- / -

- / -

- / -

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι ο έλεγχος ενός ανάστροφου εκκρεμούς φορτίου πλατφόρμας-σφαίρας (cart-ball) με χρήση ασαφούς ελέγχου ο οποίος υλοποιείται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή στο περιβάλλον προγραμματισμού National Instruments LabVIEW 2009. Το φυσικό σύστημα αποτελείται από μία μεταλλική πλατφόρμα σταθερά προσδεδεμένη σε ένα γραμμικό άξονα της εταιρίας FESTO. Για την κίνηση του άξονα χρησιμοποιείται τριφασικός ηλεκτρικός σερβοκινητήρας, επίσης της FESTO, ο έλεγχος του οποίου γίνεται με χρήση ειδικού προγραμματιζόμενου ελεγκτή της ίδιας εταιρίας. Πάνω στην μεταλλική πλατφόρμα έχει τοποθετηθεί μία αψίδα παράλληλη στη διεύθυνση κίνησης της πλατφόρμας. Πάνω στην αψίδα έχουν δημιουργηθεί δύο οδηγοί επικαλυμμένοι με σκόνη γραφίτη σε μορφή κόλλας, η οποία τους κάνει ηλεκτρικά αγώγιμους. Ο ένας από τους οδηγούς έχει τάση 10V στα άκρα του ενώ το ένα άκρο του άλλου αγωγού είναι γειωμένο. Στόχος του αυτομάτου ελέγχου είναι να ισορροπήσει πάνω στην αψίδα μία μεταλλική σφαίρα. Η μεταλλική σφαίρα βραχυκυκλώνει τους δύο αγώγιμους οδηγούς και κατ' αυτό τον τρόπο, με την αρχή του ροοστάτη, λαμβάνεται η θέση της σφαίρας. Η μέτρηση της τιμής της θέσης της σφαίρας όπως και η θέση και η ταχύτητα της πλατφόρμας, οι οποίες λαμβάνονται από τον ελεγκτή του κινητήρα, εισάγονται στον υπολογιστή, μέσω ειδικής κάρτας Εισόδου/Εξόδου (Ε/Ε) της εταιρίας National Instruments, όπου λαμβάνονται από το LabVIEW και οδηγούνται στον ασαφή ελεγκτή που υλοποιείται στο ίδιο πρόγραμμα. Η ταχύτητα της σφαίρας λαμβάνεται επίσης υπ' όψιν στον αυτόματο έλεγχο και προκύπτει στο LabVIEW από παραγώγιση της θέσης της σφαίρας. Το ασαφές σύστημα αποτελείται από πέντε συναρτήσεις συμμετοχής για τη μεταβλητή της θέσης, τρεις συναρτήσεις συμμετοχής για τη μεταβλητή της ταχύτητας και εφτά συναρτήσεις συμμετοχής για την έξοδο του ελεγκτή που εκφράζει την επιθυμητή ταχύτητα της πλατφόρμας. Ο συμπερασμός γίνεται με χρήση 22 κανόνων. Η έξοδος του ασαφούς ελεγκτή εκφράζεται με μια τιμή από -10V έως +10V. Η έξοδος από τον ασαφή ελεγκτή οδηγείται πάλι μέσω της ειδικής κάρτας Ε/Ε στον προγραμματιζόμενο ελεγκτή του κινητήρα της FESTO ο οποίος ελέγχει κατάλληλα το ρεύμα τυλίγματος του κινητήρα ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή ταχύτητα. Η περίοδος του ελέγχου είναι 100 ms. Τα αποτελέσματα του ελέγχου του πιο πάνω συστήματος κρίνονται γενικά ικανοποιητικά δεδομένης της ισχυρής αστάθειας που το χαρακτηρίζει. / The subject of the thesis is the automatic control of an inverted pendulum consisting of a cart and a ball. We used fuzzy control to balance the ball on top of an arch. The controller was created in LabView 2009.

