Skip to main content
SUPERVISOR
Yadollah Zakeri hoseinabadi,Farid Sheikholeslam,Jafar Ghaisari
یداله ذاکری حسین ابادی (استاد راهنما) فرید شیخ الاسلام (استاد مشاور) جعفر قیصری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahnaz Hashemi
مهناز هاشمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Identification and Compensation for Capacitive Pressure Sensor based on Support Vector Regression using Particle Swarm Optimization
Sensors are widely used in industrial processes, automobiles, robotics, and other systems to monitor and control the system behaviors. Capacitive Sensors, because of their high sensitivity and low power consumption are extensively used in various applications to measure pressure, force, position, speed, acceleration, liquid level, dielectric properties and flow of material. Usually, the drawback of all sensors is that, their response characteristics are influenced by the disturbing environmental parameters, e.g. temperature, humidity and pollution. For example, in the case of Capacitive Pressure Sensor (CPS) its response depends not only on the applied pressure but also on the environmental temperature. This problem becomes severe, especially when the capacitive sensor is operated in a harsh environment where temperature variation is large. Usually, an exact mathematical model of a sensor to show the relationship between the environmental parameters and the sensor output is not analytically available. Furthermore, since most sensors exhibit some degrees of nonlinear response characteristics, and the environmental parameters influence the sensor behavior nonlinearly, the problem of obtaining an accurate sensor model becomes more complex. The main objective of this research is to design an identifier and also a compensator for CPS regarding to variation of the environmental temperature. Firstly, the identifier and compensator are designed based on Support Vector Machine for Regression (SVR) and the simulation and experimental results are depicted with two kernels which are gaussian and polynomial kernels. Results show the satisfactory performance of the proposed identifier and compensator. Then, to improve the accuracy and performance of the proposed method, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is applied to optimize the parameters of SVR. Additionally, in comparison with the result of identification and compensation based on SVR, the result of the hybrid SVR-PSO show better performance. Finally, another identifier and compensator are designed based on the two most prominent neural networks. The simulation and experimental results are shown. Comparing all the proposed and mentioned methods illustrate that the results of hybrid SVR-PSO with Gaussian kernel have the best performance in identification and compensation of CPS sensor. Key words: Capacitive Pressure Sensor (CPS), Support Vector Regression, Identification, Compensation, Particle Swarm Optimization, Neural Network.
امروزه انواع سنسور های خازنی در صنعت کاربرد های گسترده ای دارند. از جمله سنسور های خازنی برای اندازه گیری فشار، سنسور های فشارسنج می باشند که به دلیل حساسیت و دقت بالا و هزینه کم, مورد علاقه سازندگان و کاربران سیستم های کنترل و ابزار دقیق می باشند. در این سنسور مقدار ظرفیت خازن متناسب با مقدار فشار اعمالی در ورودی تغییر می کند. عیب اصلی این سنسور وابستگی شدید مقدار خروجی به تغییرات دمایی محیط کار سنسور می باشد. در واقع تأثیر دما بر مقدار خروجی بصورت نویز و اختلال در اندازه گیری ظاهر می شود و باعث بروز خطا در تعیین مقدار واقعی فشار و در نتیجه خطا در عملکرد و کارایی کل سیستم کنترل و تصمیم ساز می شود. لذا شناسایی رفتار سنسور با در نظر گرفتن شرایط محیطی برای درک چگونگی و میزان تأثیر دما در خروجی سنسور و جبران سازی تأثیر عوامل محیطی بر خروجی، برای بهبود و ارتقاء کیفیت اندازه گیری ضروری و مفید می باشد. شناسایی و مدلسازی مبتنی بر داده های ورودی- خروجی کاربرد فراوانی در سیستم های کنترلی و ابزار دقیق دارد. مسأله شناسایی برای سیستم های خطی تقریباً حل شده است اما روش تضمین شده و کاملی برای سیستم های غیر خطی وجود ندارد. از آنجا که سیستم داخلی سنسور اختلاف فشار سنج هم غیرخطی است، روش دقیقی برای آن هم ارائه نشده است. در این پایان نامه در ابتدا از طریق ماشین بردار پشتیبان و با استفاده از داده های بدست آمده از دستگاه تست ساخته شده، سنسور اختلاف فشارسنج مدلسازی می شود و سپس با استفاده از روش مدل معکوس خروجی سنسور جبران خواهد شد، بطوریکه خروجی سنسور فقط به ورودی فشار وابستگی دارد و هیچ وابستگی به دما و دیگر شرایط محیطی ندارد و همچنین نتایج شبیه سازی برای تأیید کارایی روش ارائه شده نشان داده خواهد شد و از آنجا که کارایی ماشین های بردار پشتیبان، به نوع کرنل و پارامتر مربوط به کرنل و پارامترهای دیگر ماشین بردار پشتیبان وابستگی شدید دارد، برای بهینه سازی این پارامتر ها الگوریتم Particle Swarm Optimization (PSO) ارائه خواهد شد و توسط شبیه سازی ها کارایی این روش تایید خواهد شد. همچنین نتایج شناسایی و جبرانسازی با استفاده از شبکه های عصبی نیز انجام شده و در نهایت نتایج بدست آمده مقایسه می شود. ماشین بردار پشتیبان ابزار بسیار قوی تر و سریعتری در زمینه تخمین و شناسایی نسبت به شبکه های عصبی است و همچنین مشکلات شبکه های عصبی مانند تعیین ساختار شبکه و تعداد لایه ها و نرون های هر لایه و قرار گرفتن در مینیمم محلی را ندارد، و نتایج شبیه سازی حاصل از کاربرد ماشین بردار پشتیبان برای شناسایی و جبران سازی،کارایی و کیفیت ماشین های بردار پشتیبان را تأیید می کند. کلمات کلیدی: سنسور اختلاف فشار خازنی- شناسایی- جبران کننده هوشمند - ماشین بردار پشتیبان- شبکه های عصبی - الگوریتم بهینه سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی