مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Analysis of the Effects of Different Cyber Attacks on the Secondary Controller in Island Microgridsتحلیل اثرات حمله‌های سایبری مختلف بر کنترل‌کننده ثانویه در ریزشبکه‌های جزیره‌ای114fa عبداللهمیرزابیگیدانشکده مهندسی، مؤسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی همدان علی کلانترنیادانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا202376With the advancement of science, in many control methods, the neighbor system is used to better control and synchronize between different information of microgrids. There are problems in accessing and transmitting information through communication links. In this article, vulnerability and acceptance of secondary control methods are distributed. Also, denial-of-service (DoS) cyber-attacks, sensors and actuators, and hijacking on the island microgrid have been investigated. In addition to stability, synchronization is also analyzed in this article. Multi-agent systems have been used for synchronization. Cyber-attacks are mathematically formulated in the controller. A suitable controller is designed to eliminate the attacks. In the stability and synchronization of frequency and voltage, the Lyapunov function is presented and simultaneous analysis of stability and synchronization has been done with practical proofs. The resilience factor has been calculated for different attacks. It is shown that the system is resilient against cyber-attacks. A case study has been simulated in MATLAB/Simulink to approve the theoretical issues.با پیشرفت علم در بسیاری از روش‌های کنترلی از اطلاعات سیستم همجوار به‌منظور کنترل بهتر و همگام‌سازی بین واحدهای مختلف ریزشبکه‌ها استفاده می‌شود. در دسترسی و انتقال اطلاعات از طریق لینک‌های ارتباطی، مشکلاتی مختلفی به‌وجود می‌آید. در این مقاله آسیب‌پذیری و انعطاف‌پذیری روش‌های کنترل ثانویه توزیع‌شده اشتراکی مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین اثرات حمله‌های سایبری منع سرویس (DoS)، سنسوری و عملگری و ربودن اطلاعات بر ریزشبکه جزیره‌ای بررسی شده است. علاوه بر پایداری در این مقاله، همگام‌سازی نیز تحلیل گردیده است. برای بررسی همزمان پایداری و همگام‌سازی ریزشبکه از دیدگاه سیستم‌های چندعامله استفاده شده است. اثرات حمله‌های سایبری در کنترل‌کننده ثانویه فرمول‌بندی ریاضی شده و کنترل‌کننده مناسب برای حذف حمله‌ها طراحی شده است. در اثبات پایداری و همگام‌سازی فرکانس و ولتاژ، تابع لیاپانوف مناسب ارائه و تحلیل هم‌زمان پایداری و همگام‌سازی با اثبات قضیه‌های کاربردی انجام شده است. ضریب تاب‌آوری برای حمله‌های مختلف محاسبه گردیده و نشان داده شده که سیستم در مقابل حمله‌های سایبری تاب‌آور است. به‌منظور تأیید مباحث تئوری، یک مدل نمونه با وجود حمله‌های سایبری در متلب/ سیمولینک شبیه‌سازی گردیده و با توجه به نتایج شبیه‌سازی، همگام‌سازی و پایدارسازی انجام شده است.http://ijece.org/ar/Article/Download/43144

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Optimal Design and Analysis of Fault Current Limiter Based on Variable Air-Core Series Reactorطراحی بهینه و تحلیل محدودکننده جریان خطای مبتنی بر راکتور سری متغیر با هسته هوایی1526fa مسلمامینی فسخودیدانشكده مهندسی برق، دانشگاه یزدعلی اکبردامکی علی آباددانشكده مهندسی برق، دانشگاه یزد2023414With the ongoing growth of the power networks and the increase of the short circuit current level in the power network, it’s necessary to use the equipment for limiting the short circuit faults. One of these equipment is fault current limiters (FCLs) based on variable reactor that they have simple structure and effective performance. This paper presents an optimal design of new fault current limiter based on variable series reactor. It is very important to obtain the optimal dimensions of the proposed FCL to achieve the best performance with considering parameters of the FCL such as performance time, initial inductance and final inductance. Hence, at the first, the proposed plan is introduced and then an analytical modeling based on equations of the reactor is used to evaluate and optimize the proposed FCL. Finally, the results of optimization are compared with results of primary design. These results confirm that the performance of optimal plan is much better than the primary plan.