Ένα από τα σύγχρονα προβλήματα που απασχολούν του την κοινωνία είναι το ενεργειακό πρόβλημα, απόρροια της σταδιακής εξάντλησης των συμβατικών πηγών ενέργειας. Μία ιδιαίτερα ελκυστική λύση, αποτελεί η αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικά του ανέμου που παρέχει την αιολική ενέργεια. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον έλεγχο ανεμογεννήτριας επαγωγικής μηχανής βραχυκυκλωμένου κλωβού(SCIG) με χρήση ασαφούς λογικής. Ο έλεγχος με ασαφή λογική είναι ταχέως αναπτυσσόμενος καθώς πλησιάζει πολύ στην ανθρώπινη λογική. Βασιστήκαμε πάνω σε ένα ήδη υπάρχον μοντέλο μη-γραμμικού ελέγχου για αυτό το είδος ανεμογεννήτριας και το μετατρέψαμε κατάλληλα για την σταδιακή εφαρμογή της ασαφούς λογικής. Το σύστημα προσομοιώθηκε με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού Matlab. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται μέσω διαγραμμάτων και εξάγονται τα ανάλογα συμπεράσματα. / One of the current issues that concern the society is the energy problem of the gradual depletion of conventional energy sources. A particularly attractive solution is the exploitation of renewable energy sources, especially wind providing the wind. This thesis will deal with controlling wind turbine induction motor squirrel cage (SCIG) using fuzzy logic. The control with fuzzy logic is rapidly growing as it approaches the human sense. We relied on an existing model of nonlinear control for this type turbine and turned it suitable for the application of fuzzy logic. The system was simulated with the help of application Simulink software Matlab. The results are presented through diagrams and the relative conclusions are extracted.

Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας, δημιουργήθηκε ένα τραπεζικό έμπειρο σύστημα (ΤΕΣ) για την αξιολόγηση πελατών και εύρεση κατάλληλου δανείου, ανάλογα με τις απαιτήσεις του πελάτη. Τα δάνεια που διαπραγματεύεται το ΤΕΣ δεν αφορούν μόνο μία, αλλά περισσότερες τράπεζες, ώστε το σύστημα να μπορεί να χαρακτηριστεί διατραπεζικό. Για την επίλυση του προβλήματος και την υλοποίηση του (ΤΕΣ), χρησιμοποιήθηκαν 2 τρόποι. Κατ’ αρχήν υλοποιήθηκε στο Fuzzy Clip, ένα εργαλείο ανάπτυξης ευφυών συστημάτων, που χρησιμοποιεί ασαφής κανόνες για την αναπαράσταση γνώσης. Ηχρήση ασάφειας ήταν ταιριαστή , καθώς αρκετές απο τι παραμέτρους μπορούσαν να θεωρηθούν ώς τετοιες. Στο δεύτερο τρόπο χρησιμοποιήθηκαν εμπειρικά δεδομένα, δηλ. συγκεκριμένες περιπτώσεις δανειοληπτών, για την δημιουργία του ΤΕΣ. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο HYMES (Hybrid Modular Expert System), ένα εργαλείο που χρησιμοποιεί υβριδικούς κανόνες για αναπαράσταση γνώσης, των νευροκανόνων. Οι νευροκανόνες συνδυάζουν νευρωνικά δίκτυα και συμβολικούς κανόνες και παράγονται από εμπειρικά δεδομένα. Τέλος έγινε συγκριση των δυο συστημάτων με βάση τρεις μετρικές που χρησημοποιούνται σ’ αυτές τις περιπτώσεις. / In the framework of this senior project, a banking intelligent system (BIS)has been developed which is suitable for the customers evaluation and the finding of the appropriate loan according to the customer’s demands. The loans that the (BIS) has been developed which is suitable for the customers evaluation and the finding of the appropriate loan according to the customer’s demands. The loans that the BIS treats, concern more than one bank so that for the system to be characterized as a multi- banking system. For the solution of the problem and the implementation of the BIS, two methods have been used. Firstly, the Fuzzy Clips was developed, which is a tool that is used to form intelligent systems and used fuzzy rules to represent knowledge. The usage of the indefiniteness was done successfully since many of the parameters used could be considered as fuzzy. In the second method, experiential data have been used in order to create the BIS. This means that data have been used in order to create the BIS. This means that specific real cases of loan receiving were taken in mind. For this purpose, the HYMES (Hybrid Modular Expert System) was used which is a tool that used Hubrid rules to represent knowledge. These rules are known as neurotic rules, they combine neuronal net and symbolic rules and they are derived from experiential data. Finally, a comparison of the above two systems was made based on three metrics that are used in those occasions.