Note to ex-students: If your details are incorrect or you would like to update them, please contact me.

M.Sc.	Behzad Ahi	2015
■ Title of Thesis	Disturbance reduction servo motor controller design and implementation طراحی و پیاده سازی کنترلر کاهش دهنده اغتشاش سروو موتور
■ Abstract	The servomechanisms have wide industrial application such as robotics, Computer Numerical Control (CNC) machines, automated manufacturing and solar tracking. Several methods have already been proposed for servo motor control that the most important of them are Proportional Integral Derivative (PID), H2/H$\infty$, intelligent based controllers, and model predictive control. Problem specifications and user requirements, will determine the appropriate approach in each case. The aim of this thesis is construction of a real-life camera stabilizer to be used in the motion picture industry. Effects of base movement on the performance should be decreased by choosing appropriate sensors and control algorithms. The method to be implemented in this thesis is the Active Disturbance Rejection Control (ADRC) method which is an emerging and powerful disturbing rejection control system design method. First, the complete model of one axis gimbal stabilizer (regarding different sources of disturbance) is proposed and the system parameters are identified using system identification. Second, PI and ADRC controllers are designed and compared under various operational experiments. The simulation and implementation results show ADRC controller can effectively inhibit the disturbances and improves transient and steady state performance. Direct Current (DC) brushed torque motor, optical encoder and gyroscope are the main parts of system. The controller is implemented on Digital Signal Processor (DSP) board. سروو موتورها امروزه در صنعت کاربردهای گوناگونی دارند که از جمله آنها استفاده در رباتها، دستگاههای \lr{Computer Numerical Control (CNC)}، پنلهای ردیاب خورشید، پایدارساز آنتن و غیره است. تاکنون برای کنترل سروو موتور از روشهای مختلفی استفاده شده است که از جمله مهمترین آنها میتوان به کنترلکنندههای \lr{Proportional Integral Derivative (PID)}، \lr{H2/H∞}، کنترلرهای مبتنی بر روشهای هوشمند، کنترلرهای تطبیقی و کنترلکنندههای براساس مدل پیشبین اشاره کرد. انتخاب کنترلکنندههای ذکر شده به شرایط مساله و انتظار طراح از عملکرد سیستم بستگی دارد. تمرکز این پایاننامه بر روی روش \lr{Active Disturbance Rejection Control (ADRC)} که از جمله روشهای نوین قابله با اغتشاش و عدم قطعیت سیستم است، معطوف شده است. هدف نهایی این پروژه طراحی کنترلکننده برای سیستم بینایی تحت اغتشاش است. این سیستم قابلیت نصب بر روی کوادراتور یا هواپیمای بدون سرنشین نقشهبرداری را خواهد داشت. چالش اصلی وجود اغتشاش ناشی از حرکت بدنه جسم پرنده است که میبایست با انتخاب سنسورها و روش کنترلی مناسب تاثیر نامناسب این پدیده را در عملکرد سنسور بینایی (مانند دوربین فیلمبرداری) کاهش داد. در ابتدای این پایاننامه مدل کاملی از پایدارساز و اغتشاشات وارد بر آن ارائه شده و در ادامه با استفاده از دادههای عملی ضرایب مجهول سیستم شناسایی شده است. کنترلکننده بر اساس روشهای \lr{PI} و \lr{ADRC} طراحی شده و عملکرد آنها از جنبههای مختلف با یکدیگر مقایسه شده است. در انتها ضمن ارائه نتایج پیادهسازی، کارایی کنترلکننده طراحی شده بر اساس روش \lr{ADRC} (با تمرکز بر توانایی مقابله با خطای شناسایی و اغتشاشات خارجی) در شرایط مختلف تایید شده است. موتور استفاده شده از نوع جریان مستقیم گشتاوری است. برای سنجش زاویه و سرعت زاویهای به ترتیب از انکودر نوری و ژیروسکوپ \lr{MEMS} استفاده شده و در نهایت کنترلر بر روی برد \lr{Digital Signal Processor (DSP)} پیادهسازی شده است
■ Currently at	Sharif University of Technology

M.Sc.	Behzad Sinafar	2014
■ Title of Thesis	Decentralized Integral Controller Design to Possess Integrity طراحی کنترلکننده غیرمتمرکز انتگرالگیر برای برقراری شروط یکپارچگی
■ Abstract	Design of fault tolerant controllers with a reliable and robust control structure that can accommodate sensor and actuator failure is a challenging problem. In the process control literature, the term integrity is used to characterize these properties for decentralized control systems. It refers to the ability to retain system stability when one or some of the control loops get in or out of service or when loop gains are detuned.Conditions pertaining to the integrity of the closed-loop system are described by a series of successively more difficult to attain criteria whose evaluation is only based on the process steady state gains. These are