برنامه درسی

برنامه‌نویسی کامپیوتر، سیستم‌های دیجیتال یک                     

میان ترم: 4 نمره

پروژه عملی: 4 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1. م.م. پرتوی‌فر، ف. مظاهریان، ی. بیانلو، مرجع میکروکنترلرهای AVR، انتشارات نص، 1395.
2. ا. ره‌افروز، میکروکنترلرهای AVR و کاربردهای آن‌ها، انتشارات نص، 1394.

1. بررسی ساختار داخلی میکروکنترلر:

انواع معماری، فرکانس داخل سیستم، انواع حافظه‌ها، رجیسترها، سیستم کلاک و منابع کلاک، منابع تولید پالس ساعت، پورت‌های ورودی، خروجی

2. برنامه‌ریزی و راه‌اندازی تراشه:

پایه‌های ATmega16 و حداقل نرم‌افزار لازم برای راه‌اندازی آن، توضیح پایه‌های ATmega16، حداقل مدار لازم برای راه‌اندازی میکروکنترلر، پورت‌های I/O، دسترسی بیتی به رجیسترهای I/O، تنظمات اولیه پورت‌ها در Code Wizard،کاربردهای پورت‌ها، برنامه‌های کاربردی

3. محیط برنامه‌نویسی Codevision 

انواع کامپایلرها، آشنایی با نرم‌افزار Codevision AVR، معرفی منوهای محیط Codevision، روش ایجاد یک پروژه جدید

4. برنامه‌نویسی C با نرم‌افزار Codevision

انواع داده‌ها، عملگرها، آرایه‌ها و رشته‌ها، شمارش‌ها، یونیون‌ها، دستورات کنترلی، ایجاد کتابخانه

5. تایمر/ کانترها

تئوری عملکرد تایمر و کانتر، تایمر/کانتر صفر(در حالت ساده هشت بیتی، در حالت مقایسه، در حالت PWM، در حالت PWM  تصحیح فاز)، رجیسترهای مربوط به تایمر/کانتر صفر

6. مقایسه‌کننده آنالوگ

رجیسترها، انجام تنظیمات اولیه مقایسه‌کننده آنالوگ در Code Wizard، چند برنامه کاربردی

7. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)

بررسی واحد ADC در میکروکنترلر AVR، رجیسترها، تقسیم فرکانس و چگونگی زمان‌بندی تبدیل ADC، کانال‌های بهره تفاضلی، روش کاهش نویز بر روی ADC، تنظیمات ADC در Code Wizard، چند برنامه کاربردی

8. رابط سریال USART

USART در AVR، رجیسترها، واحد فرستنده سریال، واحد گیرنده سریال، تعیین نرخ انتقال Baud Rate، برنامه‌ریزی اولیه USART، ارتباط سریال سنکرون، مد ارتباط چند پردازنده‌ای، استفاده از وقفه برای ارتباط سریال

9. رابط وسایل جانبی SPI

مد Slave، مد Master، شبکه‌بندی میکروکنترلرها به کمک SPI، معرفی رجیسترهای SPI، تنظیمات واحد SPI در Code Wizard

10.  LCDهای کاراکتری و گرافیکی

توصیف پایه‌های LCD، کدهای فرمان LCD، LCD در Codevision، LCD گرافیکی

11. Boot Loader

Boot Loader در AVR، قابلیت‌ها، نحوه آدرس‌دهی و برنامه‌ریزی حافظه Flash در برنامه Boot Loader

12. وقفه‌ها

مراحل اجرای یک وقفه، سازمان وقفه در AVR، وقفه‌های خارجی، فعال کردن وقفه‌ها، برنامه‌نویسی وقفه‌ها در Codevision، نوشتن برنامه با استفاده از وقفه، تنظیمات وقفه‌های خارجی در Code Wizard

ریاضی 2، معادلات دیفرانسیل

امتحان میان ترم: 6 نمره

حل تمرین: 2 نمره

امتحان پایان ترم: 12 نمره

1- م تومانیان، ریاضیات مهندسی، انتشارات آرشنا، تبریز، 1389

2- م کریمی، ریاضیات مهندسی، انتشارات نصیر، 1403

1- سری فوریه، تبدیل فوریه

2- معادلات با مشتقات جزئی

3- توابع تحلیلی، نگاشت همدیس و انتگرال های مختلط

4- انتگرال خطی در صفحه مختلط

امتحان میان ترم: 4 نمره

پروژه: 6 نمره

امتحان پایان ترم: 10 نمره

Thomas S. Shores, “Applied Linear Algebra and Matrix Analysis”, Springer International Publishing, 2th Edition, ISBN 978-3-319-74748-4, 2018.

