برنامه درسی

مکاترونیک 1

Mechatronics with Experiments, Sabri Cetinkunt, John Wiley and Sons, 2^th Edition, 2015.

Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering, W. Bolton, Pearson Education Limited, 6^th Edition, 2016.

Modern Control Systems, Richard C. Dorf, Robert H. Bishop, Pearson, 16^th Ed., 2016.

Modern Control Technology: Components and Systems, Christopher T. Kilian, Delmar Thomson Learning, 2001.

Mechatronics and the Design of Intelligent Machines and Systems, David Allan Bradley, D. Seward, D. Dawson, S. Burge, Stanley Thrones Publication, 2000.

1. مقدمه ای بر تجزیه، تحلیل و مدل سازی سیستم­های مکاترونیکی
2. آماده سازی سیگنال: تقویت، حفاظت، فیلتر کردن، پردازش سیگنال
3. سیستم ­های ارائه داده ­ها
4. سیستم­ های تحریک نیوماتیکی و هیدرولیکی: پمپ­ها، شیرهای کنترل جهتدار، کنترل فشار، کنترل دبی، محرکه­ ها و سیستم­ های تحریک خطی و دورانی.
5. کنترل حلقه بسته
6. منطق دیجیتال
7. ریزپردازنده ­ها
8. کنترل کننده های منطقی برنامه ­پذیر
9. آشنایی با سیستم کنترل نظارتی و جمع آوری داده
10. آزمایش­ های تجربی: فیلترهای فعال و غیرفعال، ترانزیستور، اشمیت تریگر، کنترل PID آنالوگ با Op-Amp، اندازه ­گیری کرنش، کنترل حرکت موتور ، کنترل سرعت موتور DC.

پروژه عملی: (طراحی و پیاده سازی): کنترل موقعیت موتور DC، ساختمان هوشمند، سیستم الکترونیوماتیکی، سیستم اتوماسیون با PLC، خط تولید، سیستم ­های رباتیک، خودروهای هوشمند، پرنده­ ها و جهنده ­های هوشمند و ...

کنترل اتوماتیک - کارشناسی

Linear system theory and design, by Chi-Tsong Chen, 4rd edition, 2014.

2-  اصول کنترل مدرن، دکتر علی خاکی صدیق، انتشارات دانشگاه تهران

3 - مقدمه‌ای بر کنترل مدرن، دکتر حمیدرضا تقی‌راد، انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه‌ نصیر الدین طوسی

Linear systems, by Thomas Kailath, 1980.

Modern control theory, William L. Brogan, 3rd edition, 1990.

• معرفی نظریه سیستم های خطی: مدل و توصیف ریاضی سیستم فیزیکی، نمایش سیستم در فضای حالت
• مدل سازی سیستم های دینامیکی به کمک متغیرهای حالت
• مروری بر جبر خطی
• حل معادلات فضای حالت
• مساله تحقق
• پایداری سیستم خطی
• کنترل پذیری و رویت پذیری سیستم خطی
• فیدبک حالت و جایابی قطب
• تخمین حالت: رویت گر حالت مرتبه کامل و مرتبه کاهش یافته
• رابطه دوگانی بین مسایل تخمین و کنترل، جبران کننده حاصل از ترکیب رویت گر و فیدبک حالت
• مقدمه ای بر کنترل بهینه
• کاربرد مباحث فوق در مدل سازی و کنترل سیستم های مکاترونیکی

مدل سازی و تجزیه تحلیل سیستم های فیزیکی و طراحی تخمین گر و کنترل کننده مناسب در فضای حالت