گستردگی شبکه های برق و افزایش سطح اتصال کوتاه باعث شده است که به کارگیری تجهیزاتی برای محدود کردن خطاهای اتصال کوتاه اجتناب ناپذیر باشد. یکی از این تجهیزات، محدودکننده های جریان خطای مبتنی بر راکتور متغیر می باشد که در عین سادگی ساختار، عملکرد مؤثری دارند. در این مقاله به طراحی بهینه یک محدود کننده جریان خطای جدید مبتنی بر راکتور سری متغیر پرداخته شده است. با توجه به اهمیت بالای پارامترهایی نظیر سرعت عملکرد، اندوکتانس اولیه و اندوکتانس نهایی محدودکننده، به دست آوردن ابعاد بهینه طرح پیشنهادی جهت دستیابی به بهترین عملکرد ممکن بسیار مهم است. به همین منظور پس از معرفی طرح مذکور به طراحی بهینه طرح پیشنهادی پرداخته شده و سپس نتایج به دست آمده از بهینه سازی مورد ارزیابی و مقایسه با نتایج حاصل از طراحی اولیه قرار گرفته است. برای تحلیل و ارزیابی محدود کننده و بررسی میزان تأثیر پارامترها بر نحوه عملکرد آن از مدل تحلیلی مبتنی بر روابط حاکم بر راکتور استفاده شده است. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان می دهد طرح نهایی از عمکلرد بسیار بهتری نسبت به طرح اولیه برخوردار است.http://ijece.org/ar/Article/Download/41842

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Comparison of FCS-MPC Predictive Control and Predictive Control Based on Lyapunov Theory in Seven-Level PUC Rectifierمقایسه کنترل پیش‌بین FCS-MPC و کنترل پیش‌بین مبتنی بر تئوری لیاپانوف در یکسوساز PUC هفت‌سطحی2738faعلی محمدمحمدپور بهبیدمجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشترمحمدرضاعلیزاده پهلوانیمجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشترآرشدهستانی کلاگرمجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر0000-0001-8458-0898علیرضاداوریدانشکده برق، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی2023124In this paper, two predictive control methods for dual output multilevel rectifier are compared. The investigated structure is a seven-level PUC rectifier, which was selected based on high reliability and low cost. Increasing the number of input voltage levels helps to reduce the amount of harmonics and consequently reduce the size of power filters. On the other hand, current conduction in this converter is performed continuously and the problems of current discontinuity such as complexity in analysis and the requirement to use large induction filters on the DC side are solved. First, the design is accomplished based on the FCS-MPC method and two different output voltages with ratios of 1 and 3 are obtained. Also, the control of output DC voltages and unity input power factor is well provided. Then, to achieve better stability, the MPC method based on Lyapunov theory has been utilized. In this method, the target variables are defined in the Lyapunov function and the cost function is derived from the same Lyapunov function. The advantages of this approach compared to the conventional MPC method are no need for gain adjustment, easier implementation and fewer sensors (the load current is estimated using the PUC7 rectifier mathematical model). The simulation of both FCS-MPC and predictive control based on Lyapunov method is carried out using Matlab/Simulink and the results of both methods are presented and compared with each other. Finally, it can be seen that in the Lyapunov-based method, the tracking of the reference current is smoother and with less fluctuations, and the seven-level rectifier voltage also has a more regular and sinusoidal waveform.در این مقاله، دو روش کنترل پیش‌بین برای یکسوساز چندسطحی با خروجی دوگانه مقایسه شده است. ساختار مورد بررسی، یکسوساز PUC هفت‌سطحی است که بر اساس قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم انتخاب شده است. افزایش تعداد سطوح ولتاژ ورودی به کاهش دامنه هارمونیک‌ها و به تبع آن، کاهش حجم فیلترهای توان کمک می‌کند. از طرفی هدایت جریان در این مبدل به‌صورت پیوسته انجام می‌شود و مشکلات گسستگی جریان مانند پیچیدگی در تحلیل و اجبار به استفاده از فیلترهای القایی بزرگ در سمت DC برطرف می‌گردد. در مرحله اول، طراحی بر اساس روش FCS-MPC انجام شده و دو ولتاژ خروجی متفاوت با نسبت‌های 1 و 3 به‌دست آمده و کنترل مقادیر DC خروجی و رسیدن به ضریب توان واحد به‌خوبی تأمین گردیده است. سپس برای رسیدن به پایداری بهتر در سیستم از روش MPC مبتنی بر تئوری لیاپانوف استفاده شده است. در این روش، متغیرهای هدف در دل تابع لیاپانوف تعریف شده‌اند و تابع هزینه نیز برگرفته از همان تابع لیاپانوف می‌باشد. از مزایای این رهیافت نسبت به روش MPC معمولی، عدم نیاز به تنظیم بهره، پیاده‌سازی آسان‌تر و تعداد سنسورهای کمتر است (جریان بار با استفاده از مدل ریاضی یکسوساز 7PUC تخمین زده می‌شود). شبیه‌سازی هر دو روش FCS-MPC و MPC مبتنی بر روش لیاپانوف با استفاده از Matlab/Simulink انجام شده و نتایج هر دو روش در کنار هم، ارائه و با یکدیگر مقایسه گردیده‌اند. نهایتاً مشاهده می‌شود که در روش مبتنی بر لیاپانوف، رهگیری جریان به‌صورتی نرم‌تر و با نوسانات کمتری انجام شده و ولتاژ هفت‌سطحی یکسوساز نیز الگویی منظم‌تر و شکل سینوسی بهتری دارد.http://ijece.org/ar/Article/Download/44941

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Localization of Mobile Robot Using Smooth Two-Part Kalman Filterموقعیت یابی ربات سیار با استفاده از فیلتر کالمن دو بخشی هموار3949faرمضانهاونگیدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بیرجندسیمینحسین زادهدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه بیرجند20211213The most important issue for a mobile robot is orientation. Success in localization is one of the four main needs in orientation, which include: perception, localization, recognition and movement control. How to provide an accurate localization solution for mobile robots is essential in many IoT applications. To achieve this goal, in this article, a method based on two-part Kalman filter is proposed for localization of mobile robot. The proposed algorithm consists of two parts, the first part is statistical linear regression and the second part is a Kalman filter with state error vector. The proposed method is tested in comparison with the new hybrid TLNF/UK method on circular, rectangular and z-shaped motion paths that are accompanied by noise. The experimental results show that the proposed method has been able to achieve better localization accuracy and it is also observed that the estimation errors in the proposed method are less and it has been able to increase the estimation accuracy compared to the combined TLNF/UK method.مهم‌ترین مسئله برای یک ربات متحرک، جهت‌یابی است. موفقیت در موقعیت‌یابی یکی از چهار نیاز اصلی در جهت‌یابی است که شامل ادراک، موقعیت‌یابی، شناخت و کنترل حرکت می‌باشد. چگونگی ارائه یک راه حل دقیق موقعیت‌یابی برای ربات‌های سیار در بسیاری از کاربردهای اینترنت اشیا ضروری است. برای رسیدن به این هدف در این مقاله روشی مبتنی بر فیلتر کالمن دوبخشی برای موقعیت‌یابی ربات‌های سیار پیشنهاد شده است. الگوریتم پیشنهادی شامل دو بخش است که بخش اول رگرسیون خطی آماری و بخش دوم یک فیلتر کالمن با بردار خطای حالت می‌باشد. روش پیشنهادی در مقایسه با روش جدید ترکیبی TLNF/UK در مسیرهای حرکت دایره‌ای، مستطیلی و Zشکل که همراه با نویز است، آزمایش شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهند که روش پیشنهادی قادر به دستیابی به دقت موقعیت‌یابی بهتری بوده و همچنین مشاهده می‌شود که خطاهای تخمین در روش پیشنهادی کمتر است و توانسته دقت تخمین را نسبت به روش ترکیبی TLNF/UK افزایش دهد.http://ijece.org/ar/Article/Download/32504

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Covert Communication Using Jointly Spread Spectrum and Artificial Noiseمخابرات پنهان ترکیبی با استفاده از روش طیف گسترده و اختلال کمک کننده5058fa مرتضی شفیعی نیستانکدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ایمان کاظمیدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر000000016360183X2023916Covert Communication technique is developed for LPD communication in military and civil applications. Artificial Noise (AN) is the method to confuse eavesdropper and assure data transmission. But, generating AN in wide range of frequencies and times is very challenging. Furthermore, it reveals the transmitter or challenges it for synchronization to confuse eavesdropper about environmental noise. This paper proposes a method based on Spread Spectrum as well as self-jamming as AN to solve the problems. By spreading the spectrum, we can generate AN in wide range of frequencies and times, at low power and cost-effective manner. Consequently, there is no need to synchronization. Simulation and numerical results indicate, partial band jammer, effectively confuse the eavesdropper by 1.8 dB margin at JSR = -5 dB. In the situations, transmitter and receiver may communicate at BER = 10^-3 for Eb/N > 8.3 dB. The paper simulates the proposed method for various types of jamming and reports the results where, multitone jamming is rejected for this