در سال های اخیر، حوزه روباتیک سیر تكاملی را آغاز كرده است كه مبتنی بر نیازهای كاربران می باشد. تقاضای صنعت برای زمان های پاسخ سریعتر و مصرف انرژی كمتر، طراحان روبات را بر آن داشته تا اصلاحات بنیادی را در طراحی بازوهای روبات صورت دهند. با كاربرد مواد سبك وزن تر و بازسازی پیكربندی فیزیكی روبات، بازوها به مرور بلندتر و نازكتر شدند و اهداف آنها مبنی بر سرعت بالا، شتاب گیری سریع و مصرف انرژی كمتر تحقق یافت. این بازوهای انعطاف پذیر حوزه تحقیقاتی کاملا جدیدی را در زمینه طراحی و كنترل  بازوی ربات با درجه دقت قابل قبول گشوده اند ]1[.

برای بازوی روباتیک صلب، كنترل مسیر نوك دست، معادل كنترل محرك حالت صلب (انعطاف ناپذیر) است. اما برای كنترل مطلوب بازوی انعطاف پذیر، كنترل مطمئن تری از حالات انعطاف ناپذیر لازم است تا ارتعاشات اجتناب ناپذیر و بدون محدودیت در آن مد نظر قرار گیرند. در نتیجه، ردگیری دقیق روبات با بازوی انعطاف پذیر مسئله ای بحث برانگیز شناخته می شود. این را هم باید در نظر گرفت که همواره صلبیت بازوها، یک فرض ایده آل است و با افزایش نسبت بار به وزن بازو، سرعت حرکت و پهنای باند کنترل ممکن است از این صلبیت کاسته شود ]15[.

این درست است که این بازوها به علت سبک بودن و کاهش اینرسی دارای عملکرد سریع تری نسبت به بازوهای صلب هستند و به گشتاور کمتری برای حرکت نیاز دارند و این خود باعث کاهش مصرف انرزی الکتریکی می شود و اقتصادی تر است ]1[. ولی از دیدگاه مدلسازی، طبیعت توزیع یافته دینامیک این بازوها واستعداد طبیعی انعطاف پذیری، امکان اینکه بتوان مدل دقیقی با بعد معین بدست آورد، را غیر ممکن می سازد و علاوه بر این به علت ایجاد نوسانات ناشی از کاهش صلبیت در حرکت، کنترل دقیق مسیر حرکت بسیار مشکل می شود ]3[.

2-1- ویژگی های مدل سیستم

از دیدگاه مدلسازی، طبیعت توزیع یافته دینامیک این بازوها واستعداد طبیعی انعطاف پذیری ساختمان، امکان اینکه بتوان مدل دقیقی با بعد معین بدست آورد، را غیر ممکن می سازد. در نتیجه مدلی غیرخطی، متغیر با زمان و با مرتبه بالا ( از نظر تئوری بی نهایت ) خواهیم داشت ]3[.

از اینها گذشته، به علت کمتر بودن تعداد محرکها نسبت به درجات آزادی سیستم، سیستم کنترل زیر فعال^[2]  خواهد بود که خود محدودیت های زیادی را بر آنچه که از طریق  کنترل  کردن می توان به آن دست یافت، ایجاد می کند. زیرا با تنها یک ورودی باید بتوانیم جابجایی زاویه ای بازو را به نحوی کنترل کنیم که میزان نوسانات انتهای بازو میرا شود ]3[.

3-1- چرا کنترل هوشمند

سیستم های مکانیکی که به صورت نرم افزاری شبیه سازی شده اند، معمولاً ویژگی های اجزای صلب را نشان می دهند، در حالی که، در واقعیت محرکها، بازوها و مفصل ها، به دلیل اینکه صلب مطلق نیستند، نسبت به آنچه که به صورت تئوری بدست می آید، تاحدودی کاهش در عملکرد کنترل را نشان می دهند. استفاده از یک سیستم

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 کنترل خاص ، یکی از راه های حل این مشکل است ]5[.

از طرفی، توصیف دقیق دینامیک یک سیستم غیر صلب، به خاطر ویژگی خاص مدل سیستم، مثل غیر خطی بودن، مرتبه بالا و متغیر با زمان بودن معادلات مدل سیستم ، کار بسیار پیچیده ای است ]5[.

مدل های تخمین زده شده توسط روش های معمول ریاضی مثل معادلات دیفرانسیلی نیوتن–اویلر یا لاگرانژ-اویلر، نیاز به ظرفیت محاسباتی بالا و اطلاعات از پیش تعیین شده در مورد پارامترهای سیستم دارد که استفاده کاربردی از آنها را در سیستم های کنترل محدود می کند. بنابراین وجود نا معینی های دینامیک سیستم، مهمترین فاکتوری است که استفاده از روش های کنترل کلاسیک را برای تحلیل سیستم های کنترل غیر صلب نامناسب می کند ]5[.

