مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Low-Error and Variation-Aware Approximate Full Adders for Imprecision-Tolerant Applicationsارائه تمامجمعکنندههای تقریبی با خطای کم و آگاه از تغییرپذیری برای کاربردهای تحمل پذیر عدم دقت93107faمحمدمیرزاییدانشکده مهندسی برق و کامپیوترسيامكمحمديدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر202133In imprecision-tolerant applications such as image processing and machine learning, imprecision can be tolerated because of the nature of the application itself or the limitation of human senses. By using the approximate computation in these applications, significant power, delay, or area reductions can be achieved. In this paper, two approximate full adders and an approximate adder, with low error are proposed. The effects of die-to-die (D2D) process variation on the threshold voltage of approximate circuits have been evaluated. For evaluating the accuracy and the variability, these approximate full adders have been used and analyzed in the ripple carry adder structure, image Sharpening and image Smoothing algorithms. In terms of power-delay-product (PDP), accuracy, and area for uniformly distributed inputs, the proposed approximate full adder 1, exhibits the best performance, and the proposed approximate full adder 2 and the proposed approximate adder, show the best peak-signal-to-noise ratio (PSNR) for real images.کاربردهای تحملپذیر عدم دقت مانند پردازش تصویر و یادگیری ماشین به دلیل محدودیتهای حس انسان یا ماهیت کاربرد، قابلیت تحمل عدم دقت را دارند. استفاده از محاسبات تقریبی در این کاربردها میتواند به کاهش قابل توجهی در توان، تأخیر و مساحت منجر شود. در این مقاله دو تمامجمعکننده تقریبی و یک جمعکننده تقریبی با خطای کم ارائه شده و اثرات تغییرپذیری قالب به قالب ولتاژ آستانه روی این مدارها مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای ارزیابی خطا و تغییرپذیری، از این تمامجمعکنندههای تقریبی در ساختار جمعکننده با انتشار نقلی و الگوریتمهای پردازش تصویر sharpening و smoothing استفاده شده است. از نظر سه پارامتر حاصلضرب- توان- تأخیر، دقت و مساحت برای ورودیهای با توزیع یکنواخت، تمامجمعکننده پیشنهادی 1 و از نظر حداکثر نسبت سیگنال به نویز برای کاربردهای واقعی، تمامجمعکننده پیشنهادی 2 و جمعکننده پیشنهادی، بهترین عملکرد را دارند.http://ijece.org/fa/Article/Download/29144مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Stochastic Planning of Resilience Enhancement for Electric Power Distribution Systems against Extreme Dust Stormsبرنامهریزی تصادفی بهبود تابآوری سیستمهای توزیع انرژی الکتریکی در مقابل طوفانهای گرد و غبار شدید108120faمرتضیحقشناسدانشکده فنی و مهندسیرحمتاللههوشمنددانشکده فنی و مهندسیمهدیقلیپوردانشکده فنی و مهندسی2021621Resilience in power systems refers to the system's ability to withstand severe disturbances with a low probability of occurrence. Because in recent years extreme dust storms have caused severe damage to Iran's electricity industry, especially in the south and southwest, in this paper proposed a new scenario-based stochastic planning model for enhancement of power distribution systems resilience against extreme dust storms. In proposed model, in the first stage, the investment costs to improve the distribution system resilience against extreme dust storms are minimized due to the financial constraints, and in the second stage, the expected operating costs in dust storm conditions are minimized due to the operating constraints. Because network's insulation equipment are major cause of distribution system vulnerabilities in the dust storms, measures in the planning stage include replacement of porcelain insulators with silicon-rubber type, installation of automatic tie switches and installation of emergency generators. In the second stage, the measures are divided into preventive actions and corrective actions, and coordination between stages 1 and 2 is implemented in such a way that the results of each stage depend on the decision variables of the other stage. The simulation results for IEEE 33-bus test system and a 209 bus radial distribution network located in Khuzestan province, Iran, confirm the efficiency of the proposed model in different financial conditions.