G.R Duan, H.H. Yu,” LMIs in control systems: analysis, design and applications”, CRC Press, 1^st Edition, 2013.

C. Scherer, S. Weiland, “Lecture Notes DISC Course on Linear Matrix Inequalities in Control”, Delft University of Technology, 2004.

P. Gahinet , A. Nemirovskii , A.J. Laub ; M. Chilali, “LMI Control Toolbox User's Guide”, COPYRIGHT 1995 by The MathWorks, Inc.

سرفصل:

1. مقدمه

تاریخچه، تعریف LMI- فرم عمومی- فرم استاندارد، مسائل شامل LMIها مانند مسئله مینیمم سازی مقادیر ویژه، مسئله مینیمم سازی نرم ماتریس- آنالیز µ- پایدارسازی شور- مزایا- معرفی کاربردهای LMI در مهندسی کنترل

2. مقدمات ریاضی

نامساوی‌های بدون قید- نامساوی‌های مقید، لم شور-لم ماتریس معکوس- حذف متغیرها-لم تصویر (Projection Lemma)- لم پارسوال- اصل حداکثر ماژول- تریس LMI

3. مروری بر تئوری بهینه‌سازی

تعریف و خواص مجموعه‌های محدب- توابع محدب- بهینه‌‌سازی ریاضی: مسئله حداقل مربعات، مسئله خطی و مسئله مربعی- بهینه‌سازی محدب- مسائل LMI: مسئله Feasibility، مسئله مینیمم‌سازی محدب، مسئله عمومی مقادیر ویژه

4. تحلیل سیستم‌های کنترلی

آنالیز پایداری: پایداری شور و هورویتز، پایداری مربعی- شرایط LMI برای مسئله H₂ شامل شرایط پایه و شرایط کاهش یافته- شرایط LMI برای مسئله H_∞ شرایط پایه و شرایط کاهش یافته- پایدارپذیری هورویتز شامل تعریف و معیار PBH، شرایط  LMI-  پایدارپذیری شور شامل تعریف و معیار PBH، شرایط  LMI

5. طراحی سیستم‌های کنترلی

حل مسئله H_∞ به کمک LMIها- حل مسئله H₂ به کمک LMIها- حل مسئله  H_∞ / H₂ به کمک LMIها- حل مسئله طراحی رؤیتگر حالت H_∞ به کمک LMIها- حل مسئله طراحی رؤیتگر حالت H₂ به کمک LMIها

6. چند مثال کاربردی

مدلسازی و طراحی و حل مسئله کنترل موشک، زیردریایی به کمک LMI ها

امتحان میان ترم: 4 نمره

پروژه: 6 نمره

امتحان پایان ترم: 10 نمره

Thomas S. Shores, “Applied Linear Algebra and Matrix Analysis”, Springer International Publishing, 2th Edition, ISBN 978-3-319-74748-4, 2018.

G.R Duan, H.H. Yu,” LMIs in control systems: analysis, design and applications”, CRC Press, 1^st Edition, 2013.

C. Scherer, S. Weiland, “Lecture Notes DISC Course on Linear Matrix Inequalities in Control”, Delft University of Technology, 2004.

P. Gahinet , A. Nemirovskii , A.J. Laub ; M. Chilali, “LMI Control Toolbox User's Guide”, COPYRIGHT 1995 by The MathWorks, Inc.

سرفصل:

1. مقدمه

تاریخچه، تعریف LMI- فرم عمومی- فرم استاندارد، مسائل شامل LMIها مانند مسئله مینیمم سازی مقادیر ویژه، مسئله مینیمم سازی نرم ماتریس- آنالیز µ- پایدارسازی شور- مزایا- معرفی کاربردهای LMI در مهندسی کنترل

2. مقدمات ریاضی

نامساوی‌های بدون قید- نامساوی‌های مقید، لم شور-لم ماتریس معکوس- حذف متغیرها-لم تصویر (Projection Lemma)- لم پارسوال- اصل حداکثر ماژول- تریس LMI

3. مروری بر تئوری بهینه‌سازی

تعریف و خواص مجموعه‌های محدب- توابع محدب- بهینه‌‌سازی ریاضی: مسئله حداقل مربعات، مسئله خطی و مسئله مربعی- بهینه‌سازی محدب- مسائل LMI: مسئله Feasibility، مسئله مینیمم‌سازی محدب، مسئله عمومی مقادیر ویژه

4. تحلیل سیستم‌های کنترلی

آنالیز پایداری: پایداری شور و هورویتز، پایداری مربعی- شرایط LMI برای مسئله H₂ شامل شرایط پایه و شرایط کاهش یافته- شرایط LMI برای مسئله H_∞ شرایط پایه و شرایط کاهش یافته- پایدارپذیری هورویتز شامل تعریف و معیار PBH، شرایط  LMI-  پایدارپذیری شور شامل تعریف و معیار PBH، شرایط  LMI

5. طراحی سیستم‌های کنترلی

حل مسئله H_∞ به کمک LMIها- حل مسئله H₂ به کمک LMIها- حل مسئله  H_∞ / H₂ به کمک LMIها- حل مسئله طراحی رؤیتگر حالت H_∞ به کمک LMIها- حل مسئله طراحی رؤیتگر حالت H₂ به کمک LMIها

6. چند مثال کاربردی

مدلسازی و طراحی و حل مسئله کنترل موشک، زیردریایی به کمک LMI ها

تکالیف وپروژه:  6 نمره

آزمون میان‌ترم: 6 نمره

آزمون پایان‌ترم: 8 نمره

1. K. J. Astrom, B. Wittenmark, Adaptive Control, 2^nd ed, Dover Pub, 2008.

2. G. C. Goodwin, K. S. Sin, Adaptive Filtering, Prediction and Control, Dover Pub, 2009.

3. E. F. Camacho, C. Bordons, Model Predictive Control, Springer, 2006.

4. I.D. Landau, R. Lozano, and M. M’saad, Adaptive Control, 2^nd ed, Springer, 2011.

1. مقدمه‌ای بر کنترل تطبیقی
2. شناسایی سیستم در کنترل تطبیقی
3. رگولاتورهای خودتنظیم جایاب قطب(مستقیم و غیر مستقیم)
4. رگولاتورهای خودتنظیم حداقل واریانس
5. رگولاتورهای خودتنظیم پیش‌بین
6. سیستم‌های کنترل تطبیقی مدل مرجع
7. کنترل‌کننده‌های خودتنظیم PID
8. کاربردهای عملی

آشنایی جامع با انواع روش های کنترل تطبیقی فرآیندها

مدارهای الکتریکی 1

حل تمرین:  2 نمره

میان ترم: 6 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1- پرویز جبه دار مارالانی، "نظریه اساسی مدارها و شبکه ها"، انتشارات دانشگاه تهران

2- R.C. Dorf and J.A. Svoboda, "Introduction to Electric  Circuits" , 8th ed, John Wiley, 2010.

3. J.W. Nilsson and S.A. Riedel, "Electric Circuits", 9th ed, Prentice- Hall, 2010.

1- گراف مدار و قضیه تلگان، حلقه ها و کات ست های مستقل

2- معادلات حالت

3- کاربرد تبدیل لاپلاس در تحلیل مدار

4- تحلیل حوزه فرکانسی مدار، فرکانس های طبیعی و توابع شبکه

5- قضایای اصلی مدار شامل جمع آثار، جانشینی، تونن و هم پاسخی

6- دوقطبی ها و ماتریس های مختلف توصیف آنها

7- بهم پیوستن دو قطبی ها

آشنایی با روش های منظم تحلیل مدار در حالت کلی

ریاضی عمومی 2

حل تمرین: 2 نمره

میان ترم: 6 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1- Carl D. Meyer, "matrix analysis and linear algebra application", ISBN: 978-0898714548, 2000.

2- Alexander S. Poznyak, "Advanced Mathematical Tools for Automatic Control Engineers" , First edition 2008, Elsevier.

3- Gilbert Strang, " Linear Algebra and Its Apllications", Thomson Learning, 1988.

1- بردارها و فضاهای برداری

2- عملگرهای خطی در فضای برداری

3- مقادیر ویژه، بردارهای ویژه

4- عملگرهای خاص

5- عملگرهای تجزیه ماتریسی و کاربردها

1. T.-M. Choi, J. Gao, J.H. Lambert, C.-K. Ng, J. Wang, “Optimization and Control for Systems in the Big-Data Era Theory and Applications”, International Series in Operations Research & Management Science, ISBN 978-3-319-53518-0, Springer, 2017.
2.  A.G Kravets, “Big Data-driven World: Legislation Issues and Control Technologies”, Studies in Systems, Decision and Control, ISBN 978-3-030-01358-5, Springer, 2019.
3. Z. Hou, S. Jin, “Model Free Adaptive Control: Theory and Applications”, CRC Press, ISBN 9781138033962, 1st Edition, 2016.
4. A.Sanfelice Bazanella, L.Campestrini, D.Eckhard, “Data-Driven Controller Design, The H₂ Approach”, Communications and Control Engineering, ISBN 978-94-007-2300-9, Springer, 2012.
5. P V. Overschee, B. De.  Moor , " Subspace identification for linear systems: Theory-Implementation-Applications", Kluwer Academic Publishers, 2012.
6. Precup, R.-E., Roman, R.-C., & Safaei, A. (2021). “ Data-driven model-free controllers”. CRC Press.

1. مقایسه کلی روش‌های طراحی کنترل‌کننده مبتنی بر مدل و داده، اهداف، شباهت‌ها و تفاوت‌ها
2.  طراحی کنترل‌کننده به روش یادگیری تکرارشونده (Iterative Learning Control(ILC))

   شرح روش، طراحی کنترل‌کننده خطی، طراحی کنترل‌کننده غیر خطی، معرفی چند کاربرد و شبیه‌سازی چند مثال

3. روش تنظیم پس‌خورد تکرارشونده (Iterative Feedback Tuning(IFT))

   شرح روش، طراحی کنترل‌کننده خطی، طراحی کنترل‌کننده غیر خطی، طراحی کنترل‌کننده PID، روش تنظیم      پس‌خورد تکرار شونده وزن‌دار، معرفی چند کاربرد و شبیه‌سازی چند مثال

4. تنظیم پس‌خورد مرجع مجازی   (Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT))

شرح روش، طراحی کنترل‌کننده خطی، طراحی کنترل‌کننده غیرخطی، طراحی کنترل‌کننده PID

5. مروری بر روش شناسایی زیرفضا  (Subspace Identification Method)

شرح ریاضی روش، شناسایی مدل فضای حالت سیستم با استفاده از زیرفضا

6. کنترل پیش‌بین مبتنی بر زیرفضا(Model Predictive Control: A Subspace Approach)
7. طراحی کنترل‌کننده مبتنی بر زیرفضا

 طراحی کنترل‌کننده به روش بهینه‌سازی، حل مسئله بهینه‌سازی مبتنی بر داده در قالب مسئله کنترل مقاوم، کنترل تطبیقی مبتنی بر داده، شبیه‌سازی چند مثال

8. کنترل تطبیقی مبتنی بر داده (Model-free Adaptive Control(MFAC))

شرح روش، بیان روش‌های مقاوم‌سازی نسبت به اغتشاش، ترکیب روش با کنترل‌کننده‌های مد لغزشی، معرفی چند کاربرد و شبیه‌سازی چند مثال

9. ‌آنالیز پایداری کنترل‌کننده‌ها

آشنایی با روش‌های طراحی کنترل‌کننده در حالتی که مدل سیستم در دسترس نیست و بدون شناسایی مدل سیستم  با استفاده از داده‌های ورودی، خروجی

برنامه‌نویسی کامپیوتر، سیستم‌های دیجیتال یک                     

میان ترم: 4 نمره

پروژه عملی: 4 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1. م.م. پرتوی‌فر، ف. مظاهریان، ی. بیانلو، مرجع میکروکنترلرهای AVR، انتشارات نص، 1395.
2. ا. ره‌افروز، میکروکنترلرهای AVR و کاربردهای آن‌ها، انتشارات نص، 1394.