تحلیل مقالاتی که به کنترل سیستم های انعطاف پذیر با روش های هوشمند از طریق شبکه عصبی پرداخته اند ، نشان از نتیجه مطلوب کنترل کننده های عصبی با آموزش بهنگام^[3]، برای غلبه بر مشکل نامعینی و وابسته به زمان بودن دینامیک سیستم ، دارد. نگاشت غیرخطی، طبیعت تطبیقی^[4] و توانایی برخورد با عدم قطعیت ها، در شبکه های عصبی آنها را ابزار توانمندی برای کنترل بازوی انعطاف پذیر ساخته است ]4[.

استفاده کاربردی از تئوری مجموعه های فازی در کنترل سازه های انعطاف پذیر نیز روز به روز علاقمندان بیشتری پیدا می کند. کنترل کننده های فازی، بستری ساده و مقاوم^[5] برای ایجاد قوانین کنترلی غیرخطی می باشند که توانایی اصلاح نامعینی و بی دقتی را هم دارند. چنانچه توصیف زبانی^[6] از کنترل موجود باشد یا بتوان ایجاد کرد، کنترل کننده های فازی می توانند بدون مدل ریاضی سیستم طراحی شوند و پیاده سازی براساس توصیف زبانی هم به صورت تئوری و هم به صورت عملی ممکن است. بنابراین منطق فازی می تواند ابزار مناسبی برای کنترل سیستم هایی مانند بازوی انعطاف پذیر باشد که مدل ریاضی دقیقی ندارند ]8[.

[1] Model-free

[2] If-Then Rules

[3] Online

[4] Adaptive

[5] Robust

[6] Linguistic Description

[1] Non-collocated

[2] Under Actuated

امروزه لوله­ های خمیده کاربرد بسیار گسترده­ای در صنایعی نظیر هواپیماسازی، خودرو، نفت و گاز، اسباب و اثاثیه منزل، سازه ­های مکانیکی و غیره جهت انتقال سیال، سازه بدنه و غیره دارد. قطعات لوله­ای از نسبت استحکام به وزن بالایی برخوردار هستند و به همین دلیل در صنایع به صورت وسیعی به کار گرفته می­شوند. در شکل (‏1‑1) چند نمونه از کاربردهای قطعات خم لوله نشان داده شده است.

در گذشته انجام عملیات خم­کاری لوله یک هنر تلقی می­شد و نوعا توسط افراد ماهر و با تجربه صورت می­گرفت. در چند دهه اخیر تحقیقات گسترده­ای در خم­کاری لوله­ها به منظور ایجاد دانش پایه در این زمینه صورت گرفته است. به کمک کارهای تجربی، تحلیل­های تئوری و شبیه­سازی عددی درک بهتری از نحوه تغییر شکل لوله در حین خم­کاری فراهم شده است.

روش­های مختلفی جهت خم­کاری لوله­ها وجود دارد. هر یک از این روش­ها با توجه به نوع و کیفیت خمی که می­توان تولید کرد دارای کاربردها و محدودیت­هایی می­باشند. انواع روش­های خم­کاری لوله شامل خم­کاری برشی^[1]، خم­کاری کششی دورانی^[2]، خم­کاری تحت فشار^[3]، خم­کاری کوبه­ای^[4]، خم­کاری فشاری^[5]، خم­کاری غلتکی^[6] و خم­کاری به روش هیدروفرمینگ^[7] می­باشند. انتخاب روش خم­کاری بستگی به کیفیت خم، تعداد تولید، جنس لوله، شعاع نسبی خم (R/D)، قطر نسبی لوله (D/t) و دقت مورد انتظار دارد که در آن ها D قطر خارجی، t ضخامت و R شعاع خط مرکزی خم می­باشد]2[. در موتور هواپیماها، قطعات لوله­ای با شعاع خم کوچک با استحکام بالا به صورت فراوان به کار گرفته می­شوند. شعاع خم این قطعات لوله­ای در برخی موارد در حدود قطر خارجی آن­ها می­باشد که در بسیاری از موارد تولید آن­ها با روش­های رایج خم­کاری لوله­ها مشکل است. در این موارد لازم است روش­های جدیدی جهت تولید خم با کیفیت مطلوب مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این روش­ها، خم­کاری به روش هیدروفرمینگ است که در آن خم­کاری تحت فشار داخلی سیال انجام می­گیرد. این روش در مقایسه با سایر روش­های خم­کاری لوله­ها دارای مزایایی مانند دقت بالا، تولید خم با کیفیت خوب و کمترین تغییرات ضخامت دیواره، بهبود مقاومت و سختی، کاهش ضایعات و کاهش هزینه با توجه به کاهش نیروی کار، تجهیزات و مصرف انرژی می­باشد]3[.