• D. E. Kirk, Optimal Control Theory: An Introduction, Prentice-Hall Inc., Dover Publications, 2004.
• A. E. Bryson Jr., and Y.-C. Ho, Applied Optimal Control- Optimization, Estimation and Control, Ginn and Company, 1969.
• F. Lewis, D. L. Vrabie, and V. L. Syrmos, Optimal Control, 3rd ed., John Wiley and Sons, 2012.
• R. F. Stengel, Optimal Control and Estimation, Dover Publications Inc., 1994.
• K. Zhou, J. C. Doyle and K. Glover, Robust and Optimal Control, Prentice Hall, 1996.
• K. Zhou and J. C. Doyle, Essentials of Robust Control, Prentice Hall, 1997. Chapters 4-6 and 8-14.
• J. C. Doyle, B. Francis and A. Tannenbaum, Feedback Control Theory, Macmillan Publishing Co., 1990. Chapters 1-6
• S. Skogestad and I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control Analysis and Design, Wiley, 2009. Chapters 7 and 8

G. E. Dullerud and F. G. Paganini, A Course in Robust Control Theory: a Convex Approach, Springer, 1991.

• معیار عملکرد
• کنترل رگولاتور خطی مربعی (LQR)
• برنامه ریزی پویا
• مروری بر حساب تغییرات، استفاده از رویکرد حساب تغییرات در مسائل کنترل بهینه
• معادله‌ی ریکاتی وابسته به مدل (SDRE)
• روش‌های عددی جهت حل مسایل شرط مرزی دو نقطه‌ای
• تخمین بهینه‌ی حالت‌ها و فیلتر کالمن
• کنترل بهینه در حضور نویز خارجی (LQG)
• روش‌های طراحی کنترل کننده‌های بهینه
• مقدمه ای بر کنترل مقاوم، تابع تبدیل حساسیت و مسئله عمومی تنظیم
• نرمها: نرم بردار و ماتریس، نرم سیگنال و سیستم، روشهای محاسبه نرمها، مقادیر تکین و مقدمه ای بر فضاهای نرم دار
• مدلسازی نامعینی: ساختار یافته و بدون ساختار، پیکربندی استاندارد مسائل تحلیل و طراحی کنترل مقاوم
• تحلیل (آنالیز) پایداری و کارایی سیستمهای کنترل مقاوم: پایداری داخلی، قضیه بهره کوچک، پایداری و کارایی نامی و مقاوم
• ایجاد (سنتز) سیستمهای کنترل مقاوم: کنترل کننده پارامتری
• محدودیتهای طراحی: قیدهای جبری و تحلیلی، نحوه انتخاب توابع وزنی
• حل بهینه مسئله عمومی تنظیم: حل مسایل کنترلی به روش های ریکاتی و LMI، مسائل ترکیبی 
• طراحی مقاوم براساس مقدار تکین ساختاریافته: سنتز 

کاربردها در مکاترونیک

آشنایی با مفاهیم کنترل بهینه و طراحی کنترل کننده های بهینه

آشنایی با مفاهیم پایه ای در کنترل مقاوم: نرمها، مدلسازی نامعینی، پایداری داخلی، توانایی تحلیل پایداری و کارایی سیستمهای نامعین

کنترل مدرن

1. Applied Nonlinear Control, J.J. Slotine and W. Li, Prentice Hall, 1991.

2. Nonlinear systems, H. Khalil, Prentice Hall, 2002.

3. Nonlinear Control Systems, A. Isidori, Springer Verlag, 1995.

4. R. C. Hilborn, Chaos and Nonlinear Dynamics, an introduction for scientists and engineers, 2nd Edition, Oxford University Press, 2001.

5. K. J. Astrom and B. Wittenmark,  Adaptive Control, 2ed ED., Prentice Hall, 1994.

• معرفی سیستم غیرخطی و مشخصات آنها
• آنالیز سیستمهای غیرخطی در صفحه فاز: معرفی پرتره فاز، نقاط تعادل، سیکل حدی و ...
• تحلیل پایداری سیستم های غیرخطی
• توابع توصیفی
• خطی سازی فیدبک
• روش Back Stepping
• کنترل مود لغزشی
• مقدمه ای بر کنترل تطبیقی
• کاربرد روش های کنترل غیرخطی در سیستم های مکاترونیکی و بیومکاترونیکی

مدلسازی، تجزیه، تحلیل و طراحی کنترل کننده برای سیستم های غیر خطی

مفاهم دروس مهندسی مکانیک / مکانیک مهندسی - ارائه شده در کارشناسی 

Lai, W.M., et al., Introduction to continuum mechanics. 2009: Butterworth-Heinemann.
Hodge Jr, P. and T. Rogers, Continuum Mechanics. 1971.
Eringen, A.C., Mechanics of continua. Huntington, 1980.