Integral stabilizibility (IS), Integral Controllability (IC), Integral Controllability with Integrity (ICI) and Decentralized Integral Controllability (DIC). These only govern the existence or lack thereof a controller and cannot be used to determine the said controller gains. In this thesis we consider tuning of decentralized PID controllers with integrity. As mentioned the integrity conditions for decentralized controller only existence criteria. They only determine if a controller exists to achieve the specific integrity criteria, but cannot be used to actually determine the parameters of the controller itself. By modelling the loop gain as an uncertainty parameter, previously developed tool in analysis of system with parametric uncertainty are used to derive bounds for the controller loop gains. The approach is then extended such that independent gain ranges for each parameters of the controller are derived. The calculations are presented for all four integrity conditions referred to above. The proposed approach is applied on a verity of examples and verified by simulation case studies. نیاز صنعت به داشتن کنترلکنندههای کارآمد با قابلیت اطمینان بالا و رفتار مقاوم در برابر رویههای تنظیم کنترلکننده مطرح شده برای سیستمهای فرآیند، منجر به یک سری تلاشها در زمینه طراحی کنترلکنندههای تحملپذیر عیب و خطا شده است. مسائلی از این قبیل که در کنترل سیستمهای چندمتغیره چالشبرانگیز شده است تحت عنوان ''یکپارچگی`` مطرح میباشد. در این شرح، یکپارچگی به دستهای از خواص سیستم چندمتغیره اطلاق میشود که پایداری سیستم حلقهبسته را در مقابل قطع و وصل حلقههای کنترلی و انواع رویههای مختلف تغییر بهره حلقههای کنترلکننده، تضمین کند. ساختار حلقه بسته مورد بررسی در ادبیات یکپارچگی شامل سیستم چند متغیره پایدار و کنترلکننده غیرمتمرکز انتگرلگیر میباشد که در ارتباط با خواص انعطافپذیری و تنظیم حلقههای کنترلی این ساختار، تعاریف یکپارچگی بدست آمدهاند. این تعاریف عبارتند از: پایداری~ (خلی)، پایداری نامشروط~\lr{US}، یکپارچگی محض و پایداری نامشروط غیرمتمرکز~\lr{DUS}. در کنار این تعاریف یک سری شرایط با استفاده از رفتار حالت ماندگار سیستم حلقهباز بدست آمده است که امکان استفاده از این تعاریف را در پیکربندی کنترلکننده و حل مسئله جفتیابی ورودی - خروجی فراهم میکند. این شرایط به ترتیب سختی حصول عبارتند از: پایدارپذیری انتگرالی \lr{IS}، کنترلپذیری انتگرالی \lr{IC}، کنترلپذیری انتگرالی با یکپارچگی محض \lr{ICI} و کنترلپذیری انتگرالی غیرمتمرکز \lr{DIC}. برخلاف تعاریف اولیه یکپارچگی، در همه این شروط لازم و کافی یا شروط کافی برای یکپارچگی، فرض شده است که کنترلکننده غیرمتمرکز انتگرالگیر برای تضمین یکپارچگی سیستم حلقه بسته موجود میباشد و در نتیجه قضایای یکپارچگی نیز عموما مستقل از طراحی کنترلکننده میباشند . از این رو این قضایا جایگاهی در روند طراحی کنترلکننده یکپارچگی بدست نیاوردهاند. در این پایاننامه به مسئله طراحی کنترلکننده غیرمتمرکز انتگرالگیر تضمین کننده درجات مختلف یکپارچگی حلقه بسته پرداخته شده است. ساختار کنترلی غیرمتمرکز مورد بررسی، انتگرال گیر خالص \lr{I} و همچنین \lr{PI} ایدهآل می باشد که قابل تعمیم به انواع ساختارهای موجود برای کنترلکنندههای از خانواده \lr{PID} میباشد. مسئله طراحی کنترلکننده تضمین یکپارچگی ابتدا در قالب ابزارهایی برای بدستآوردن حد بهره حلقه بیان شدهاست. حد بهره حلقه، بازه مجاز تغییرات بهره حلقههای سیستم حلقهبسته را در قالب تعاریف یکپارچگی برای پایدار باقی ماندن سیستم حلقهبسته برای ارزیابی یک کنترل طراحی شده، بیان میکند. در حالت کلی حل مسئله بدستآوردن بازه تغییرات پارامترهای کنترلی ساختارهایی از خانواده \lr{PID} غیرمتمرکز برای پایداری سیستمهای چندمتغیره از مسائل چالش برانگیز میباشد که برای سیستمهای تکورودی - تکخروجی در قالب ناحیه پایداری نشان داده میشود. این مسئله برای سیستمهای چندمتغیره از ابعاد بالاتر بوده که مناسب ترین حالت بیان نتایج، بدست آوردن بازه تغییرات مستقل تمام پارامترهای کنترلکننده موجود در حلقهها برای تضمین پایداری حلقهبسته میباشد. ترکیب مسئله فوق با ادبیات یکپارچگی، مسئله ای جدیدی را در قالب بدست آوردن بازه تغییرات پارامترهای کنترلکننده برای تضمین انواع درجات یکپارچگی حلقه بسته تشریح کرده است که در منابع تحت عنوان "تئوری رگولاتور های تنظیمی" به این مسئله پرداخته شده است. مسئله طراحی کنترلکننده مطلوب برای تضمین انواع درجات یکپارچگی به طور سیستماتیک و ارائه روند مرحلهبهمرحله با هدف داشتن عملکرد کنترلی مناسب و تضمین یکپارچگی به صورت مجموعه کنترلکننده بیان شدهاست . در پایان مثالهای چندمتغیره متنوعی که دارای شرایط یکپارچگی میباشند، مورد بررسی قرارگرفته و روند طراحی کنترلکننده ارائه شده، به هرکدام از این سیستمها اعمال شدهاست. نتایج بدست آمده، منطبق بر تعاریف یکپارچگی بوده و کارائی روش ارائه شده را تایید می نماید.
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Ardeshir Karimi	2014
■ Title of Thesis	Synthesis of low order Hinfinity controllers using LMIs
■ Abstract	N/A
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Hosein Mousavi	2014
■ Title of Thesis	Performance Assessment of PID controllers based on MV and LQG criteria ارزیابی عملکرد ساختارهای کنترلی PID بر پایه معیارهای MV و LQG
■ Abstract	In this thesis, a new method for the design and Control Performance Assessment (CPA) of the Rrestricted-Structure (R-S) PID controllers family (P, I, PI, PD, etc) is proposed. The proposed method is capable of a systematic analysis of the tradeoff between the structural complexity of the controller and its performance. During the past two decades, control performance assessment has attracted much attention from academic and the industrial researchers. One of the most recent tools is the RS-CPA, proposed by Grimble in which restricted structure controllers such as the PID are assessed against optimal LQG measures. When one is able to impose a specific structure onto the controller, such as a PID, then the `choice' of the control structure becomes a new additional design parameter. For a SISO system, the number of choices might be limited to a few (e.g. PI, PID, PD). However, when the plant is multivariable, the number of alternative combinatorial choices will rapidly increase in size. It is then a non-trivial exercise to select an appropriate structure. Under these circumstances, the structure of the controller becomes an optimization parameter itself and the design problem becomes the simultaneous optimization of performance and minimization of the structure. Typically the balance of the design may be influences by a weighting factor which determines the ratio of the contribution of the performance and the structure costs. In this thesis, first, a suitable framework is proposed for application of the LQG CPA to multivariable decentralized PID controllers. The problem is augmented with an additional term which forces sparsity on the structure of the decentralized PID controller. The desired `richness' of the structure is controlled via a weighting parameter which increased or decreases the cost of each additional structural elements (i.e. P,I, and D) terms. The result is a decentralized multivariable controller of the PID family, in which the structure of each loop controller is not fixed or determined a priory, but is instead optimized in such a way that the desired LQG PI index, is delivered with the smallest controller structure. For larger multivariable systems, this will translate into a substantially reduced set of controller parameters Numerical simulation results indicate the effectiveness of the proposed algorithm in terms of design and CPA, both in SISO and MIMO settings. در این رساله ، یک روش جدید برای طراحی و ارزیابی عملکرد سیستم های کنترلی ساختار محدود \lr{PID} و زیر ساختارهای آن ( همچون \lr{PI,PD,P,I,etc.} ) با قابلیت انتخاب ساختار کنترلی و بهبود عملکرد سیستم ، برای سیستم های زمان پیوسته در حوزه تابع تبدیل ارایه شده است. ارزیابی عملکرد کنترلی مخصوصا در دهه های اخیر ، توجه زیادی از سوی صنعتگران و محققان به خود جلب کرده است.اخیرا روش ارزیابی عملکرد ساختار محدود توسط گریمبل ارایه شده که در آن ساختار کنترلر مشخص و از پیش تعیین شده فرض می شود.اما در برخی مواقع ، طراحی / ارزیابی عملکرد کنترلی زیر ساختارهای کنترلر \lr{PID} مورد نظر است.در این رساله به منظور دست یافتن به یک کنترلر/ارزیابی مناسب ، الگوریتمی هوشمند برای سیستم های چند متغیره \lr{GD} با ترکیب روش طراحی/ارزیابی عملکرد کنترلر ساختار محدود و روش های طراحی معمول کنترلرهای چند متغیره غیر متمرکز مثل روش طراحی \lr{SLC} و روش طراحی مستقل ، برای انتخاب ساختار کنترلر با داشتن یک مصالحه بین عملکرد قابل دستیابی و کاهش ساختار کنترلر ارایه شده است که ضمن انتخاب ساختار کنترلر (از بین زیر ساختارهای کنترلر \lr{PID} ) با استفاده از الگوریتم \lr{BPR} ، مقدار بهینه پارامترها را نیز در ساختار کنترلر انتخاب شده با می نی مم کردن تابع هزینه از جنس \lr{LQG} فراهم می سازد و در عین حال هزینه محاسباتی الگوریتم ارایه شده پایین می باشد. شبیه سازی های عددی نشان می دهد که استفاده از این الگوریتم برای طراحی / ارزیابی عملکرد کنترلی ، هم در حالت \lr{SISO} و هم در حالت \lr{MIMO} منجر به نتایج مطلوبی می گردد
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Sepideh Jouyandeh	2014
■ Title of Thesis	Disturbance diagnosis in plantwide processes تشخیص و حذف اغتشاش در فرایندهای شیمیایی
■ Abstract	فرایندهای صنعتی معمولا فرایندهای چند متغیره هستند .این به این مفهوم است که ممکن است بیش از یک ورودی و یک خروجی داشته باشند. در فرایندهای چند متغیره ممکن است تغییرات یک ورودی بر روی بیش از یک خروجی تاثیر داشته باشد و در نتیجه در سیستم تداخل وجود خواهد داشت. به دلیل وجود تداخل در فرایندهای صنعتی حلقه های کنترلی در این فرایندها ایزوله نیستند و عملکرد یک حلقه کنترلی ممکن است روی حلقه های دیگر تاثیر گذارد. به همین دلیل ممکن است عملکرد ضعیف یک حلقه کنترلی به دلیل وجود اغتشاش در یک حلقه کنترلی دیگر باشد. اگر اغتشاش به یک قسمت از سیستم وارد شود در سیستم منتشر شده و به سایر قسمت های سیستم راه می یابد و بر روی فرآورده های آن سیستم و همچنین هزینه های جاری تاثیر گذاشته و عملکرد کلی سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد. با انتشار اغتشاش در سیستم سیگنال ها و متغیرهای پروسه دچار تغییر شده و در نتیجه عملکرد مطلوب سیستم مختل خواهد شد. همچنین نوسانات ناشی از اغتشاش مانع عملکرد مطلوب و بهینه سیستم می شود. به همین دلیل یک نیاز اساسی در کنترل فرایندهای صنعتی آگاهی یافتن از وجود اغتشاش در سیستم و همچنین پیدا کردن منبع تولید اغتشاش و ایزوله کردن آن منبع است.
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Mostafa Negim	2013
■ Title of Thesis	Low Order pre-compensation of uncertain systems طراحی پیش جبرانساز درجه پایین برای سیستمهای نامعین
■ Abstract	Interaction in multi input multi output (MIMO) system makes control of these systems difficult. There are two ways to control such systems; Centralized and Decentralized control. One way in which a centralized controller is designed is using a precompensator. With application of the precompensator, the MIMO system is decoupled into several SISO systems and one can control these separately. Almost all previews methods for the design of pre-compensator assume that the model of the plant contains no uncertainties. In this thesis a new method is proposed which takes into account model uncertainties in the design of the pre- compensator. The form of the uncertainties considered an interval-parametric. وجود پدیدهی تداخل در سیستم های چند ورودی-چند خروجی باعث پیچیده شدن عملیات کنترل نسبت به سیستم های تک ورودی-تک خروجی میشود. دو راهکار برای طراحی سیستم های کنترلی چند متغیره وجود دارد . طراحی های متمرکز و غیرمتمرکز( \lr{decentralized and centralized} ) . یکی از روشها در طراحی متمرکز، طراحی با استفاده از پیش جبرانساز است. با طراحی پیش جبرانساز، سیستم جبران شده به یک سیستم قطری تبدیل شده که با این کار سیستم چند متغیره معادل چند سیستم تک ورودی - تک خروجی میشود. در مورد طراحی پیش جبرانساز روش های متعددی ارائه شده است که در این روش ها سیستم اصلی را سیستمی در نظر می گیرند که در آن عدم قطعیت وجود ندارد. اما موضوعی که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته، طراحی پیش جبرانساز برای سیستمهای با عدم قطعیت است. رویکرد اصلی در طراحی پیش جبرانساز مقاوم، تعمیم تابع هدف در سیستمهای معین به سیستمهای نامعین است
■ Currently at	Maharban Control Engineering

M.Sc.	Abbas Asgharzadeh	2013
■ Title of Thesis	Conditions for Integrity of Multivariable Systems with Input Saturation شرایط یکپارچگی سیستم های چند متغیره همراه با اشباع ورودی
■ Abstract	Multivariable control systems as used in the industry usually contain integral action in order to improve tracking of the output with respect to step reference changes. These systems are usually subject to input saturation due to actuator or sensor nonlinearities. The aim of this work is to find the conditions for the integrity concept of such multivariable system, e.g. IS, IC, ICI and DIC. First we develop the conditions on the controller gains necessary stabilize the systems and then show that these conditions can changes when one examines integrity conditions.