2-1- تعریف ها و پارامترهای خم کاری

در شکل (‏1‑2) پارامترهای خم­کاری لوله نشان داده شده است. هر یک از این پارامترها را می­توان به صورت زیر تعریف نمود ]4[.

– سطح خمش: سطحی که از شعاع خط مرکزی لوله (شعاع خم) عبور می­ کند و عمود بر جهت چرخش خم می­باشد.

– خط مرکزی لوله (CL): خط ممتدی که هر نقطه واقع در مرکز سطح مقطع لوله را به هم وصل می­ کند.

– دیواره خارجی خم[1]: کمان/لبه بیرونی خم می­باشد.

– دیواره داخلی خم[2]: کمان/لبه داخلی خم می­باشد.

شعاع خط مرکزی (CLR): فاصله بین مرکز چرخش خم و خط مرکزی لوله می­باشد که شعاع خم نیز نامیده می­ شود. در صنعت خم­کاری معمولا شعاع خم بر حسب ضریبی از قطر خارجی لوله (OD) و به صورت mD بیان می­ شود.

– انحنای خم: عکس شعاع خط مرکزی را انحنای خم می­گویند.

– قطر لوله: هرگاه قطر لوله به تنهایی به کار می­رود منظور قطر خارجی می­باشد.

3-1- روش های خم کاری لوله

روش­های زیادی برای خم­کاری لوله وجود دارد. در این بخش در مورد برخی از روش­های خم­کاری لوله­ها بحث خواهد شد. هر یک از این روش­ ها دارای کاربردها و محدودیت­هایی از لحاظ نوع خم، حداکثر زاویه خمی که می ­تواند ایجاد کند، هزینه­ های تولید و کیفیت خم می­ باشد. در ادامه به روش­های مختلف خم­کاری اشاره شده است.

1-3-1- خم­کاری هیدروفرمینگ 

خم­کاری به روش هیدروفرمینگ از جمله روش­های خم­کاری است که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. از جمله مزیت­های این روش امکان تولید خم­های کوچک حتی کمتر از  قطر خارجی لوله، تولید خم با تغییرات ضخامت کم و تغییر سطح مقطع (بیضی شدن) ناچیز می­باشد. قطعات خم­کاری که در موتور هواپیماها و سفینه­های فضایی بکار می­روند باید هم فضای کمی اشغال کنند و هم از کیفیت و استحکام بالایی برخوردار باشند. برای اینکه این قطعات فضای کمی اشغال کنند لازم است که خم­کاری با شعاع کوچک انجام شود. برای دست­یابی به کیفیت و استحکام مناسب باید از یک روش خم­کاری مناسب استفاده کرد. با خم­کاری به روش هیدروفرمینگ می­توان خم­هایی که این ویژگی­ها را دارند تولید نمود]3[.

پروفیل خم مورد استفاده در قالب خم­کاری هیدروفرمینگ، پروفیل خمی مشابه با شکل نهایی خم مورد نظر است که در آن فشار سیال به سطح داخلی لوله اعمال می­ شود و سبب می­ شود که لوله بطور کامل شکل پروفیل خم قالب را به خود بگیرد. در شکل (‏1‑3) شماتیک این فرایند مشاهده می­ شود.

در این روش، ابتدا لوله داخل قالب قرار داده می­ شود. سپس با اعمال سیال در محفظه لوله، فشار سیال سبب شکل گیری بهتر لوله در داخل قالب می­ شود.

2-3-1- خمکاری فشاری

خم­کاری فشاری بیشتر برای تولید خم­های با شعاع کم در لوله­های جدار نازک استفاده می­ شود. از جمله مزیت­های این روش امکان تولید خم­های کوچک در حدود قطر خارجی لوله، تولید خم با تغییرات ضخامت کم، تغییر سطح مقطع (بیضی شدن) کم و تجهیزات ارزان­تر در مقایسه با سایر روش­های خم­کاری لوله می­باشد.

  در روش خم­کاری فشاری ابتدا مندرل لاستیکی در داخل لوله قرار داده می­ شود. سپس مجموعه لوله و مندرل در داخل راهنمای لوله قرار گرفته و توسط سنبه جلویی به مندرل فشار وارد می­ شود. این فشار تا پایان عملیات خم­کاری ثابت باقی می­ماند. فشار وارد شده به مندرل موجب افزایش قطر آن می­گردد و در نتیجه به سطح داخلی لوله فشار اعمال می­ شود. در انتها لوله و مندرل توسط سنبه به داخل قالب رانده می­شوند و در نتیجه لوله شکل پروفیل را به خود می­گیرد. بعد از خم­کاری، فشار از روی مندرل برداشته می­ شود و دو کفه قالب باز شده و لوله و مندرل از داخل قالب خارج می­شوند.