ویژگی تاب آوری در سیستم های قدرت به قابلیت های سیستم در مقابله با اغتشاشات شدید با احتمال رخداد کم اشاره دارد. از آنجا که در چند سال اخیر ریزگردها و طوفان های گرد و غبار خسارت های سنگینی را به صنعت برق کشور تحمیل کرده است، در این مقاله یک مدل برنامه ریزی دوسطحی برای بهبود تاب آوری سیستم های توزیع انرژی در مقابل این پدیده پیشنهاد شده است. در سطح اول مدل پیشنهادی، هزینه های سرمایه گذاری برای بهبود تاب آوری سیستم توزیع در مقابل طوفان های گرد و غبار و در سطح دوم آن، هزینه های مورد انتظار بهره برداری از سیستم توزیع در چارچوب محدودیت های مالی و عملیاتی سیستم حداقل می گردند. با توجه به کاهش استقامت عایقی تجهیزات شبکه توزیع در شرایط طوفان گرد و غبار، اقدامات پیشنهادی در حوزه برنامه ریزی شامل تقویت خطوط توزیع با مقره های سیلیکونی، تعیین محل کلیدهای جداکننده در شبکه توزیع و بکارگیری ژنراتورهای اضطراری می اشد. در مدل پیشنهادی، اقدامات حوزه بهره برداری به دو دسته اقدامات پیشگیرانه و اصلاحی تفکیک شده و تعامل بین سطوح برنامه ریزی به گونه ای پیاده سازی شده است که نتایج هر سطح به متغیرهای تصمیم و محدودیت های سطح مقابل وابسته است. نتایج شبیه سازی و مطالعات عددی بر روی شبکه 33 باسه IEEE و یک فیدر فشار متوسط شعاعی با 209 گره واقع در استان خوزستان کارایی روش پیشنهادی را در مقادیر مختلف بودجه تایید کرده است.http://ijece.org/fa/Article/Download/29203مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Detection and Mitigation of a Combined Cyber Attack on Automatic Generation Controlتشخیص و حذف تاثیر یک حمله سایبری ترکیبی به سیستم کنترل خودکار تولید 121134faتیناحاجیعبدالهدانشكده مهندسي برق و كامپيوترحسینسیفیدانشكده مهندسي برق و كامپيوترسید حامددلخوش اباتریدانشكده مهندسي برق و كامپيوتر2021531Recent advances in power system monitoring and control require communication infrastructure to send and receive measurement data and control commands. These cyber-physical interactions, despite increasing efficiency and reliability, have exposed power systems to cyber attacks. The Automatic Generation Control (AGC) is one of the most important control systems in the power system, which requires communication infrastructure and has been highly regarded by cyber attackers. Since a successful attack on the AGC, not only has a direct impact on the system frequency, but can also affect the stability and economic performance of the power system. Therefore, understanding the impact of cyber attacks on AGC and developing strategies to defend against them have necessity and research importance. In most of the research in the field of attack-defense of AGC, the limitations of AGC in modeling such as governor dead band and communication network transmission delay have been ignored. On the other hand, considering two cyber attacks on the AGC and proposing a way to defend against them simultaneously, have not been considered. In this paper, while using the improved AGC model including governor dead band and communication network transmission delay, the effect of two attacks - data injection attack (FDI) and delay attack which are the most important cyber attacks on AGC - has been investigated. Also, the simultaneous effect of these two attacks is discussed as a combined cyber attack. The Kalman filter-based three-step defense method has been proposed to detect, estimate and mitigate the impact of the attacks and its effectiveness has been tested on the two-area AGC system.