ذهن می افکند که درباره چیستی و ماهیت دنیای گرداگرد و پیرامون خود دست به پرسشگری و تحقیق بیازاید تا از رموزو اسرار محیط خود اگاه گردد.این مسئله یعنی شناسایی ذات عوامل ناشناس توسط انسان سابقه ای دیرین در تاریخ دارد و انسان ها از طریق شناسایی عوامل نا شناخته پیرامون خود در پی بهبود کیفیت زندگی خود بودند .پس از انقلاب موسوم به صنعتی در اروپا و پاگیری جنبش های عملی و اختراعات جدید ان جا که پای منافع مادی به میدان صنعت باز شد صاحبان صنایع و دانشمندان در پی کشف راه های مناسب برای بهینه کردن کمیت و کیفیت محصولات خود بودند و این امر بدون مدد گیری از شناخت ذات مسائل و شناسایی دقیق صنایع امکان پذیر نبود و از این رو مسئله شناسایی و در پی ان تخمین و کنترل فرایند های صنعتی مطرح گردید.شناسایی که امروزه علم شناسایی نامیده می شود شامل طیف وسیعی از مسائل می گردد که شناسایی سیستم های صنعتی ، بیولو ژیکی ، اجتماعی و اقتصادی و… از این دست می باشند .در جهان امروز که پیشرفت صنعت و تکنولوژی شتاب روز افزونی گرفته است ، مسئله ای که اهمیت دو چندان یافته است بهروری زودتر و بیشتر صنایع می باشند .ناگفته پیداست که مسئله بهروری مستلزم مقدمات بسیاری است که در شکل گرفتن ان بسیار ضروری می باشد که یکی از این امور شناسایی سیستم ها به منظور به کار گیری بهترین راهکار عملی برای بهینه سازی سیستم است .شناسایی سیستم از ان نظر ضروری است که مارا با دینامیک ها و محتویات سیستم اشنا می نماید و به ما امداد می رساند تا با به کارگیری استراتژی ها کنترلی به بهبود عملکرد سیستم بپردازیم .در این تحقیق سعی بر این است که برخی از این شیوه ها را معرفی و بررسی نموده وتا حد امکان به مقایسه انها از نظر عملکرد می پردازیم .

(سیب باش! تا افتادنت اندیشه ای را بالا برد.)

فهرست مطالب :

مقدمه          2

فصل اول : معرفی شناسایی سیستم

1-1تعریف شناسایی                                                                                           4

1-2انواع شناسایی            بررسی رهیافت شناسایی سیستم1                                                                                  5

فصل دوم : شناسایی سیستم ها بر مبنای تئوری فازی و خوشه بندی فازی

2-1خوشه بندی                                                                                                 10

2-1-1دسته بندی و نحوه ان                                                                               10

2-1-2مقیاس جداسازی                                                                                     11

2-1-3اندازه گیری فواصل                                                                                 11

2-2فازی یعنی چه؟                                                                                            13

2-3شناسایی سیستم بر مبنای تئوری فازی                                                             15

2-3-1تابع هدف بر اساس خوشه بندی فازی                                                        15

2-3-2فهمیدن فازی سازی                                                                                 17

2-5خوشه بندی تحت سرپرست و استنتاج درخت تصمیم گیری فازی                      23

2-5-1مبانی خوشه بندی تحت سرپرست و درخت تصمیم گیری فازی                    26

2-5-2فهمیدن روابط ریاضی مربوط به خوشه بندی تحت سرپرست و استنتاج درخت تصمیم گیری 28

2-6خوشه بندی تحت سرپرست                                                                           29

2-7تغییر شکل و به هم پیوستن توابع عضویت                                                        31

2-8استنتاج درخت تصمیم گیری فازی                                                                 32

2-9تولید قانون از درخت تصمیم گیری فازی                                                        32

2-10معرفی برخی روابط مهم در خوشه بندی فازی                                                33

2-11شبیه سازی و انالیز سناسای بر اسا خوشه بندی و خوشه بندی فازی                   34

بررسی رهیافت شناسایی سیستم2

فصل سوم : تعاریف و ابزار شناسایی سیستم ها بر مبنای پاسخ سیستم

3-1شناسایی سیستم ها با استفاده از پاسخ های سیستم                                             42

3-2ساختار مدل پارامتریک سیستم های خطی                                                       43

3-2-1ساختار مدل ARXا                                                                                   48

3-2-2ساختار مدل ARIMAX ا                                                                          48

3-2-4ساختار مدل OEا                                                                                     49

3-2-5ساختار مدل BJ ا                                                                                      49

3-3روش تخمین کمینه مربع خطا                                                                         50