application as artificial noise. Single-tone jammer also can confuse the eavesdropper by 2.6 dB margin at JSR = -5 dB and TRX communications quality equal to BER = 10-3 for Eb/N > 10.9 dBمخابره پنهان با هدف برقراری ارتباط LPD به سرعت در مخابرات تجاری و نظامی در حال توسعه می باشد. یکی از روشهای رایج برای این منظور استفاده از نویز مصنوعی است. اما ایجاد نویز مصنوعی در طیف فرکانسی یا بازه زمانی وسیع، چالشی مهم خواهد بود. همچنین برقراری همزمانی دقیق نویز مصنوعی به گونه ای که نویز محیط را شبیه سازی کند، بسیار دشوار می باشد. در این مقاله با استفاده از طیف گسترده به همراه نویز مصنوعی، روشی ترکیبی برای برقراری مخابره پنهان با رفع مشکلات فوق پیشنهاد داده ایم. گسترش طیف سیگنال ارسالی، ایجاد نویز مصنوعی با سطح توان و هزینه پایین و دائمی را امکانپذیر کرده و نیازی به برقراری همزمانی نیز نخواهد بود. نتایج نشان می دهد در شرایط JSR = -5 dB، استفاده از نویز مصنوعی باند جزئی، حاشیه اطمینان 1/8 dB و کیفیت قابل قبول مخابره را نتیجه خواهد داد. بررسی برای سایر انواع اختلال نشان میدهد غیر از اختلال چندتون امکان استفاده از انواع نویز مصنوعی برای روش پیشنهادی وجود دارد. به عنوان مثال اختلال تک تون نیز با ایجاد 2/6 dB حاشیه اطمینان، مخابره قابل قبول را ایجاد خواهد کرد.http://ijece.org/ar/Article/Download/44066

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Detection of Quantized Sparse Signals Using Locally Most Power Full Detector in Wireless Sensor NetworkSآشکارسازی سیگنال‌های تنک کوانتیزه‌شده با استفاده از آشکارساز بهینه محلی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم5966faعبدالرضامحمدیدانشكده مهندسی، گروه مهندسی برق، دانشگاه بجنوردامین جاجرمیدانشكده مهندسی، گروه مهندسی برق، دانشگاه بجنورد202344This paper addresses the problem of distributed detection of stochastic sparse signals in a wireless sensor network. Observations/local likelihood ratios in each sensor node are quantized into 1-bit and sent to a fusion center (FC) through non-ideal channels. At the FC, we propose two sub-optimal detectors after that the data are fused based on the locally most powerful test (LMPT). We obtain the quantization threshold for each sensor node via an asymptotic analysis of the performance of the detector. It is realized that the quantization threshold depends on the bit error probability of the channels between the sensor nodes and the FC. Simulation results are carried out to confirm our theoretical analysis and to depict the performance of the proposed detectors.در این مقاله، مسئله آشکارسازی توزیعی سیگنال‌های تنک را در یک شبکه حسگر بی‌سیم بررسی می‌کنیم. دو سناریو در نظر می‌گیریم؛ در سناریوی اول، حسگرها مشاهدات خود و در سناریوی دوم نسبت درست‌نمایی را به یک بیت کوانتیزه‌کرده و از طریق کانال کنترل غیرایده‌آل به مرکز ادغام ارسال می‌کنند. در مرکز ادغام با استفاده از روش قوی‌ترین آزمون محلی، دو آشکارساز پیشنهاد می‌دهیم و همچنین با استفاده از تحلیل مجانبی آشکارسازهای پیشنهادی، سطوح آستانه کوانتیزاسیون بهینه برای هر حسگر را تعیین می‌کنیم. با توجه به روابط به‌دست‌آمده می‌بینیم که سطوح کوانتیزاسیون برای هر حسگر به کیفیت کانال کنترل آن حسگر بستگی دارد. نهایتاً برای بررسی عملکرد آشکارسازهای پیشنهادی از شبیه‌سازی استفاده می‌شود که شبیه‌سازی‌های انجام‌شده نتایج تئوری را تأیید می‌کنند.http://ijece.org/ar/Article/Download/41771

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Optimal Power Allocation for Maximizing Secrecy Rate in Physical Layer Security Using Frequency Diverse Array Directional Modulation and Artificial Noiseتخصیص توان بهینه با هدف بیشینه‌کردن نرخ محرمانگی در امنیت لایه فیزیکی به کمک مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی و نویز مصنوعی6775faمهدیطیب مسعودمجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشترحسینخالقیمجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک اشتر2023926The directional modulation is a prominent and practical technique for enhancing the physical layer security in modern communication systems. In this method, the message signal is modulated by an array of antennas and transmitted in a specific direction to the legitimate receiver, such that in other directions, the signal is destroyed and not receivable by eavesdroppers. By incorporating random frequency diverse array directional modulation, secure communication can be achieved in both angular and distance dimensions for the