پارامترهای تاثیر گذار بر شکل نهایی لوله شامل فشار داخلی، شرایط اصطکاکی بین لوله و قالب و نیز بین لوله و مندرل، شکل اولیه لوله، ابعاد و خواص مکانیکی لوله،

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 سرعت سنبه و غیره می­باشد. انتخاب مناسب هر یک از این پارامترها در کیفیت خم تولید شده موثر خواهد بود. در شکل (‏1‑4) شماتیک این فرایند مشاهده می­ شود ]7[.

استفاده از روش­های خم­کاری فشاری در مواردی که تعداد تولید پایین باشد بسیار سودمند می­باشد زیرا با هزینه کم می­توان تجهیزات خم­کاری آن را تولید کرد و علاوه بر این دقت قطعات خم­کاری در این روش بالا می­باشد. بنابراین می­توان نتیجه گرفت برای تولید خم (بویژه خم­های با شعاع کوچک) در تعداد کم و با دقت، مناسب­ترین گزینه روش خم­کاری فشاری می­باشد.

روش خم­کاری فشاری برای خم­های با زاویه بین 15 تا 120 درجه، شعاع­های خم از 20 تا 160 میلی­متر و ضخامت لوله در حدود 5/0 تا 2 میلی­متر مناسب می­باشد ]8[.

3-3-1- خم­کاری کششی دورانی

خم­کاری کششی دورانی یکی از روش­های بسیار رایج خم­کاری لوله و پروفیل می­باشد که روی ماشین­های خم­کاری کششی دورانی انجام می­ شود. این ماشین­ها با نیروی هیدرولیکی، پنوماتیکی یا مکانیکی الکتریکی کار می­ کنند و ممکن است به صورت دستی یا ماشین کنترل عددی[1] کنترل شوند. اجزای اصلی قالب شامل قالب خم[2]، قالب فشاری[3]، قالب نگهدارنده[4]، قالب جاروب کن[5] و مندرل[6] می­باشند. تمامی این اجزا در شکل (1-5) نشان داده شده است.

در روش خم­کاری کششی دورانی، لوله از یک انتها توسط گیره به قالب دورانی مقید می­ شود. سپس توسط یک بازویی، مندرل به درون لوله هدایت می­ شود. با چرخش قالب دورانی، لوله روی قالب فشاری کشیده شده و به داخل قالب خم هدایت می­ شود. چرخش قالب دورانی به اندازه­ای است که زاویه خم مورد نظر در لوله ایجاد می­ شود. قالب فشاری می ­تواند ثابت یا متحرک باشد و در صورت متحرک بودن توسط یک جک به سمت جلو  یا به سمت عقب حرکت می­ کند. سطوح گیره را به صورت آج­دار می­سازند تا بیشترین اصطکاک را به منظور محکم گرفتن لوله فراهم آورد. سطوح قالب فشاری، مندرل و قالب جاروب کن باید کاملا پرداخت باشند چون موقع خمکاری در تماس با سطح لوله حرکت می­ کنند. شکل (‏1‑5) شماتیک روش خم­کاری کششی را نشان می دهد.

در روش خم­کاری کششی دورانی، قالب فشاری با ایجاد فشار به لوله در شعاع بیرونی خم، از نازک شدن بیش از حد لوله جلوگیری می­ کند. این عمل، در خم­کاری با زاویه خم بزرگ و شعاع خم کوچک بسیار مفید خواهد بود. مندرل همراه با قالب جاروب کن برای جلوگیری از چین خوردگی و خراب شدن سطح مقطع لوله ممکن استفاده شود ولی استفاده از مندرل در حد امکان باید پرهیز شود زیرا هزینه های تولید را افزایش می­دهد.

در این روش امکان کنترل جریان ماده وجود دارد. بنابراین می­توان از آن برای خم­کاری لوله­های جدار نازک و شعاع خم های کوچک استفاده نمود. برای ضخامت­های کمتر از 4/0 میلی­متر نباید از این روش استفاده نمود زیرا ابزار بندی در این حالت بسیار پیچیده خواهد بود ]4[.