بررسی رهیافت شناسایی سیستم3

فصل چهارم : شناسایی به واسطه پاسخ های پله سیستم با شرایط گذرا

4-1شناسایی سیستم توسط پاسخ پله                                                                     53

2-4روابط ریاضی                                                                                               55

4-2-1مدل FOPTD ا                                                                                       55

4-2-2مدل SOPTD با یک صفر                                                                       57

4-2-3تعمیم مدل مرتبه ای n ام با صفر ها                                                          60

4-2-4نتیجه اجرا                                                                                               63

4-3پله ی واحد در برابر حل stepwise ا                                                            65

4-3-1مثال (1) : مدل FOPTD ا                                                                        65

4-3-2مثال 2: مدل SOPTD ا                                                                          69

4-4ارزیابی ازمایش                                                                                            71

4-4-1شناسایی فرایند مخلوط کردن                                                                    71

بررسی رهیافت شناسایی سیستم4

فصل پنجم : شناسایی حلقه بسته ی مقاوم با ابزار خود تنظیم کننده ( AUTO-TUNING)

5-1کلیات                                                                                                      75

5-2روش شناسایی                                                                                           77

5-2-1ازمایش                                                                                                77

5-2-2پاسخ فرکانسی فرایند                                                                             77

5-2-3ساختار پاسخ پله ای فرایند                                                                      79

5-2-4تابع تبدیل فرایند                                                                                    80

5-2-5الگوریتم شناسایی                                                                                  82

5-3تنظیم کنترل کننده                                                                                     83

5-4شبیه سازی                                                                                                86

5-5ازمایش زمان واقعی                                                                                    92

بررسی رهیافت شناسایی سیستم5

فصل ششم : شناسایی سیستم دیگ بخار FIRE-TUBE

6-1کلیات                                                                                                      95

6-2روند شناسایی سیستم                                                                                  97

6-3طراحی تجربی و شناسایی غیر پارامتریک                                                     99

6-3-1تابع هدف بر اساس خوشه بندی فازی                                                      100

6-3-2فهمیدن فازی ساز                                                                                  101

6-4انتخاب ساختار وتخمین پارامتر                                                                    104

6-5اعتبار سنجی مدل                                                                                       107

6-6شناسایی سیستم دیگ بخار FIRETUBE در مقیاس صنعتی                            110

6-7نتایج                                                                                                        113

نتیجه گیری                                                                                                      114

مراجع انگلیسی                                                                                                 115

چکیده انگلیسی                                                                                                116

 فهرست جدول

1-4مدل های واقعی و تخمین زده شده فرایند های مرتبه دوم مختلف                   70

4-2مدل های تخمین زده شده از دسته داده های از سه دسته داده ی ازمایش پله ی فرایند مخلوط کردن 72

4-3مدل های تخمین زده شده از سه دسته دادهی ازمایش پله فرایند مخلوط کردن در مورد نویز اضلفی 72

1-5نتایج شناسایی مثال های 1و2و3                                                                 88

1-6انتخاب داده های ساختار مدل                                                                     106

6-2انتایج اعتبار سنجی مدل هنگامی که معیار FPE به کاربرده می شود                107

6-3نتایج اعتبار سنجی مدل ها به وسیله استفاده از معیار عملکرد FIT                    109

6-4پارامتر ها یتخمین زده شده چند جمله ای های مدل ها                                   109

6-5داده های ساختار مدل انتخاب شده                                                             111

6-6نتایج اعتبار سنجی مدل ها به وسیله استفاده از معیار عملکرد FIT ا                   111

6-7پارامتر های تخمین زده شده مدل ATMAX2227 ا                                      111

 فهرست شکل ها

1-1شمای کلی یک سیستم تطبیقی                                                                    4

1-2کاربرد های شناسایی                                                                                  6

2-1برخی تکنیک های خوشه بندی                                                                   10

2-2حداسازی داده ها با استفاده از فاصله از مراکز خوشه ها                                  11

2-3طبقه بندی خوشه ها با استفاده نرم اقلیدوسی                                                   12

2-4طبقه یندی خوشه ها با استفاده از نرم حاصل ضرب درو نی                              12

2-5نمودار تابع عضویت به ازای m=1.5.2                                                       18

6-2نمایش خوشه ها با چگالی متفاوت                                                               19

2-7تغییر شکل برای خوشه بندی احتمالی                                                            21

2-8نمودار درجات عضویت با خوشه ها با مراکز 0 و 1 با B=0.5                     24

2-9 نرم حاصل ضرب درونی                                                                            35

2-10توابع عضویت در خوشه بندی                                                                    35

2-11توابع عضویت در خوشه بندی                                                                   35

2-12نحوه خوشه بندی فازی چهار دسته ای                                                        38

2-13داده های اماری شاخص های پنج گانه                                                        39

2-14مدل سو گونو سیستم مذکور                                                                      40