1. بررسی ساختار داخلی میکروکنترلر:

انواع معماری، فرکانس داخل سیستم، انواع حافظه‌ها، رجیسترها، سیستم کلاک و منابع کلاک، منابع تولید پالس ساعت، پورت‌های ورودی، خروجی

2. برنامه‌ریزی و راه‌اندازی تراشه:

پایه‌های ATmega16 و حداقل نرم‌افزار لازم برای راه‌اندازی آن، توضیح پایه‌های ATmega16، حداقل مدار لازم برای راه‌اندازی میکروکنترلر، پورت‌های I/O، دسترسی بیتی به رجیسترهای I/O، تنظمات اولیه پورت‌ها در Code Wizard،کاربردهای پورت‌ها، برنامه‌های کاربردی

3. محیط برنامه‌نویسی Codevision 

انواع کامپایلرها، آشنایی با نرم‌افزار Codevision AVR، معرفی منوهای محیط Codevision، روش ایجاد یک پروژه جدید

4. برنامه‌نویسی C با نرم‌افزار Codevision

انواع داده‌ها، عملگرها، آرایه‌ها و رشته‌ها، شمارش‌ها، یونیون‌ها، دستورات کنترلی، ایجاد کتابخانه

5. تایمر/ کانترها

تئوری عملکرد تایمر و کانتر، تایمر/کانتر صفر(در حالت ساده هشت بیتی، در حالت مقایسه، در حالت PWM، در حالت PWM  تصحیح فاز)، رجیسترهای مربوط به تایمر/کانتر صفر

6. مقایسه‌کننده آنالوگ

رجیسترها، انجام تنظیمات اولیه مقایسه‌کننده آنالوگ در Code Wizard، چند برنامه کاربردی

7. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)

بررسی واحد ADC در میکروکنترلر AVR، رجیسترها، تقسیم فرکانس و چگونگی زمان‌بندی تبدیل ADC، کانال‌های بهره تفاضلی، روش کاهش نویز بر روی ADC، تنظیمات ADC در Code Wizard، چند برنامه کاربردی

8. رابط سریال USART

USART در AVR، رجیسترها، واحد فرستنده سریال، واحد گیرنده سریال، تعیین نرخ انتقال Baud Rate، برنامه‌ریزی اولیه USART، ارتباط سریال سنکرون، مد ارتباط چند پردازنده‌ای، استفاده از وقفه برای ارتباط سریال

9. رابط وسایل جانبی SPI

مد Slave، مد Master، شبکه‌بندی میکروکنترلرها به کمک SPI، معرفی رجیسترهای SPI، تنظیمات واحد SPI در Code Wizard

10.  LCDهای کاراکتری و گرافیکی

توصیف پایه‌های LCD، کدهای فرمان LCD، LCD در Codevision، LCD گرافیکی

11. Boot Loader

Boot Loader در AVR، قابلیت‌ها، نحوه آدرس‌دهی و برنامه‌ریزی حافظه Flash در برنامه Boot Loader

12. وقفه‌ها

مراحل اجرای یک وقفه، سازمان وقفه در AVR، وقفه‌های خارجی، فعال کردن وقفه‌ها، برنامه‌نویسی وقفه‌ها در Codevision، نوشتن برنامه با استفاده از وقفه، تنظیمات وقفه‌های خارجی در Code Wizard

مدارهای الکتریکی 2، سیگنال ها و سیستم ها

حل تمرین: 2 نمره

میان ترم: 6 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1- معرفی سیستم های کنترل

2- نمایش سیستم های خطی

3- پاسخ زمانی سیستم های خطی

4- تحلیل پایداری

5- روش مکان هندسی ریشه ها

6- طراحی به کمک مکان هندسی ریشه ها

7-روش های پاسخ فرکانسی

8- طراحی فرکانسی

مدارهای الکتریکی 1

حل تمرین:  2 نمره

میان ترم: 6 نمره

پایان ترم: 12 نمره

1- پرویز جبه دار مارالانی، "نظریه اساسی مدارها و شبکه ها"، انتشارات دانشگاه تهران

2- R.C. Dorf and J.A. Svoboda, "Introduction to Electric  Circuits" , 8th ed, John Wiley, 2010.

3. J.W. Nilsson and S.A. Riedel, "Electric Circuits", 9th ed, Prentice- Hall, 2010.

1- گراف مدار و قضیه تلگان، حلقه ها و کات ست های مستقل

2- معادلات حالت

3- کاربرد تبدیل لاپلاس در تحلیل مدار

4- تحلیل حوزه فرکانسی مدار، فرکانس های طبیعی و توابع شبکه

5- قضایای اصلی مدار شامل جمع آثار، جانشینی، تونن و هم پاسخی

6- دوقطبی ها و ماتریس های مختلف توصیف آنها

7- بهم پیوستن دو قطبی ها

آشنایی با روش های منظم تحلیل مدار در حالت کلی