[1] Computer Numerical control

[2] Bend Die

[3] Pressur Die

[4] Clamp Die

[5] Wiper Die  

[6] Mandrel  

[1] Urethane Rubber

[2] Cast Epoxy Resin

[3] Natural Rubber

[4] Synthetic Rubber

[1] Extrados

[2] Interados

[1] Shear Bending  

[2] Rotary Draw Bending

[3] Pressure Bending

[4] Ram Bending

[5] Push Bending

[6] Roll Bending

[7] Hydro Bending

در یک ربات دو پا سه حالت اصلی حرکت دینامیکی شامل قدم زدن، دویدن و پریدن  قابل دستیابی است. اما معمولاً اکثر ربات های  دو پای موجود، فقط در یک حالت می توانند حرکت کنند و تعداد اندکی  توانایی حرکت در دو حالت یا بیشتر را دارند.

در حالت کلی یک سیستم حرکتی ربات دو پا شامل اعضایی می باشد که با مفاصل فعال به هم وصل شده اند. پیچیدگی سیستم بستگی به تعداد درجه آزادی و و ساختار پا ها و اندام های فوقانی دارد. طراحی ربات های دو پا  توسط انسان تا حد بسیار زیادی تحت تاثیر قرار گرفته و بر گرفته از  پیچیدگی و چند بعدی بودن حرکت خود انسان  دوپا می باشد. بنابراین، بسیاری از مدل ها و ماشین آلات پیشرفته شباهت زیادی به بدن انسان دارند.

از سوی دیگر، حرکت راه رفتن بستگی به فاصله نسبی بین دو پا ی ربات دارد. همچنین، راه رفتن شامل دو الگو راه رفتن استاتیک و پویا در قدم زدن است. در راه رفتن استاتیک، ربات دوپا دارای پاهای بزرگ بوده و تعادلش را به وسیله  قرار دادن مرکز جرمش در گستره ای که پاهایش تحمل و پشتیبانی می کنند حفظ می کند.

این نوع راه رفتن  معمولا آهسته است. در مقابل پیاده روی استاتیک، پیاده روی پویا یا دینامیک از قدم زدن برای حفظ تعادل و برقراری پایداریش استفاده می کند. اما کنترل کردنش سخت تر از کنترل در حالت استاتیک می باشد. الگوی قدم زدن پویا خیلی سریع تر از قدم زدن استاتیک می باشد.

2-1- مدل ساده ربات دو پای پنج اتصال

در شکل زیر یک مدل دینامیکی ربات دو پا با پنج درجه ی آزادی را ملاحظه می کنیم.

مختصات مفاصل و سرعت های مفاصل عبارتند از:

q = [q₁ ,…,q_n ]                                                                                                          1-1

q̇ = [q̇₁ ,…,q̇_n ]                                                                                                              1- 2 

در این مدل  n برابر 5 می باشد.

O_i نشان دهنده مفصل i است. در این مدل i برابر 6 می باشد.

با بهره گرفتن از فرمول لاگرانژ، معادله دینامیکی حرکت، با توجه به استفاده از لاگرانژ در ضرایب در معادله زیر نوشته شده است.

Qi بیان کننده ی گشتاور عمل کننده ی مفصل می باشد.

Jq^T   ماتریس ژاکوپین را نشان می دهد.

λ نشان دهنده ی نیروهای محدود کننده ای می باشد که به صورت نیروی واکنش زمین عمودی یا افقی هستند.

3-1- کنترل کننده منطق فازی

کنترل کننده منطق فازی یک علم اصول قردادی برای نمایش دادن، با مهارت انجام دادن (اداره کردن)، اجرا و تکمیل کردن  دانش اکتشافی و ابتکاری بشر برای چگونگی کنترل یک سیستم است.

در شکل 1-2 یک کنترل کننده ی فازی نشان داده شده است. در این شکل کنترل کننده ی فازی در یک سیستم حلقه بسته قرار گرفته است.

خروجی ها به وسیله ی y(t) نشان داده شده اند. و ورودی ها با u(t) مشخص شده اند. همچنین ورودی مرجع برای کنترلگر فازی به وسیله ی r(t) نشان داده شده است.

کنترلر فازی شامل چهار مؤلفه ی اصلی است:

1-   rule-baseیا قانون پایه، به کار گیری دانش، در قالب مجموعه ای از قوانین، برای دستیابی به بهترین راه کنترل سیستم است.

 2- مکانیسم استنتاج فازی قواعد کنترلی را به یک نگاشت از مجموعه های فازی در فضای ورودی به مجموعه های فازی در فضای خروجی بر اساس اصول منطق فازی تبدیل می کند. این مکانیسم ارزیابی می‌‌‌‌کند که کدام یک از قوانین کنترلی در زمان جاری یا فعلی مناسب می باشد و سپس تصمیم می گیرد کدام قانون باقی بماند. 