2-15میزان تطبیق نمودار تخمین و نمودار واقعی                                                   40

2-16میزان تطبیق دادهی تخمین و داده های واقعی با استفاده از خط جداکننده با 5 قانون 41

2-17میزان تطبیق داده های تخمین و دادهای واقعی با استفاده از خط جداکننده با 18 قانون 41

3-1ساختار کلی یک سیستم شناسایی                                                                44

3-2نحوه ساختن سیگنال ضربه                                                                         45

3-3استخراج پارامتر های مدل غیر پارامتریک از روی پاسخ پله سیستم                   45

3-4ساختار روش معدل گیری برای ساختار غیر پارامتریک                                   46

3-5مقایسه روند شناسایی online و offline ا                                                  47

3-6ساختار مدل پارامتریک برای سیستم های خطی                                             48

1-4مقایسه ی بین فرایند stepwise و حل پلهی واحد ( PL.N=500.T.N=100 ) 66

4-2تاثیر نویز بر پارامتر های تخمین ( PL,N=500. T,N=100 )                          66

3-4خطای مجموع برای دو فرایند P1 و P2 را با سطوح نویز و طول داده های متفاوت 67

4-4تاثیر طول دادهی پارامتر های تخمین ( P2,NSR=10%. T,N=5000 )          67

4-5تاثیر تاخیر گسترده ( P2,NSR =10% )                                                     68

4-6تاثیر زمان پایان T,N بر تخمین پارامتر ها ( P2,N=250. NSR= 10% )       69

4-7تصویر فرایند مرکب                                                                                     71

4-8ورودی ، خروجی و پیش بینی خر.جی فرایند مخلوط کردن                              72

4-9ورودی ، خروجی و پیش بینی خروجی فرایند مخلوط کردن با نویز اضافی          73

5-1سیستم کنترل فیدبک                                                                                    77

5-2نمایش گرافیکی محدودیت حساسیتی                                                             84

5-3پاسخ حلقه بسته             تحت nsr =3%                                                    88

5-4پاسخ ها ی پله فرایند ( فرایند واقی (-.-) ، تخمین بر اساس FFT (—) و مدل نهایی ()89

5-5مقایسه پاسخ فرکانسی ( فرایند واقعی ( -.-) تخمین بر اساس FFT (—) و مدل نهایی ()90

6-5خود تنظیم کننده                                                                                         91

5-7سیستم کنترل سطح تانک دو گانه                                                                  92

5-8پاسخ سیستم تانک دو گانه                                                                           93

6-1 نمای کلی از روند شناسایی سیستم                                                                97

6-2نمای کلی از کنترل فرایند                                                                             99

6-3نتایج ازمایش بهره استاتیک                                                                           100

6-4پاسخ ورودی پله در بین5/12 تا 5/22 در صد با ز بودن شیر سوخت                100

6-5داده های به دست امده برای فرایند توسط ورودی PBRS ا                               102

6-6پاسخ ضربه فرایند تحت بررسی تخمین زده شده به وسیله انالیز همبستگی           102

6-7دیاگرام بد سیستم تحت بررسی با استفاده از انالیز طیفی                                    103

6-8اعتبار سنجی متقاطع برای مدل ARX مرتبه سوم                                              108

6-9اعتبار سنجی متقاطع برای مدل ARMAX مرتبه دوم                                         108

6-10پاسخ پله بین 55 تا 70 درصد باز شدن شیر سوخت برای دیگر مقیاس صنعتی 110

انواع شناسایی

شناسایی سیستم یک عبارت کلی برای تشریح ابزار ریاضیاتی و الگوریتم هایی است که از داده های اندازه گیری شده مدل های دینامیکی می سازد . مدل ریاضیاتی دینامیکی در این زمینه رفتار دینامیک سیستم یا فرایند را در یکی از حوزه های زمان یا فرکانس تشریح میکند .

برای مثال در شناسایی سیستم های میکانیکی یک چیزی که می توان برای ان سیستم ساخت جعبه سفید است که بر اساس معادلات نیوتون برای فرایند های فیزیکی می باشد .

مسئله ای که در بالا مطرح گردید جزء مسائلی است که مدت ها با ان سر وکار داشته ایم و پاسخ گو بوده است ولی در بسیاری از مسائل که طیف وسیعس از مسائل واقعی جهان را ذر بر می گیرد دست یابی به مدل جعبه سفید سیسنک غیر ممکن است یا اینکه به دست اوردن پاسخ از این مدل در زمان قابل قبول و منطقی موجب پیچیدگی بیش از حد سیستم ها و فرایند ها می گردد .