پیشرفتهای اخیر در سیستمهای نظارت و کنترل شبکههای قدرت، نیازمند زیرساخت مخابراتی برای ارسال و دریافت دادههای اندازهگیری و فرامین کنترلی است. این تعاملات سایبری-فیزیکی، علیرغم افزایش کارایی و قابلیت اطمینان، شبکههای قدرت را در معرض حملات سایبری قرار داده است. سیستم کنترل خودکار تولید (AGC)، یکی از مهمترین حلقههای کنترلی شبکه قدرت است که نیازمند زیرساخت مخابراتی بوده و بسیار مورد توجه حملهکنندگان سایبری قرار گرفته است؛ زیرا یک حمله موفق به سیستم AGC، نه تنها تأثیر مستقیمی بر فرکانس سیستم دارد، بلکه میتواند پایداری و عملکرد اقتصادی شبکه برق را نیز تحت تأثیر قرار دهد. لذا، آشنایی با تاثیر حملات سایبری به AGC و تبیین راهکارهایی بهمنظور دفاع در برابر آنها دارای ضرورت و اهمیت تحقیقاتی است. در غالب تحقیقات صورتگرفته در حوزه حمله-دفاع سیستم AGC، از محدودیتهای سیستم AGC نظیر باند راکد گاورنر و تاخیر انتقال شبکه مخابراتی در مدلسازی چشمپوشی شده است. از طرفی، تاکنون درنظرگرفتن همزمان دو حمله سایبری مختلف به سیستم AGC و ارائه روشی به منظور دفاع در برابر آنها مورد بررسی واقع نشده است. در این مقاله، با توجه به کمبودهای پژوهشهای پیشین، ضمن استفاده از مدل بهبودهیافته AGC شامل باند راکد گاورنر و تاخیر انتقال شبکه مخابراتی، به بررسی تأثیر دو حمله تزریق دادههای اشتباه (FDI) و تأخیر که از مهمترین حملات سایبری به سیستم AGC هستند و همچنین، تأثیر همزمان این دو حمله تحت عنوان حمله سایبری ترکیبی، پرداخته شده است. روش دفاع سهمرحلهای مبتنی بر فیلتر کالمن بهمنظور تشخیص، تخمین و حذف تاثیر حمله پیشنهاد شده و کارآیی آن بر روی سیستم AGC دوناحیهای مورد آزمایش قرار گرفته است.http://ijece.org/fa/Article/Download/29190مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Probabilistic Evaluation of Multi-Chamber Arresters Protection Performance for Reduction of Lighting Failures in Overhead Distribution Linesارزیابی احتمالاتی عملکرد حفاظتی برقگیرهای چندمحفظهای در کاهش خاموشیهای ناشی از صاعقه در خطوط توزیع هوایی135145faرمضانعلینقی زادهگروه مهندسی برق20211012A sophisticated and accurate probabilistic computational procedure for the calculation of lightning failures and evaluation of MCA performance for reduction of failures is implemented in this paper. Calculation of induced overvoltage caused by indirect lightning is implemented based on the Agarwal method with consideration of lossy ground. The Monte Carlo method with backward scenario reduction is implemented to take into account the uncertainty of lightning flash parameters including peak current and front time with the distance of the striking point from the distribution line with applying a proper model for simulation of MCA in ATP-EMTP software. A link is developed between MATLAB and ATP-EMTP software to simulate the numerous generated scenarios and analyze the output results. Different conditions including the insulation strength of the line, the earth conductivity, and the shielding factor of the adjacent objects to the line are also taken into account in calculations. The results are presented in a proper way to make them useful for the determination of lightning-related failure rates and also accurate evaluation of the effectiveness of MCA installation in different conditions of distribution feeders.در این مقاله، یک فرایند محاسباتی احتمالاتی دقیق برای تعیین تعداد خاموشی ناشی از برخورد صاعقه و نیز ارزیابی میزان اثربخشی نصب برقگیرهای چندمحفظهای (MCA) به عنوان گزینه جایگزین برای برقگیرهای مقاومت- متغیر اکسید فلزی (MOV) مرسوم برای تأمین حفاظت فیدرهای توزیع در برابر صاعقه و جلوگیری از بروز خاموشی پیادهسازی شده است. محاسبه اضافه ولتاژ القایی ناشی از برخورد غیر مستقیم بر اساس مدل آگراوال و لحاظ زمین تلفاتی انجام گردیده است. برای در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای صاعقه شامل دامنه جریان، زمان پیشانی موج و فاصله برخورد صاعقه از خط توزیع از روش مونتکارلو به همراه روش کاهش سناریوی بازگشتی استفاده شده و عملکرد MCA در حفاظت خط توزیع به همراه مدلی مناسب در نرمافزار ATP-EMTP شبیهسازی گردیده است. همچنین به منظور پیادهسازی سناریوهای متعدد ایجادشده و تحلیل نتایج، ارتباط نرمافزاری بین برنامه MATLAB و نرمافزار فوق ایجاد شده است. شرایط مختلفی مانند مقادیر استقامت عایقی خط، هدایت ویژه زمین و ضریب حفاظتی عوارض خط توزیع نیز در محاسبات لحاظ شده است. نتایج به دست آمده به نحوی ارائه گردیده تا علاوه بر تخمین تعداد تخلیههای ناشی از صاعقه، ارزیابی اثربخشی نصب MCA با توجه به شرایط متنوع هر فیدر با دقت بالا قابل تعیین باشد.http://ijece.org/fa/Article/Download/31804مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Analysis of SettlingTime in Charge Pump Phase-Locked loops regarding Non-ideal