3- واسط کاربری fuzzification به سادگی ورودی­ ها را تغییر می دهد به طوری که می تواند قوانین را تفسیر و با قوانین پایه مقایسه کند. یک فازی ساز در ورودی متغیرها با مقادیر حقیقی را به یک مجموعه ی فازی تبدیل می کند.

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 

4- واسط کاربری defuzzification نتایج بدست آمده را به شکل ورودی ها در می آورد. به کلامی دیگر یک غیر فازی ساز است که یک مجموعه ی فازی را به یک متغیر با مقدار حقیقی در خروجی تبدیل می کند.

در واقع یک کنترل کننده ی فازی، تصمیم گیرنده ی مصنوعیی است که در زمان واقعی(real time) در یک سیستم حلقه بسته عمل می کند. کنترکننده ی فازی داده های خروجی y(t)را گرداوری می­ کند، و آن ها را با ورودی های مرجع مقایسه کرده و سپس تصمیم می گیرد که چه ورودی u(t) ای برای رسیدن به هدف ما مناسب است برای طراحی کردن کنترل کننده ی فازی مهندس کنترل باید در مورد چگونگی عملکرد تصمیم گیرنده ی مصنوعی در سیستم حلقه بسته اطلاعات لازم را جمع آوری کند. گاهی اوقات این اطلاعات می تواند از تصمیم گیرنده انسانی که وظیفه کنترل را انجام می دهد در حالی که در زمان های دیگر، مهندس کنترل می تواند دینامیک دستگاه را بفهمد و مجموعه ای از قوانین در مورد چگونگی کنترل سیستم را بدون کمک گرفتن از بیرون را تنظیم کند. این “قوانین” در واقع، می گویند: “اگر خروجی و ورودی مرجع به شیوه ای خاص رفتار کنند آنگاه ورودی باید برخی از مقادیر یا ارزشها  را در بر بگیرد”.

rule-base شامل مجموعه ی کاملی از قواعد “if-then” می باشد، و یک استراتژی استنتاجی انتخاب شده و سپس سیستم برای مشاهده ی مشخصات حلقه بسته آماده ی آزمایش کردن است.

4-1- بیان مسئله

کنترل کننده­ ربات معمولا برای عملکرد راه رفتن یا قدم زدن استاتیک، برنامه ریزی می شود، بنابراین برای دستیابی یه راه رفتن دینامیک (پویا) و رسیدن به عملکرد بهتر در خصوص سرعت باید کنترل کننده ارتقاء یابد.

5-1- هدف از این مطالعه

اهداف اصلی این پروژه مطالعه ی دو بعدی سیستم ربات دو پای پنج اتصال و طراحی چهار کنترل کننده­ منطق فازی برای کنترل کردن زاویه نیم تنه، ران ها و ساق های این ربات می باشد.

6-1- گستره کار

در این پروژه به مطالعه ی دو بعدی راه رفتن یک ربات دو پای پنج اتصال با در نظر گرفتن نیم تنه و زانوها می پردازیم. مچ پا در نظر گرفته نشده است.

سطحی که ربات بر روی آن راه می رود را به صورت دنباله ای از نقاط متصل به هم که یک خط راست را تشکیل می دهند تعریف می کنیم.

برهم کنش بین دوپا و زمین با بهره گرفتن از نیروهای خارجی که بر روی نوک پا در هنگام برخورد با زمین عمل می کنند مدل سازی شده است. این اجازه می دهد تا با بهره گرفتن از مدل دینامیکی هفت درجه ی آزادی، دینامیک سیستم را در همه ی موقعیت ها بررسی کنیم.

سیستم های کنترل PD است که در سال 2004 توسط Olli Haavisto و Hyotyniemi Heikki  از دانشگاه تکنولوژی هلسینکی برای کنترل زوایای نیم تنه، ران ها و ساق ها طراحی شده اند  کاملاً وقت گیر و پیچیده می باشند. به این دلیل که از چهار کنترل کننده برای کنترل چهار زاویه (زاویه ی نیم تنه، زاویه ی بین دو ران، زاویه ی ساق های چپ و راست) در هر یک از چهار مرحله ی راه رفتن(هر دو پا بر روی زمین، پای چپ بر روی زمین، پای راست بر روی زمین، نه پای چپ و نه پای راست روی زمین) استفاده می کند.

به این ترتیب، تعداد کل کنترل کننده ی PD  سیستم برابر شانزده  می شود.

در این پروژه، ما از سیگنال های خطا و تغییر در خطا  سیستم PD قبلی استفاده می کنیم تا بتوانیم تعداد کل کنترل کننده ها را به چهار کنترل کننده فازی به جای 16 کنترل کننده  PD کاهش دهیم.

در این مورد نیازی به دانستن راجع به مرحله ی راه رفتن و یا بازخورد آن نداریم. زیرا چرخه ی کامل خطا،  تغییر در خطا و سیگنال های کنترلی متناظر و مطابق آن ها با بهره گرفتن از MATLAB FIS Editor برای کنترل سیستم استفاده شده اند. در نهایت، یک مقایسه بین سیستم های فازی و سیستم PD انجام می شود و به بحث در مورد مزایا و معایب  استفاده از کنترل فازی در این قبیل سیستم ها پرداخته می شود.

7-1- نمای کلی از پایان نامه

این پایان نامه درپنج فصل سازماندهی شده است. محتویات آنها به شرح زیر است:

فصل 2، بررسی ادبیات مدل سازی و کنترل ربات دوپا به خصوص، با بهره گرفتن از تکنیک هوش مصنوعی. 

فصل3، در مورد مدل سازی ریاضی ربات دوپا پنج اتصال این پروژه می باشد. این فصل شامل مروری بر سیستم و استخراج مدل ریاضی از پویایی سیستم در فرم معادلات دیفرانسیل می باشد. همچنین، مدل های MATLAB استفاده شده برای شبیه سازی مورد بررسی قرار می گیرد.

فصل 4، شامل توصیف روش طراحی کنترل کننده فازی مرتبط با ربات دوپا پنج اتصال با بهره گرفتن از محیط Matlab / Simulink و ویرایشگر  MATLAB / FIS می باشد.همچنین در این فصل شبیه سازی و ارزیابی عملکرد انجام شده و مقایسه بین کنترل فازی و PD مورد بحث قرار گرفته است.

فصل 5، نتیجه گیری از کار انجام شده است و چند پیشنهاد برای کار در آینده ارائه شده است.

. 144

6-2: گزینش منطقۀ مدنظر. 144

الف. مشخصات منطقه و بررسی برخی بخشهای متأثر از سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی… 146

6-3: کلیات.. 146

6-4: منابع آب.. 148

6-4-1: آب‌های سطحی.. 148

6-4-2: آبهای زیرزمینی.. 149

6-5: طرحهای انتقال بین‌حوضه‌ایِ آب در استان.. 151

6-6: بررسی شاخص‌های اقتصادی و اجتماعی استان اصفهان.. 156

6-7: بررسی وضع موجود برخی زیربخش‌های کشاورزی استان اصفهان.. 158

6-7-1: محصولات زراعی و باغی.. 159

6-7-2: آب و خاک… 160

ب. بررسی جامع مصارف آبی و تحلیل سیاستهای بخش کشاورزی در استان، با بهره گرفتن از… . 162

6-8: نگاهی جامع به مصارف بخش کشاورزی در سال‌های ۱۳82 و ۱۳83 و ۱۳84، از دیدگاه آب مجازی.. 163

6-9: بررسی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ کشاورزی و دامی در سال‌های آخر برنامۀ چهارم توسعه… 193

6-10: بررسی بازدهی اقتصادی آب در بخشهای کشاورزی و صنعت و در کالاهای راهبردی کشت‌پذیر در استان.. 203

6-11: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی و مصرف آب در استان با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی تا افق 14700. 207

منابع. 209

 

فهرست جدول‌ها

جدول 1-1: (منبع [2]) 3

جدول 1-2: (منبع [2]) 3

جدول1-3: میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1977تا۲۰۰۱ به‌تفکیک محصولات (منبع: [2]) 5

جدول 1-4: خصوصیات آب آبی و آب سبز (منبع: [10]) 9

جدول 1-5: بزرگ‌ترین واردکنندگان آب مجازی و میزان حفظ منابع آب میانگین سالیانه. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [14]) 14

جدول 1-6: بزرگ‌ترین صادرکنندگان آب مجازی و میزان کاهش منابع آب میانگین سالیانه. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [14]) 14

جدول 2-1: تخمین نیاز سالانۀ نیروی کار و آب آبیاری برای تولید محصولات عمدۀ کشاورزی در درون مصر در طی سال‌های 1993تا1997. دسته‌بندی محصولات در سه دستۀ واردات و خودکفایی و صادرات، نشان‌دهندۀ مسیرهای آب مجازی است. 31

جدول 2-2: تولید داخلی و واردات گندم و ذرت و تخمین آب و زمین و نیروی کار مجازی موجود در گندم و ذرت وارداتی طی سال‌های 1993تا1997. 32

جدول 2-3: تولید داخلی و صادرات پنبه و برنج و تخمین آب و زمین و نیروی کار مجازی در پنبه و برنج صادراتی، در طی سال‌های 1993تا1997. 34

جدول 3-1: پخش جهانی منابع تجدیدشوندۀ آب (منبع: [33]) 40

جدول 3-2: میزان آب دردسترس و آب قابل‌برداشت طی سال‌های 1960تا۲۰۲۵ (منبع: [26]) 43