کلیات، علائم ایندکس و جمع قراردادی، قوانین تبدیل محورهای مختصات، تانسور کارتزین، تشریح مادی و فضائی جنبش، مشتق مادی انتگذال
حجمی، قضیه گوس، معادلات انتگرالی میدان، تانسور تنش و فرمول کوشی و پیولا کیرشهف، تنش های انحرافی،  معادلات دیفرانسیلی
میدان، کرنش، چرخش، میدان های سرعت و شرایط همسازی، معادلات مشخصه جامدات ارتجاعی، پلاستیک ویسکوالاستیک، ترموالاستیک،
روشهای حل مسائل مرزی سه بعدی، توابع تنش، معادلات مشخصه سیالات استوکی، نیوتنی، غیر نیوتونی، کامل، معادلات ناویه استوک، اویلر،
قضیه کلوین، جریان پتانسیل، حل مسائلی از مکانیک جامدات و سیالات

افزایش توانمندی و مهارت در حوزۀ تخصصی درس

مفاهیم فیزیک و الکتریسیته

 Webster, J.G., Medical instrumentation: application and design. 2009: John Wiley & Sons.
Webster, J.G., Encyclopedia of medical devices and instrumentation. 2009: Wiley-Interscience.
Northrop, R.B., Non-invasive instrumentation and measurement in medical diagnosis. 2017: CRC press.
Baura, G.D., System theory and practical applications of biomedical signals. 2002: Wiley-
Interscience.
Khandpur, R.S., Handbook of biomedical instrumentation. 1992: McGraw-Hill Education.
Bretschneider, F. and J.R. De Weille, Introduction to electrophysiological methods and instrumentation.
2018: Academic Press.
Geddes, L.A. and L.E. Baker, Principles of applied biomedical instrumentation. 1989: John Wiley &
Sons.
 Enderle, J.D., Bioinstrumentation. Synthesis Lectures on Biomedical Engineering, 2009. 1(1): p. 1-220.
 Northrop, R.B., Analysis and application of analog electronic circuits to biomedical instrumentation.
2012: CRC press.
 Prutchi, D. and M. Norris, Design and development of medical electronic instrumentation: a practical
perspective of the design, construction, and test of medical devices. 2005: John Wiley & Sons.
Winters, J.M. and M.F. Story, Medical instrumentation: Accessibility and usability considerations. 2006:
CRC Press.
Ott, H.W. and H.W. Ott, Noise reduction techniques in electronic systems. 1988: Wiley New York.
Eggins, B.R., Biosensors: an introduction. 2013: Springer-Verlag.
 Saliterman, S., Fundamentals of BioMEMS and medical microdevices. 2006: SPIE press.

۱. مفاهیم پایهای ابزار دقیق زیست پزشکی
8. سنسورها و اصول اندازه گیری
3. تقویت کننده ها و پردازش سیگنال
4. مبدأ پتانسیلهای زیستی
5. الکترودهای ثبت پتانسیلهای زیستی
6. تقویتکنندههای پتانسیلهای زیستی
7. اندازه گیری فشار و صدای خون
2. اندازه گیری جریان و حجم خون
9. اندازه گیری پارامترهای سیستم تنفسی
۱3 . بیوسنسورها
۱۱ . دستگاه های کلینیکی و آزمایشگاهی
۱8 . سیستمهای تصویربرداری پزشکی
۱3 . وسایل درمانی و اندام مصنوعی
۱4 . ایمنی الکتریکی

افزایش توانمندی و مهارت در حوزۀ تخصصی درس

تفهیم سرفصل ها