Effectتحلیل زمان قفل حلقه قفل فاز پمپ بار با در نظر گرفتن اثر غیر ایدهآل146152fa هادی ده بویددانشکده مهندسی برقحبیبآدرنگدانشکده مهندسی برق حمیدرضاربیعیدانشکده مکاترونیک2021117Phase locked loops (PLL) are widely used in telecommunication systems. Frequency characteristics and settling time are the two most important features of PLLs. In phase lock loops, several nonlinear factors can be considered, one of which is the nonlinear behavior of the phase detector. In fact, load pump phase locking loops (CPPLL) are nonlinear systems due to the nonlinear behavior generated by the load pump. Although the applied current is fixed in an ideal load pump, this is not fixed in practice because of the non-ideal behavior of the transistors.
In this paper, considering the channel length modulation (CLM) effect caused by the drain-source voltage of MOSFET transistor, a more accurate model is presented for the phase detector. By investigating the non-linear differential equation dominating the system and using the step-response approximation for the transient time analysis, new equations are obtained for the settling time and overshooting. In order to check the validity of the specified non-linear equations, the simulation was conducted in MATLAB Simulink. Moreover, in order to better assess the proposed method, the performance of a PLL subjected to the transistor’s drain-source voltage has been simulated and the effect of the different loop parameters, such as the loop’s resistor and current has been investigated. The final results showed the appropriate accordance of the analytical equations with the simulation results.
حلقههای قفل فاز (PLL) به طور گسترده در سیستمهای مخابراتی مورد استفاده قرار میگیرند و از مهمترین ویژگیهای آنها میتوان به مشخصات فرکانسی و زمان نشست اشاره نمود. در حلقههای قفل فاز، عوامل غیر خطی متعددی را میتوان در نظر گرفت که یکی از آنها رفتار غیر خطی آشکارساز فاز میباشد. در واقع، حلقههای قفل فاز پمپ بار (CPPLL) به دلیل رفتار غیر خطی ایجادشده توسط پمپ بار، سیستمهایی غیر خطیاند. در یک پمپ بار ایدهآل، جریان اعمالی ثابت است اما در عمل به علت اثرات غیر ایدهآل ترانزیستور، ثابت نیست. در این مقاله با در نظر گرفتن اثر مدولاسیون طول کانال که ناشی از ولتاژ درین- سورس ترانزیستور ماسفت میباشد، مدل دقیقتری برای آشکارساز فاز در نظر گرفته شده است. با بررسی معادله دیفرانسیل غیر خطی حاکم بر سیستم و استفاده از تقریب پاسخ پله جهت تحلیل زمان گذرا، معادلات جدیدی برای زمان نشست و میزان بالازدگی به دست میآید. جهت بررسی اعتبار معادلات غیر خطی تعیینشده، شبیهسازی در سیمولینک متلب انجام شده است. همچنین برای ارزیابی بهتر روش پیشنهادی، عملکرد یک PLL که تحت تأثیر ولتاژ درین- سورس ترانزیستور است مورد شبیهسازی قرار گرفته و اثر پارامترهای مختلف حلقه از جمله مقاومت و جریان حلقه نیز بررسی شده است. نتایج نهایی، تطبیق مناسب بین روابط تحلیلی و نتایج شبیهسازی را نشان میدهد.http://ijece.org/fa/Article/Download/32163مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289A Semi-Intelligent Method for Charging Electric Vehicles in Unbalanced Four-Wire Distribution Networksارائه یک روش نیمههوشمند برای شارژ خودروهای برقی در شبکههای توزیع چهارسیمه نامتعادل153160fa سعید ذوالفقاری مقدمدانشكده فناوریهای صنعتی20211221The growing penetration of electric vehicles (EVs) in distribution networks (DNs) has posed many challenges for electricity distribution companies, such as: increasing the amount of voltage drop, network losses and the number of outages due to the overload. To overcome this, it is recommended to use coordinated charging methods. However, these methods require telecommunication, measurement and processing infrastructure with high costs and can only be implemented in smart grids. In this paper, a semi-intelligent method for charging EVs is presented that does not require complex infrastructure. This method, using a simple and inexpensive local automation system, charges EVs in the off-peak periods of the DN and thus improves its parameters. Since the EVs are charged at the low tariff time intervals, the proposed method will also benefit the EV owners. To achieve real results, four-wire DN is considered to model the effect of neutral conductor. To confirm the effectiveness of the proposed method, it is compared with different uncontrolled charging methods. A standard 19 bus test system is used for simulations.