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Foozhan Molamfard	2013
■ Title of Thesis	Design of a plantwide decentralized structure controller for the Tennessee Eastman challenge problem طراحی سیستم کنترلی فرآیند با ساختار غیرمتمرکز
■ Abstract	This project focuses on the Tennessee East-man challenge problem(TEP) and the impact of setpoint changes and controller tuning on plant performance and profitability. TE has four major units. it is an unstable system due to the reaction within the reactor and a recycle stream causing snow ball effect. As a result the control of this system is not easy. The study has been conducted along two main directions. First, selecting the optimal values for the set points and applying them in the simulation. secondly, try to find better parameter for controller in simulation. Simulation is based on working of Ricker. In TEP like the other multivariable systems, it is amenable to use a centralized controller to achieve the desired objectives of stabilization and performance requirements, but in practice, they prefer a set of smaller dimensional controllers, which make their decisions locally. A control strategy that uses a set of non-interacting controllers is called a decentralized controller. the simulation of Ricker is decentralized type. This thesis propose a set of new set point and controller gain parameters, which are found using global nonlinear optimization techniques. The formula that is used for the estimation of the running costs, which is previously proposed by Downs and Vogel. در این نوشته به بررسی سیستم تنسی ایستمن پرداخته شده است. سیستم تنسی یک سیستم شیمیایی ابعاد وسیع است که شامل در بردارنده پنج واحد شيميايی شامل رآکتور، چگالنده، جداکننده مایع/بخار، برج عاریساز و کمپرسور است. کنترل این سیستم به سبب مسائلی چون ناپایداری ذاتی این سیستم کاری دشوار است و طراحی کنترلکننده مناسب کاری دشوار است. این مسئله اولین بار توسط دانز و وگل \cite{Down} به جامعه علمی عرضه شد و سپس توسط ریکر \cite{ricker1} گسترش داده شد و روشهای مختلف کنترل بر روی این سیستم امتحان شد. این سیستم جهت استفاده به عنوان یک مسئله محک در نظر گرفته شده است. یمی از کنترلکنندههایی که توسط ریکر بر روی این سیستم نصب شده یک کنترلکننده غیرمتمرکز است. هدف نهایی در این فرآیند کاهش هزینههایی است که دانز و وگل و در مرحله بعدی ریکر برای این سیستم ارائه دادهاند. هدف ما در این پژوهش کاهش هزینه بوده و در طی دو مرحله این کاهش هزینه را اعمال میکنیم. اول هدف بهینهسازی مقادیر مرجع است و سعی میکنیم با تغییر این گینها هزینه را کاهش دهیم و در مرحله بعدی میبایست با دستکاری گینها این کار انجام شود. برای یافتن گینهای مناسب از یک برنامه الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در رابطه با هزینهها این مورد را باید مد نظر داشت که هزینه اولیه اعمال شده توسط دانز و وگل برای این سیستم \$/h 170 است که در طی فرآیند بهینهسازی و بعد از اعمال هر دو تغییر در گینها و تغییر در مقدارهای مرجع هزینه تا \$/h 81 کاهش یافته است.
■ Currently at	N/A

M.Sc.	Shabnam Nazmi	2012
■ Title of Thesis	Low Order Pre-compensator Design Using Linear Matrix Inequalities طراحی جبرانساز مرتبه پایین به کمک نامساویهای ماتریسی خطی
■ Abstract	One of the most common problems encountered in multivariable systems is the interactions between the system inputs and outputs. Interaction causes difficulties in control of these systems. Hence reduction of interaction in multivariable systems is an important design objective. One way to do this is to employ a pre-compensator in the open loop systems. Several approaches with different design methods and optimization criterions have been proposed thus far. In this study the problem of interaction reduction for a square stable system is considered and a pre-compensator matrix is designed which reduces interactions in the interacting multivariable system. In this case the purpose is to use pre-compensation to obtain a compensated system which is column diagonal dominant. To design the so-called pre-compensator matrix the H2 norm of the interactions is considered, and this norm is transformed into linear matrix inequalities. However, since when using LMIs in design problems, the order of designed pre-compensator is at least equal to the order of augmented input system, this will lead to a high order pre-compensator. In combination with the loop controllers, this will lead to an overall high order controller. Therefore, the objective in this thesis is to design a pre-compensator which has a prescribed low order. For this purpose an order induction method is employed which does not contain iterations and produces a sub-optimal pre-compensator matrix with the desired low order. This approach may be formulated as an LMI and this offers the chance to combine the problem with other LMIs for a multiobjective design. In the proposed method, the problem of pre-compensator design is solved by adopting a novel method to deal with the rank constraint which arises as a result of the order specification. Comparisons are presented between the pre-compensators designed using the proposed method and those which are designed with a full order and subsequently order reduced. یکی از پدیدههای رایج در سیستمهای چندمتغیره وجود تداخل میان ورودیها و خروجیهاست، که باعث بروز مشکلاتی در کنترل این سیستمها میشود، از این رو سعی میشود تا حد ممکن تزویج میان کانالها کاهش