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η διασύνδεση ενός υπεράκτιου Αιολικού Πάρκου (ΑΠ) επαγωγικών μηχανών ονομαστικής ισχύος 90MW με ένα απομακρυσμένο ασθενές δίκτυο ΕΡ. Η περίπτωση αυτή παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες λόγω του χαμηλού λόγου ισχύων βραχυκύκλωσης ανάμεσα στις δύο πλευρές και των έντονων διακυμάνσεων της ισχύος που απομαστεύεται από τον άνεμο. Με σκοπό να περιορισθούν οι δυσκολίες αυτές και δεδομένου ότι τα διασυνδεδεμένα άκρα είναι απομακρυσμένα (άρα επιβάλλεται η μεταφορά με καλώδιο ΣΡ), επιλέχθηκε η εφαρμογή της διασύνδεσης του ΑΠ στο δίκτυο ΕΡ μέσω της τεχνολογίας Εναλλασσομένου Ρεύματος/ Συνεχούς Ρεύματος/ Εναλλασσομένου Ρεύματος (ΕΡ/ΣΡ/ΕΡ) με Μετατροπείς Πηγής Τάσης (ΜΠΤ). Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει τον ανεξάρτητο έλεγχο της πραγματικής από την άεργο ισχύ και έτσι καθιστά δυνατή τη διασύνδεση δικτύων με χαμηλό λόγο ισχύων βραχυκύκλωσης. Ένα επιπλέον πρόβλημα το οποίο επιλύεται μέσω της χρήσης της τεχνολογίας ΕΡ/ΣΡ/ΕΡ με ΜΠΤ είναι αυτό της δυναμικής αντιστάθμισης αέργου ισχύος των επαγωγικών γεννητριών. Ωστόσο, παρόλα τα οφέλη που αποκομίζονται εφαρμόζοντας την τεχνολογία ΕΡ/ΣΡ/ΕΡ με ΜΠΤ, ο έλεγχος της διασύνδεσης παραμένει μια απαιτητική διαδικασία. Ο σχεδιασμός του συστήματος ελέγχου απαιτεί λεπτομερή γνώση της συμπεριφοράς του συστήματος και ακριβή ρύθμιση ώστε να αποκτηθεί η επιθυμητή έξοδος. Η παρουσία έντονα μεταβαλλόμενων και με θόρυβο εισόδων μπορούν να καταστήσουν πολύ δύσκολη την επιλογή των παραμέτρων ελέγχου οι οποίες παρέχουν σωστή συμπεριφορά σε οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας. Σύμφωνα με τα παραπάνω κριτήρια ελέγχου, το σύστημα ελέγχου που επιλέχθηκε για την παραπάνω διασύνδεση σχεδιάστηκε σύμφωνα με την υπολογιστική νοημοσύνη, η οποία βασίζεται στην ποιοτική περιγραφή των ελεγχόμενων διαδικασιών και στη μίμηση του συλλογισμού ενός έμπειρου ανθρώπου-χειριστή της διαδικασίας. Οι κλάδοι της υπολογιστικής νοημοσύνης που εφαρμόσθηκαν είναι τα ασαφή συστήματα και τα υβριδικά νευρο-ασαφή συστήματα. Πιο συγκεκριμένα, για τον έλεγχο της διασύνδεσης του ΑΠ με το ασθενές δίκτυο ΕΡ, σχεδιάστηκαν και μελετήθηκαν τρεις διαφορετικές εκδοχές, οι οποίες περιελάμβαναν: 1. ένα ασαφές σύστημα ελέγχου, 2. ένα νευρο-ασαφές σύστημα ελέγχου, 3. ένα προσαρμοζόμενο ασαφές σύστημα ελέγχου, το οποίο ρυθμίζεται σε πραγματικό χρόνο. Προκειμένου να ελεγχθεί η αποτελεσματικότητα του συστήματος ελέγχου, αλλά και να συγκριθούν οι τρεις εκδοχές του ως προς την αποτελεσματικότητά τους σε διαφορετικές διαταραχές, η αξιολόγηση του συστήματος περιέλαβε τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος παρουσιάσθηκε η απόκριση του συστήματος σε μια βηματική αύξηση της μέσης τιμής της ταχύτητας του ανέμου. Η μεταβολή που επιλέχθηκε είναι ιδιαίτερα απότομη με σκοπό να ελεγχθεί η απόκριση του συστήματος υπό ακραίες συνθήκες. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάσθηκε η απόκριση του συστήματος σε μια βηματική μείωση της μέσης τιμής της ταχύτητας του ανέμου, εξίσου απότομη με την προηγούμενη, ώστε να σχηματισθεί μια ολοκληρωμένη εικόνα για τη δυναμική συμπεριφορά του συστήματος κατά τη μετάβασή του στις διάφορες περιοχές λειτουργίας. Στο τρίτο μέρος έγινε μια αξιολόγηση της αρμονικής παραμόρφωσης, η οποία προκαλείται από τη διακοπτική λειτουργία του αντιστροφέα, στις κυματομορφές του ρεύματος και της τάσης στο ΣΚΣΔ, σύμφωνα με τα προτεινόμενα όρια του κανονισμού ΙΕΕΕ 519. Μέσω εκτενών αποτελεσμάτων εξομοίωσης αποδείχθηκε ότι το προτεινόμενο σύστημα ελέγχου και στις τρεις περιπτώσεις αντιδρά γρήγορα στις μεταβολές ισχύος του ανέμου και η διασύνδεση