گسترش روزافزون خودروهای برقی در شبکههای توزیع، چالشهای زیادی را برای شرکتهای توزیع برق ایجاد کرده است، از جمله: افزایش مقدار افت ولتاژ، افزایش مقدار تلفات شبکه و افزایش تعداد قطعیهای ناشی از اضافه بار. برای غلبه بر موضوع ذکرگردیده، پیشنهاد میشود که از روش شارژ کنترلشده استفاده گردد. با این حال، روش مذکور نیازمند وجود زیرساختهای مخابراتی، اندازهگیری و پردازشی با هزینههای بالا بوده و تنها در شبکههای هوشمند قابل پیادهسازی است. در این مقاله، یک روش نیمههوشمند برای شارژ خودروهای برقی ارائه شده تا بدون نیاز به زیرساختهای پیچیده و تنها با استفاده از سیستم اتوماسیون ساده محلی و ارزانقیمت، خودروهای برقی را در زمانهای کمباری شبکه شارژ کرده و به این ترتیب، پارامترهای شبکه را به میزان قابل قبولی بهبود بخشد. بنابراین روش ارائهشده علاوه بر شرکت توزیع برق، به نفع مالکین خودرو نیز میباشد، زیرا هزینه شارژ خودروها بر اساس تعرفه پایین محاسبه میشود. برای رسیدن به نتایج واقعی، شبکه توزیع به صورت چهارسیمه و با در نظر گرفتن اثر سیم نول مدلسازی شده است. با اعمال روش پیشنهادی بر روی شبکه توزیع 19شینه استاندارد و مقایسه نتایج به دست آمده با روشهای مختلف شارژ کنترلنشده، کارایی روش پیشنهادشده تأیید میگردد.http://ijece.org/fa/Article/Download/33093مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745202202289Robust Finite-Time Chattering Free Sliding Mode Adaptive Impedance controller in Remote Control System in Presence of Random Delayکنترلکننده مقاوم مود لغزشی تطبیقی امپدانسی زمان محدود بدون وزوز سیستم کنترل از راه دور در حضور تأخیر تصادفی161167faابوالفضلکمالی اردکانیدانشكده مهندسي برقهادیصفدرخانیدانشكده مهندسي برق2021612Remote control of robots is one of the most relevant and practical fields in robotics. Most of the control structures of remote operation systems seek to achieve transparency and stability at the same time, which the simultaneous achievement of the both, considering the uncertainty and disturbances in the system and random delay in the communication channel is very challenging. So far, many researchers have used position, speed, force or impedance information to provide various control methods, but none of these methods have achieved complete transparency and robust stability in the presence of random delay and uncertainties and disturbances and compromises between them should be made. In this paper, using a new method, a control structure including sliding mode control, adaptive control and impedance control is presented. This method has been simulated by Simulink of MATLAB software and it has been shown that this method is able to establish ideal transparency and ensure robust stability in the system with disturbances and uncertainties in the presence of random delay in the network.یکی از زمینههای بسیار کاربردی و مرتبط در علم رباتیک، موضوع کنترل از راه دور رباتها میباشد. اغلب ساختارهای کنترلی سیستمهای کارکرد از راه دور، به دنبال دستیابی همزمان به شفافیت و پایداری میباشند که با وجود در نظر گرفتن نامعینی و اغتشاشات در سیستم و تأخیر تصادفی در کانال ارتباطی، دستیابی همزمان به این دو هدف بسیار چالشبرانگیز است. تا کنون بسیاری از محققان اطلاعات موقعیت، سرعت، نیرو یا امپدانس را برای ارائه روشهای متنوع کنترلی به کار گرفتهاند، اما در هیچ یک از این روشها دستیابی به شفافیت کامل و پایداری مقاوم در حضور تأخیر تصادفی و نامعینیها و اغتشاشات فراهم نشده و باید بین این دو هدف، مصالحهای صورت گیرد. در این مقاله با استفاده از روشی نوین، یک ساختار کنترلی شامل کنترل مود لغزشی، کنترل تطبیقی و کنترل امپدانس ارائه شده است. این روش توسط نرمافزار Matlab و در محیط Simulink شبیهسازی گردیده و نشان داده شده که این روش، قادر است شفافیت ایدهآل را برقرار کند و در حضور تأخیر تصادفی و وجود اغتشاشات و نامعینیها پایداری مقاوم را نیز تضمین کند.http://ijece.org/fa/Article/Download/29198