یابد. یکی از راههای رسیدن به سیستم بدون تزویج استفاده از پیشجبرانساز در حلقهباز سیستم است. تاکنون دیدگاههای متنوعی از لحاظ روش طراحی مورد استفاده و معیار کمینهسازی، در مسایلی با دیدگاه بهینهسازی، برای محاسبهی ماتریس جبرانساز ارایه شدهاست. در این پژوهش مسالهی کاهش تداخل در سیستمهای چند متغیرهی مربعی پایدار در نظر گرفتهشده و سعی شده پیشجبرانسازی برای آن طراحی شود که بتواند سیستم را در حالت حلقهباز جبرانسازی کند. در اینجا، هدف از استفاده از پیشجبرانساز در سیستم کنترلی رسیدن به سیستمی جبرانشده است که غالب قطری ستونی میباشد. برای طراحی این جبرانساز معیار تداخل نرم \lr{$H_2$} در نظر گرفتهشده و به نامساویهای ماتریسی خطی تبدیل شدهاست. از سوی دیگر، با توجه به این که طراحی جبرانساز مستقل از طراحی کنترلکنندهی حلقهبسته است و در روشهای وابسته به \lr{LMI} مرتبه ماتریس محاسبهشده حداقل برابر با مرتبه سیستم تعمیم یافتهی ورودی است، ماتریس جبرانساز میتواند دارای مرتبهی بالا باشد و در نهایت با پیچیده کردن سیستم حلقهبسته مشکلاتی را در پیادهسازی سیستم حلقهبسته به بار آورد. در نتیجه هدف این پژوهش طراحی جبرانسازی است که دارای مرتبهی پایین دلخواهی باشد. از این رو سعی شده جبرانسازی با مرتبهی پایین طراحی شود که بدون نیاز به روشهای تکراری کاهش مرتبه و با بهرهگیری از نامساویهای ماتریسی خطی، محدودیت مرتبهی مورد نیاز در محاسبهی جبرانساز را تضمین کند و یک ماتریس جبرانساز زیربهینه با مرتبهی دلخواه محاسبه نماید. از جانب دیگر با بکارگیری این رویکرد میتوان از مزایای حل مساله به کمک نامساویهای ماتریسی خطی، که همان تلفیق اهداف مختلف در یک مسالهی واحد با اضافه کردن قیدهای محدودیت به مسالهی اولیه است، استفادهکرد. در نوآوری ارایه شده حل یک مسالهی واحد بهینهسازی، هدف طراحی جبرانساز همراه با مرتبهی پایین بودن را تضمین میکند. برای بررسی عملکرد روش ارایهشده، تاثیر جبرانساز طراحی شده با این روش، با جبرانسازی که با مرتبهی کامل طراحیشده و پس از طراحی مرتبهی آن کاهش یافته، مقایسه شدهاست و این مقایسه بر روی چند سیستم واقعی انجام گرفتهاست. برای مطالعهی کیفیت سیستم جبرانشده آرایهی نایکوییست و شعاع طیفی سیستم جبرانشده در محدودهی پهنای باند فرکانسی سیستمها رسم شدهاند
■ Currently at	North Carolina Agricultural and Technical State University

M.Sc.	Naghmeh Momeni	2012
■ Title of Thesis	An Agent-based Modeling of Consensus in Complex Networks with Machine Learning Methods مدلسازی عامل محور توافق در شبکههای پیچیده با استفاده از یادگیری ماشین
■ Abstract	In this thesis, the individuals decision process to achieve consensus in complex networks is modelled. A set of experiments with volunteered participants were run, in which the person is a node in a network with 35 other nodes who behave based on a prescribed model. Each participant is tested twice, once with and once without reward. Performance of individuals in the two experiment types and the effect of structural properties of the underlying network on the results are studied. It is observed that increase in the characteristic path length, diameter, clustering coefficient and local efficiency of the network adversely affects consensus. On the other hand, global efficiency and closeness centrality of the participant facilitates consensus. Also, a number of individual behavioural factors are defined and calculated for participants. To model the empirical data, machine learning methods are employed. Data are modelled using logistic regression, naive Bayes, K nearest neighbours and decision trees. The latter three produce an average error of 0.14, outperforming logistic regression with an average error of 0.21. At the end, the dynamics is implemented on a large Barabasi-Albert and a large Watts-Strogatz network, as well as on the initial graph used for the experiments. We run these simulations using three decision schemes for the nodes: the behavioural model acquired by the decision tree method, the initial model used in the experiment, and a simple follow-the-majority model. In the 36-node network and the Watts-Strogatz graphs, the decision tree model has the best performance with 88\% and 74\% consensus, respectively. On the Barabasi-Albert graph, the initial model designed for the experiment has the best performance with 97\% consensus. در این پایاننامه، به مدلسازی روش تصمیمگیری افراد برای رسیدن به توافق در شبکههای پیچیده پرداختهایم. به این منظور مجموعه آزمایشهایی با حضور افراد داوطلب برگزار شده است. هر فرد شرکتکننده یکی از گرههای یک شبکه است که ۳۵ گره دیگر آن بر اساس یک مدل از پیشتعیینشده رفتار میکنند. تمامی گرهها در هر لحظه یکی از چهار رنگ موجود را جهت رسیدن به توافق برمیگزینند. هدف آزمایشها همگرایی تمامی گرههای شبکه به یک رنگ ظرف سه دقیقه است. هر فرد داوطلب در دو مجموعه آزمایش رقابتی و غیررقابتی با درجهای ثابت (عددی بین ۲ تا ۹) شرکت کردهاست. نتایج آزمایشهای رقابتی در بخش مسابقه مقایسه شده و افراد با میانگین زمان همگرایی کمتر اعلام شدهاند. عملکرد افراد در این آزمایشها و اثر عوامل ساختاری شبکه بر نتایج آنها بررسی شدهاست. بر این اساس، طول مسیر مشخصه، قطر، ضریب خوشه و بازدهی محلی شبکه با همگرایی نسبت عکس داشته؛ در حالی که بازدهی سراسری شبکه و مرکزیت نزدیکی فرد شرکتکننده بر همگرایی اثر مثبت دارند. همچنین تعدادی معیار فردی تعریف و برای هریک از افراد محاسبه شده است. برای مدلسازی دادههای حاصل از آزمایش از روشهای یادگیری ماشین استفاده شده است. دادهها با استفاده از روشهای رگرسیون منطقی، بیزی ساده، \lr{K} همسایهی نزدیک و درخت تصمیمگیری مدل شدهاند. از این میان روشهای بیزی ساده، \lr{K} همسایهی نزدیک و درخت تصمیمگیری با میانگین خطای ۱۴ درصد، بهتر از روش