ΕΡ/ΣΡ/ΕΡ με ΜΠΤ τροφοδοτεί ομαλά το σύστημα ΕΡ με πραγματική ισχύ υπό σχεδόν σταθερή εναλλασσόμενη τάση. Επιπρόσθετα, λόγω του ελέγχου μεταβλητών στροφών, το ΑΠ οδηγείται σε μέγιστη αεροδυναμική απόδοση, χωρίς να απαιτείται μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου ή του ρότορα των μηχανών. / In this thesis is studied the connection of an offshore Wind Farm (WF) with induction generators to a weak ac grid. This case presents several difficulties, as a result of the low short circuit ratio between the two interconnected ends and the fluctuating and unstable nature of the wind power. In order to constrain these difficulties and taking into account the long distance between the two interconnected ends (which necessitates the use of a dc cable), it was chosen to use the technology of the High Voltage Direct Current (HVDC) link based on Voltage Sourced Converters(VSCs) for the connection of the WF to the weak ac grid. This technology presents the advantages of dc transmission and due to the high switching capability of the VSCs’ valves, it can instantly regulate the reactive power and consequently the ac voltage, independently of the real power flow. So, the short circuit ratio between the two ends of the link does not have to be high. Furthermore, through this link, the dynamic reactive power compensation of the induction generations can be achieved. However, despite the benefits which are obtained through the technology of the HVDC link based on VSCs, the control of the link is still a demanding procedure. The design of the control system demands a comprehensive knowledge of the system behavior and accurate tuning in order to achieve the desirable output. The presence of highly fluctuating and noisy input signals can make the selection of the control parameters which ensure proper behavior in any operating conditions very difficult. Taking into account the above requirements, the control theory that was implemented to the control system of the above mentioned link is that of computational intelligence. Computational intelligence-based controllers do not require precise mathematical modeling of the system nor complex computations. They rely on the human ability to understand the system behavior and are based on qualitative control rules. In addition, they have inherent abilities to deal with imprecise or noisy data. The categories of computational intelligence that were used in the control system design are fuzzy systems and hybrid neuro-fuzzy systems. More precisely, three alternative versions of the control system of the link between the WF and the weak ac grid were designed: 1. a simple, manually tuned fuzzy control system , 2. a hybrid neuro-fuzzy control System 3. an adaptive, on-line tuned fuzzy control system. In order to test the performance of the control system and compare its three versions, the test of the system includes three parts. In the fist part was studied the performance of the system under a step increase of the wind speed. The step increase was chosen to be very steep, in order to test the system under extreme conditions. In the second part was studied the response of the system under a respective step decrease of the wind speed, in order to test the system performance under any operating condition. In the third part was examined the harmonic content of waveforms of the current and voltage at the point of common coupling, according to the limits of the international standard IEEE 519. Through extended simulation results it was shown that the proposed control system quickly reacts to the step changes of the wind power and the HVDC link based on VSCs manages to feed the weak ac grid with the power from the wind under almost stable ac voltage. In addition, due to the ability of the control system to adjust the stator frequency of the induction generators in relation to the wind velocity, maximum power absorption of the WF is achieved, without monitoring the wind speed or the rotor speed.