در اغلب موارد ذکر شده در فوق راهکار عادی و متداول ان است که بررسی سیستم از اندازه گیری رفتار سیستم و تاثیرات خارجی موثر بر ان ( سیستم و ورودی ) اغاز گردد و تلاش شود روابط ریاضی بین انها تعیین گردد بدون انکه به جزئیات اتفاق افتاده در داخل سیستم بپردازیم .

خوشه بندی :

در دانش شناسایی و کنترل تعریفی که برای خوشه بندی مطرح می شود دسته بندی یا کلاس بندی داده ها در دسته های متنوع بنابر شباهت داده ها می باشد .

واضح است که هرچه خوشه ها بیشتر شود تصمیم گیری در مورد اطلاعات و دادها راحت تر و کم اشتباه تر خواهد بود ولی به این نکته مهم نیز باید توجه کرد که افزایش بدون تعقل خوشه ها منجر به صرف وقت و هزینه زیاد و همچنین پیچیدگی بی مورد مسئله گردیده که صرفه یاقتصادی را از بین برده ، نتایج به دست امده را به دلیل انکه مشمول زمان زیادی گشته بی اعتبار می نماید ، زیرا هدف ما نائل امدن به نتیجه در بهینه ترین حالت هزینه و وقت است و اینکه کمترین پیچیدگی در مسئله رخ دهد زیرا پیچیدگی بیش از حد سبب سختی حل مسائل و یا حل ناپذیری ان می گردد .

مزایای بسیار زیادی متوجه رهیافت خوشه بندی است که از جمله ان شباهت ان از نظر مفهوم ، استنباط و …به ویژگی های اساسی هوش انسانی است . مزیت دیگر ان سهولت کار شناسایی به علت تفکیک داده های مشابه از غیر مشابه است . کاربرد گسترده خوشه بندی در شناسایی سیستم ، باز شناسی الگو و پردازش تصویر است . همچنین برخی از تکنیک های یاد گیری ماشین که مشابه هستند با این تکنیک سازماندهی می شود .

رگرسیون غیر خطی و همچنین شناسایی جعبه سیاه ( Black bix ) از جمله دیگر کاربرد های خوشه بندی می باشد . در زمینه خوشه بندی مفاهیمی مطرح است که باید با نها کار نمود . در اینجا به طور خلاصه به صورتی که خارج از حوصله نباشد به ان می پردازیم . بدیهی است که برای فهم بهتر کنکاش بیشتری در این زمینه مورد نیاز است .

در نگاه کلی مفاهیم اساسی که در رابطه با خوشه بندی مطرح می شود عبارتند از :

1.دسته بندی و نحوه ان

2.ماتریس جداسازی

3.اندازه گیری فواصل

شناسایی سیستم بر مبنای تئوری فازی

همانطوری که در قسمت های قبل اشاره شد ابتدا مسئله خوشه بندی مطرح گردید ، باز هم همانطور که مطرح شد به دلیل انکه مرز واضح و مشخصی در تقسیم کردن داده ها به کلاس های متفاوت وجود ندارد و تمییز بین داده ها امکان پذیر نیست راهبرد فازی مطرح می گردد .

در اینجا لازم است در مورد برخی از مباحث مطرح در محدوده محاسبات فازی توضیحاتی داده و سپس به طرح مسئله ای خوشه بندی تحت سرپرست و استنتاج در خت تصمیم گیری فازی برای شناسایی طبقه بندی خلاصه شده ( فشرده ) می پردازیم .

مباحثی که در این زمینه مطرح می شود عبارتند از:

1.تابع هدف بر اساس خوشه بندی فازی

2.فهم فازی ساز بر این اساس

شناسایی سیستم ها با استفاده از پاسخ های سیسیتم

یکی از روش های مرسوم و پرکاربرد در زمینه شناسایی سیستم های نامعلوم انلیز سیستم در حوزه زمان و به دست اوردن پاسخ های متعدد ( زمانی یا فرکانسی ) از سیستم در شریاط مختلف است ، این پاسخ ها که نمایان گر رفتار و دینامیک سیستم هستند به نوعی در یک محیط تجربی با مصالحه ای که در مورد شرایط و پاسخ ها لحاظ می شود ، می تواند بیان گر رفتار سیستم گردد .

این شناسایی سیستم از روی پاسخ سیستم به ورودی های مختلف منجر به دودسته مدل می شود :

مدل غیر پارامتریک :

این مدل شامل دسته دیاگرام های ورودی اعمالی به سیستم و پاسخ گرفته شده از سیستم است که با کنار هم قرار دادن و مقایسه انها دینامیک سیستم منتج می شود .

مدل پارامتریک :

در واقع این مدل بر اساس دیاگرام های وروی – خروجی مدل غیر پارامتریک با اصول و شیوه های خاصی که دیر تر در مورد ان سخن می گوئیم به دست می اید .


مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

 

قیمت45000تومان