رگرسیون منطقی با ۲۱ درصد خطا عمل میکنند. در پایان با استفاده از مدل حاصل از روش درخت تصمیمگیری، مدل پیشنهادی اولیه برای تصمیمگیری گرههای غیرانسانی شبکه و مدل پیروی از اکثریت، شبکههای باراباسی-آلبرت و واتس-استروگاتز با ابعاد بزرگ و شبکهی ۳۶ گرهای اولیه شبیهسازی شدهاند. در این شبکهها تمامی گرهها بر اساس مدل مربوطه در جهت رسیدن به توافق عمل میکنند. از این میان در شبکهی ۳۶گرهای و واتس-استروگاتز، مدل حاصل از دادههای تجربی و در شبکهی باراباسی-آلبرت مدل پیشنهادی اولیه به بیشترین درصد همگرایی منجر شدهاند. در این گزارش مدلسازی جوامع توسط شبکههای اجتماعی و دینامیک باورها در اثر مبادلهی اطلاعات افراد جامعه بررسی شده است. این شبکهها شامل نودهای متصل به هم هستند که با یکدیگر ملاقات میکنند و در طی این ملاقاتها ممکن است نظرات خود را تغییر دهند. نشان داده میشود که در صورتی که همهی افراد این جامعه نظر خود را در ملاقاتها تغییر دهند ، جامعه در نهایت به توافق کلی میرسد. در حالی که وجود نودهای سرسختی که حاضر به تغییر باور خود نیستند ، باعث ایجاد اطلاعات نادرست میشود.در این گزارش این اطلاعات نادرست به صورت کمی بیان و کرانهایی برای آن ارائه میشود. نشان داده میشود که این اطلاعات نادرست به مکان و ارتباطات افراد سرسخت و همچنین به خواص فرآیند یادگیری افراد وابسته است. نشان داده میشود که در شبکههایی که نرخ همگرایی بالا دارند افراد سرسخت فرصتی برای گسترش اطلاعات نادرست نمییابند و صهم افراد مختلف در ساخت نطر نهایی تقریبا برابر است. بدترین حالت زمانی اتفاق میافتد که یالهای نود سرسخت ضروری باشند و حذف آنها شبکه را به دو زیرشبکه افراز کند.همچنین نشان داد میشود که چندین حالت خاص از جمله مدل وتر و پایداری عدم توافق در این دو جامعهی خاص با استفاده از چنین مدلسازی قابل تحلیل هستند
■ Currently at	McGill University

M.Sc.	Mostafa Eslami	2012
■ Title of Thesis	Integrity Analysis in the Time-Delay Systems تحلیل یکپارچگی در سیستمهای تأخیردار
■ Abstract	Integrity of closed-loop systems with integral action control is characterized by using a series of successively more difficult to obtain conditions: Integral Stabilizable (IS), Integral Controllable (IC), Integral Controllable with Integrity (ICI), and Decentralized Integral Controllability (DIC). The IS condition requires that for a Linear Time-Invariant (LTI) finitedimensional (FD) plant, G(s), one finds a stabilizing decentralized controller with integral action. For G(s) to be IC, in addition to being IS, one should be able to reduce the gain of all control loops by the same factor from a finite value to (but not including) zero without introducing instabilities. ICI requires that in addition to G(s) being IC, the closed-loop system will remain stable if any loops are taken in or out of service. The ultimate condition is DIC which requires that the system be ICI and any independent adjustment of the gain of each loop in a finite interval (including zero) does not introduce instabilities. A key point is that the integrity of a closed-loop system is a property of the system (and not the controller) and may be altered by a change in the order in which the inputs and outputs are paired. A fundamental assumption in the present framework for the study of system integrity is that the system under consideration is finite dimensional (FD). This poses difficulties when there are delays present in the system inputs, outputs and states. In reality these types of delays are almost always present. In interconnected process systems, it is often the case that the states of one subsystem are the outputs of another. This will cause delay terms to appear in the states of the corresponding state-space model. The previous work reviewed above, do not present a theoretical basis for the treatment of non-FD time delay systems, even though examples of process systems with input-output time delays appear sparsely in the relevant literature. Using the ring-model description in terms of the delay operator for general LTI time-delay system (with delays in states, inputs or outputs), generalization of generalized Nyquist criterion for non-FD multivariable LTI time-delay systems and strong stabilizability, it is shown that the integrity conditions for IS, IC, ICI and DIC which have been developed previously, remain valid and carry over to non-FD time delay systems. That is, for such system, steady-state information remains the only information necessary and required to assess the closed-loop integrity under fully decentralized control with integral action. The importance of this contribution is in the fact that almost all process systems have time delays. در این رساله نشان داده میشود که قضایای پیشین یکپارچگی، درصورت وجود تأخیرهای زمانی در ورودی، خروجی و حالت (داخلی) سیستم {\lr{LTI}}، تغییری نمیکنند. این دسته از قضایا، خواص یکپارچگی سیستم را تنها به بهره حالت دائمی سیستم مرتبط میسازند. ساده بودن بررسی این قضایا سبب شده است که در تحلیل یکپارچگی، نیازی به شناسایی دینامیکی سیستم نباشد. در این شرح، یکپارچگی به دستهای از خواص یک سیستم چندمتغیره اطلاق میشود که پایداری سیستم حلقهبسته را در مقابل قطع و وصل کردن حلقههای کنترلی و تغییر بهره این حلقهها، تضمین میکنند. لازم به توضیح است که سیستم حلقهبسته، از نوع فیدبک خروجی واحد منفی میباشد و کنترلکننده نیز غیرمتمرکز قطری با انتگرالگیر است. مطالعه یکپارچگی یک سیستم چندمتغیره، به چهار خاصیت طبقه بندی شده، تقسیم شده است. این خواص به ترتیب عبارتند از: پایدارپذیری انتگرالی (\lr{IS})، کنترلپذیری انتگرالی (\lr{IC})، کنترلپذیری