- / -

Η παρούσα διπλωματική μελέτη έχει ως αντικείμενο την αναβάθμιση της εργαστηριακής άσκησης "Έμπειρος και ασαφής έλεγχος βιολογικού αντιδραστήρα" του εργαστηρίου Γενικής Ηλεκτροτεχνίας και Τομέα Συστημάτων Αυτόματου Ελέγχου. Η αναβάθμιση του εξοπλισμού περιλαμβάνει την αντικατάσταση του παλιού προσωπικού υπολογιστή (PC) και του παλιού προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC) με νέας γενιάς αντίστοιχα. Η αναβάθμιση του λογισμικού αφορά την ανάπτυξη της παραπάνω εργαστηριακής εφαρμογής με το λογισμικό Fuzzy Control V6++. Το παρόν έγγραφο είναι χωρισμένο σε έξι κεφάλαια στα οποία παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες και δομές των συστημάτων βιολογικού καθαρισμού καθώς και οι βασικές έννοιες της ασαφούς λογικής, των ασαφών ελεγκτών και των νευρωνικών δικτύων χωρίς όμως να στέκεται τόσο στα στοιχεία της θεωρίας. Προσπαθήσαμε δηλαδή να δώσουμε στην εργασία αυτή τη μορφή ενός εγχειριδίου με την εκτενή παρουσίαση όλων των βημάτων και των προβλημάτων που ακολουθήσαμε και αντιμετωπίσαμε στο εργαστηριακό περιβάλλον για την ανάπτυξη του ασαφούς ελεγκτή με το νέο υλικό (λογισμικό και εξοπλισμό). / --

Μέχρι σήμερα οι διάφοροι αλγόριθμοι εκπαίδευσης συστημάτων ταξινόμησης καθώς και τα έμπειρα συστήματα λήψης αποφάσεων έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετές φορές σε διάφορα προβλήματα ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης σε διάφορους τομείς. Αυτό που θα μας απασχολήσει είναι η χρήση αυτών των συστημάτων στον ιατρικό τομέα και συγκεκριμένα στην πρόβλεψη της ασθένειας του στίγματος μεσογειακής αναιμίας (θαλασσαιμίας). Θα εξετάσουμε κυρίως τα νευρωνικά δίκτυα και τα ασαφή συστήματα λήψης αποφάσεων και θα τα μελετήσουμε την αποτελεσματικότητά τους στην πρόβλεψη του στίγματος μεσογειακής αναιμίας. Επίσης θα γίνει μια περιγραφή της αρχιτεκτονικής των νευρωνικών δικτύων και των συστημάτων ασαφούς λογικής καθώς και του τρόπου εξαγωγής αποτελεσμάτων. Όπως γνωρίζουμε μια προφανής δυσκολία που αντιμετωπίζουν τα νευρωνικά δίκτυα και έτσι δεν πολύ έμπιστα σε πρακτικά θέματα, είναι ότι δεν μας δίνουν μια αμερόληπτη εκτίμηση για την αξιοπιστία μιας απλής ταξινόμησης. Ακόμη, μια άλλη δυσκολία όσο αφορά τα συστήματα ασαφούς λογικής είναι η επιλογή των παραμέτρων και των τιμών. Για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας του συστήματος, θα γίνει σύγκριση με τα πραγματικά αποτελέσματα και θα υπολογιστεί η απόκλιση των αποτελεσμάτων από την πραγματικότητα. Επιπλέον, θα παρουσιαστεί και μια διαδικτυακή έκδοση των παραπάνω εργαλείων - συστημάτων ώστε να μπορούμε να εξάγουμε μια πρόβλεψη – απόφαση για έναν ασθενή μέσω του διαδικτύου και μιας απλής διεπαφής. / Until today, the various algorithms for training systems of classification and the fuzzy logic systems have solved various problems successfully. In this project, we will investigate the behavior of the above systems for solving the prediction of the disease thalassemia. We will investigate the neural networks and fuzzy logic systems and the reliability of the classification of various patterns for the thalassemia. Also, we will present a web version of a system that implements neural network and fuzzy logic, and it can be used from a single web-user.