legitimate receiver. However, when the eavesdropper is located near the legitimate receiver, the confidentiality performance of this solution significantly deteriorates. To address this issue, this paper proposes a novel approach that combines artificial noise with random frequency diverse array directional modulation and optimizes power allocation to attain the maximum secrecy rate. Simulation results demonstrate that our proposed approach improves the secrecy rate of the physical layer security by at least one bit per second per hertz compared to the method without artificial noise, and by at least two bits per second per hertz compared to the phased array directional modulation.استفاده از مدولاسیون جهتی یکی از راهکارهای مطرح و کاربردی برای تأمین امنیت لایه فیزیکی در سیستم‌های مخابراتی مدرن است. در این روش، سیگنال پیام توسط آرایه‌ای از المان‌های آنتن مدوله شده و در یک جهت مشخص برای گیرنده قانونی ارسال می‌گردد؛ به‌گونه‌ای که در سایر جهت‌ها منظومه سیگنال تخریب شده و توسط شنودگر قابل دریافت نیست. با استفاده از مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی تصادفی می‌توان مخابره امنی را در دو بعد زاویه و فاصله برای گیرنده قانونی فراهم آورد. علاوه بر عملکرد مناسب این روش در مواقعی که شنودگر در محدوده نزدیک به گیرنده قانونی قرار دارد، عملکرد محرمانگی به‌شدت افت پیدا می‌کند که این مشکل را می‌توان با استفاده از نویز مصنوعی ‌بهبود داد. در این مقاله، شیوه جدیدی برای بهبود امنیت لایه فیزیکی با به‌کارگیری نویز مصنوعی به همراه مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانس تصادفی و تخصیص توان بهینه برای دستیابی به بیشینه نرخ محرمانگی پیشنهاد می‌شود. نتایج شبیه‌سازی بیانگر بهبود نرخ محرمانگی امنیت لایه فیزیکی به میزان حداقل یک بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش عدم استفاده از نویز مصنوعی و حداقل دو بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه فازی است.http://ijece.org/ar/Article/Download/44177

مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوریفصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران16823745221202462Temperature Sensor Based on Terahertz Plasmonic Slot Waveguide Coupled with a Resonatorحسگر دما بر اساس موجبر شکافی پلاسمونی تراهرتز تزویج‌شده به تشدیدگر7682fa علیرضادولت آبادیدانشكده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت ‏الله بروجردی2023419In this paper, the performance of a temperature sensor based on plasmonic structure including a slot waveguide coupled with a stub resonator has been investigated. The results have been attained based on the dependency of dispersion equation, and so, the resonance frequency of the stub, to electric permittivity of the constructing material of the structure, InSb, which is also dependent to the ambient temperature. The design of the structure has been carried out for frequencies in terahertz spectra. The simulation results confirm an approximate linear relation between the resonance frequencies and ambient temperature, between 260-350 Kelvin. Also, a criterion has been assigned for evaluation the sensitivity and the performance temperature span of the proposed sensor. The calculated sensitivity is about 1×10-10 Kelvin per Hertz in the mentioned temperature interval. The sensor measurement resolution depends on the frequency resolution of the detection system. This simple sensor can be utilized in various chemical and bio systems.در این مقاله، عملکرد یک حسگر دما بر اساس ساختار پلاسمونی شامل یک موجبر شکافی تزویج‌شده به یک تشدیدگر بررسی شده است. نتایج بر اساس وابستگی معادله پاشندگی ساختار و در نتیجه فرکانس تشدید تشدیدگر به ضریب گذردهی الکتریکی ماده سازنده ساختار یعنی ایندیم اَنتیموناید به‏دست آمده که ضریب گذردهی یادشده هم به دمای محیط وابسته است. طراحی ساختار برای بخشی از فرکانس‏های طیف تراهرتز انجام شده و نتایج شبیه‏سازی، بیانگر رابطه‏ای تقریباً خطی بین فرکانس‏های تشدید و دمای محیط در بازه دمایی 260 تا 350 درجه کلوین است. همچنین معیاری برای بررسی حساسیت و بازه دمایی عملکردی حسگر ارائه‌‌شده بیان گردیده است. حساسیت این حسگر در بازه دمایی ذکرشده به میزان 10-10× 1 درجه کلوین بر هرتز محاسبه شده و حد تفکیک اندازه‏گیری دمای آن به حد تفکیک اندازه‏گیری فرکانس سامانه آشکارساز وابسته است. این حسگر با ساختار ساده خود می‏تواند در سامانه‏های متعدد شیمیایی و زیستی به‏کار گرفته شود.http://ijece.org/ar/Article/Download/41936