انتگرالی با یکپارچگی محض (\lr{ICI}) و کنترلپذیری انتگرالی غیرمتمرکز (\lr{DIC}). استفاده از این قضایا در تحلیل یکپارچگی سیستم چندمتغیره مستلزم قبول قیدهایی بر روی سیستم مورد مطالعه است. از جمله میتوان به پایداری، اکیداً سره بودن، ابعاد محدود بودن، {\lr{LTI}} بودن و مربعی بودن سیستم اشاره کرد. سیستمهای فرآیند عموماً پایدار و پایینگذر (اکیداً سره) هستند و اگر غیرمربعی باشند، میتوانند به سیستمهای مربعی تبدیل شوند. همچنین در کاربردهای ساده، مثل سیستمهای شیمیایی، میتوان از تأخیرهای زمانی صرف نظر کرد. از این رو، ادبیات یکپارچگی متشکل از این قضایا به تحلیل و طراحی کنترلکننده یکپارچه برای سیستمهای فرآیند منحصر میشود. حال مسأله اینجاست که آیا، قضایای پیشین یکپارچگی برای سیستمهای فرآیند تأخیردار معتبر هستند یا خیر؟. این سؤال از آن جهت اهمیت دارد که تقریباً تمامی سیستمهای فرآیند تأخیر دارند. بدیهی است که حل مسئله یاد شده مستلزم آن است که ابتدا نوع سیستمهای تأخیردار مورد مطالعه را مشخص سازیم. در این رساله سیستم تأخیردار پایدار، {\lr{LTI}}، اکیداً سره و مربعی است و تأخیر در ورودی، خروجی و حالت از نوع همگن و ناهمگن مجاز میباشد. تأخیرهای همگن آن دسته از تأخیرهای زمانی هستند که به صورت مضارب صحیحی از یک تأخیر پایه، عیناً در ورودی، خروجی و حالت تکرار میشوند؛ در غیر این صورت تأخیرها را ناهمگن میگویند. با مشخص شدن مسئله و تعیین چارچوب برای سیستم مورد مطالعه، گام بعدی ارائه روشهای تحلیلی مناسب جهت حل مسئله در چارچوب تعیین شده میباشد. در این راستا از مفاهیمی نظیر محک پایداری نایکوئیست تعمیمیافته، توصیف فضای حالت موسوم به مدل گروه در سیستمهای تأخیردار، مدهای ثابت غیرمتمرکز و پایدارسازی قوی استفاده شده است. به کمک این ابزار نشان داده میشود که پایدارپذیری و پایدارپذیری نسبی، توسط قضایای نظیر آنچه که در سیستمهای ابعاد محدود بود، قابل بررسی هستند. سپس به کمک این دو خاصیت اساسی، برای اولین بار نشان داده میشود که چهار خاصیت یکپارچگی یاد شده ({\lr{IS}}، {\lr{IC}}، {\lr{ICI}} و {\lr{DIC}}) نهتنها همچنان به وسیله ماتریس بهره حالت دائمی سیستم تأخیردار قابل بررسی هستند، بلکه تمامی آن قضایا به صورت کاملاً مشابه برای سیستم تأخیردار قابل استفاده هستند. در پایان، کلیه نتایج بهدست آمده در تحلیل یکپارچگی، بر روی دو مدل فرآیند تأخیردار نمونه مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج شبیهسازی مؤید کارایی قضایای ارائه شده در تحلیل خواص یکپارچگی فرآیندهای تأخیردار میباشد
■ Currently at	Maharban Control Engineering

M.Sc.	Laya Shamgah	2011
■ Title of Thesis	Convex methods for the design of low order dynamic pre-compensators طراحی جبرانسازهای درجه پایین با استفاده از روشهای محدب
■ Abstract	Decentralized control is a typical method for the design of industrial MIMO control systems. However, in most multivariable systems, the existence of large interactions limit the achievable performance of such controllers. In the Nyquist Array design method proposed by Rosenbrock, the system interactions can be reduced using a pre-compensator, such that a decentralized controller may be used with acceptable performance. A well designed pre-compensator will effectively decouple the system and the multivariable systems may be considered as a set of SISO systems. It is therefore obvious that the key element in the Nyquist Array design method is the design of the pre-compensator. There are two important factors, for the pre-compensators: performance and dynamical order. If the pre-compensator has sufficient decoupling, the design of decentralized controller would be less conservative. However, higher performance is usually achieved at the expense of increased dynamical order which will lead to difficulties in the implementation. There are various methods proposed for the design of pre-compensators, but these methods generally do not have a good balance between performance and complexity. Traditionally heuristic or cut-and-try methods were used for the design of dynamic pre-compensators. Although they usually yield a low-order pre-compensator, the performance is often lacking. More recently, utilizing optimization algorithms, methods have been proposed which have better decoupling performance, but with high dynamical order (at least same as the order of system). This thesis presents an algorithm for decoupling multivariable systems based on Quadratic Programming (QP). A single framework is presented which can be used to design centralized, decentralized, and sparse structures of arbitrary dynamical order. Sparsity is important in implementation of controller in large-scale systems, where the connection between some inputs and outputs may not be possible. Moreover the implementation of these controllers is more economical. کنترل غیرمتمرکز یکی از روشهای متداول برای طراحی سیستمهای کنترل چندمتغیره صنعتی است. متأسفانه در اکثر سیستمهای چندمتغیره وجود تداخل زیاد در سیستم مانع عملکرد مطلوب کنترلکنندههایی با این ساختار میشود. براساس روش طراحی آرایه نایکوئیست که توسط \lr{Rosenbrock} پیشنهاد شده است, در این مواقع با استفاده از یک پيش- جبرانساز میتوان مقدار تداخل در سیستم را چنان کاهش داد که یک ساختار غیرمتمرکز برای کنترلکننده پاسخگو باشد. با توجه به اینکه با طراحی یک پيش- جبرانساز با عملکرد مناسب, میتوان سیستم چندمتغیره را به صورت چند سیستم تک ورودی - تک خروجی در نظر گرفت, میتوان گفت عنصر کلیدی روش طراحی آرایه نایکوئیست پيش- جبرانساز است. برای پيش- جبرانساز دو عامل مهم وجود دارد: کارایی و درجه دینامیکی. اگر پيش- جبرانساز طراحیشده در کاهش تداخل عملکرد مناسبی داشته باشد, در طراحی کنترلکننده غیرمتمرکز محافظهکاری کمتری خواهد بود. از طرفی اگر درجه دینامیکی پيش- جبرانساز بالا باشد, موجب پیچیدگی در پیاده سازی در صنعت خواهد شد. برای طراحی پيش- جبرانساز روشهای بسیاری ارائه شده است که متآسفانه این روشها بین این دو ویژگی مهم تعادل مناسب را برقرار ننمودهاند. یک گروه از این روشها طراحی پيش- جبرانساز را به صورت دستی انجام میدهند که پيش- جبرانسازهای طراحی شده توسط این گروه با وجود درجه پایین, کارایی مناسبی نخواهند داشت. با توسعه الگوریتمهای بهینهسازی روشهایی مطرح شدند که با بالا بردن درجه دینامیکی (حداقل به اندازه درجه سیستم) کارایی پيش- جبرانساز را در کاهش تداخل در سیستمها افزایش دادهاند. هدف این پژوهش، ارائه یک روش مناسب برای برقراری تعادل بین کارایی و سادگی پيش- جبرانساز است. در این راستا یک روش محدب با استفاده از بهینهسازی برنامهریزی درجه دو برای محاسبه سریع پيش- جبرانساز با درجه پایین پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی در این پژوهش در مقایسه با روشهای طراحی پيش- جبرانساز موجود دارای مزیتهایی است. از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد: انتخاب درجه دلخواه برای هر درایه پيش- جبرانساز به صورت مستقل از درایههای همسطر یا همستون, انتخاب بازه فرکانس برای کاهش تداخل, امکان طراحی پيش- جبرانساز با توجه به مدلهای سیستم در نقاط کار متفاوت, محاسبه سریع و امکان طراحی پيش- جبرانساز \lr{sparse}. این مسئله در سیستمهای صنعتی از آن جهت حائز اهمیت است که حذف یک کانال ورودی-خروجی در پيش- جبرانساز علاوه بر صرفهجویی اقتصادی در پیادهسازی, در سیستمهای ابعاد-وسیع که ممکن است اتصال بین ورودی و خروجی خاصی امکانپذیر نباشد, نیز مفید است
■ Currently at	North Carolina Agricultural and Technical State University

M.Sc.	Afsoon Nejati	2010
■ Title of Thesis	Voltage and Frequency Control of an Electronically-Coupled Distributed Generation unit کنترل ولتاژ و فرکانس یک واحد تولید پراکنده با رابط الکترونیک قدرت
■ Abstract	The use of distributed generation (DG) units provides several advantages for the utility distribution grid. Mostly power electronics converter is used as an interface to connect a DG unit to a utility grid. A DG unit normally operates in a grid-connected mode. In this mode, the host grid dominantly dictates the voltage amplitude and frequency of the local load at the point of common coupling (PCC) and the DG unit controls its real/reactive power components. Separation of the DG unit and its dedicated load from the host grid is called islanding. Subsequent to the formation of an island, due to the lack of control over the voltage magnitude and frequency, the islanded DG system becomes unstable. Therefore, control strategies to regulate the voltage magnitude and frequency are required. This thesis presents a control strategy to control the voltage magnitude and frequency in the closed loop manner for the islanded operation of a DG unit. After linearizing the dynamical model of the islanded DG, the obtained model is represented by a multivariable LTI system with high degree of interaction between its channels. In this thesis, the Nyquist array method is used to design a multivariable controller. First, by using self-adaptive Differential Evolution algorithms (DE), a precompensated is designed which is able to highly reduce system interactions. The precompensated system is almost decoupled so, based on the classic control methods, a SISO controller for each channel is designed. In the second part of the thesis, it's assumed that the load resistance can vary in a relatively large interval. In such a case, an LPV controller is designed to meet all control objectives for the closed loop controlled system with respect to changes in load resistance. Finally at the end of each part, effectiveness of each controllers is verified according to some simulation case studies of the nonlinear system. استفاده از منابع تولید پراکنده (DGs) فواید بسیاری را برای شبکه توزیع به همراه داشته است. معمولاً برای اتصال واحد DG به شبکه توزیع از مبدل الکترونیک قدرت استفاده می شود. واحد DG در شرایط عادی در حالت اتصال به شبکه کار می کند. در این حالت شبکه توزیع ولتاژ و فرکانس بار را در نقطه اتصال مشترک (PCC) کنترل کرده و واحد DG مولفه های توان حقیقی/مجازی خود را کنترل می کند. جدا شدن واحد DG و بار محلی آن از شبکه را جزیره شدن می نامند. پس از شکل گیری حالت جزیره ای، به علت نبود کنترل ولتاژ و فرکانس سیستم DG ناپایدار می گردد. به همین دلیل نیاز به استراتژی های کنترل ولتاژ و فرکانس دارد. در این رساله یک استراتژی کنترل برای کنترل ولتاژ و فرکانس در حلقه پسخورد برای عملکرد جزیره ای واحد DG ارائه شده است. مدل دینامیکی سیستم جزیره شده پس از خطی سازی توسط یک سیستم چند متغیره LTI با ویژگی تداخل زیاد بین ورودی ها و خروجی ها بیان می شود. در این رساله از روش آرایه نایکوئیست برای طراحی کنترل کننده استفاده شده است. ابتدا با استفاده از الگوریتم تکاملی تفاضلی با ویژگی خود تطبیقی، جبرانسازی طراحی میشود که بتواند سیستم با تداخل بسیار را تا حد بسیار خوبی به دو زیر سیستم مستقل تبدیل کند. در ادامه با استفاده از قوانین کنترل کلاسیک برای سیستم جبران شده، دو کنترل کننده SISO مستقل برای هر یک ازحلقه ها طراحی می گردد. در بخش دوم رساله فرض بر این می باشد که مقاومت بار سیستم جزیره شده در محدوده وسیعی تغییر می کند. برای این منظور یک کنترل کننده LPV طراحی می شود که نسبت به تغییر مقاومت بار در محدوده وسیع عملکرد مناسب سیستم حلقه بسته را تضمین نماید. در انتهای هر بخش عملکرد هر یک از کنترل کننده ها توسط شبیه سازی سیستم غیر خطی مورد بررسی قرار می گیرد.
■ Currently at	Carleton University