جدول 3-3: برآورد سرمایه‌گذاری لازم برای منطقۀ خاورمیانه و آسیا 1996تا۲۰۰۵ (منبع: [33]) 44

جدول 3-4: وضعیت آب در کشور و برنامۀ تأمین نیازهای آبی کشور 61

جدول 3-5: نحوۀ تأمین نیازهای آبی در سال 14700. 63

جدول 3-6: حجم پساب‌های اصلی در سال 14700. 63

جدول 3-7: منابع آب موجود در کشورهای آسیا (منبع: [42]) 66

جدول 4-1: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی در کشور از منظر آب آبی موردنیاز و با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی برای سال 1385. 79

جدول 4-2: میزان وابستگی اقتصاد ملی به واردات آب مجازی در کشورهای منتخب در طی سال‌های 1995تا۱۹۹۹ (منبع: [46]) 85

جدول 5-1: بزرگ‌ترین واردکنندگان آب مجازی و میزان حفظ منابع آب میانگین سالیانه فاصلۀ زمانی 1997تا2001 (منبع: [57]) 102

جدول 5-2: اندازۀ آب مجازی موجود در تولیدات کشاورزی (منبع: [59]) 105

جدول 5-3: تولیدات گروه‌های گوناگون غذایی در ایران (منبع: www.fao.org) 106

جدول 5-4: تولیدات گروه‌های گوناگون غذایی در ایران (منبع: www.fao.org) 106

جدول 5-5: اندازۀ آب مجازی موجود در تولیدات صنعتی (منبع: [59]) 108

جدول 5-6: نیاز آبی محصولات و فرآورده‌های گوناگون گروه‌های غذایی.. 113

جدول 5-7: میزان مصرف و نیاز به محصولات غذایی و آب موردنیاز کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 113

جدول 5-8: میزان منابع آبی در ایران (منبع: www.fao.org) 114

جدول 5-9: واردات گروه‌های گوناگون غذایی به ایران (منبع: www.fao.org) 117

جدول 5-10: واردات گروه‌های گوناگون غذایی به ایران (منبع: (www.fao.org.. 117

جدول 5-11: میزان مصرف و واردات محصولات غذایی و آب مجازی وارد‌شده به کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 118

جدول 5-12: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور چین، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 123

جدول 5-13: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور ترکیه، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 123

جدول 5-14: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور بنگلادش، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124

جدول 5-15: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور قزاقستان، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124

جدول 5-16: تولیدات و صادرات و واردات محصولات غذایی کشور تایلند، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 124

جدول 5-17: تولیدات، صادرات و واردات محصولات غذایی کشور امارات، 2001تا۲۰۰۳ (منبع: www.fao.org) 125

جدول 5- 18: صادرات گروه‌های گوناگون غذایی از ایران (منبع: www.fao.org) 125

جدول 5- 19: صادرات گروه‌های گوناگون غذایی از ایران (منبع: www.fao.org) 126

جدول 5-20: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 127

جدول 5-21: صادرات محصولات غذایی و آب مجازی صادر‌شده از کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: یافته‌های تحقیق، www.fao.org) 128

جدول 5-22: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی و آب مجازی کشور ایران، 200۱تا200۳. 134

جدول 5-23: برابری سناریوهای پیشنهادی و جدول امتیازدهی.. 136

جدول 5-24: درصد پیشنهادی دگرگونی‌های تولید و صادرات و واردت در گروه‌های غذایی در سناریوی سوم. 140

جدول 6-1: پروژه‌های بین‌حوضه‌ای انتقال آب در استان اصفهان. 152

جدول 6-2: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1387  164

جدول 6-3: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1387. 168

جدول 6-4: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1387. 168

جدول 6-5: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1388  170

جدول 6-6: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1388. 176

جدول 6-7: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1388. 176

جدول ۶-۸: بررسی تولیدات و مصارف محصولات زراعی و باغی. مصارف آب همۀ محصولات زراعی و باغی و تراز تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال 1388  177

جدول 6-9: وضعیت صرفه‌جویی و مصارف آبی استان در بخش زراعت و باغداری در سال 1389. 182

جدول 6-10: وضعیت تجارت آب مجازی محصولات زراعی و باغی در استان در سال 1389. 182

جدول 6-11: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1387. 183

جدول 6-12: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1388. 184

جدول 6-13: بررسی مصارف آب و وضعیت تجارت آب مجازی محصولات دامی استان در سال 1389. 186

جدول 6-14: وضعیت تجارت آب مجازی در استان اصفهان در سال‌های 1387تا1389 با احتساب کالاهای کشاورزی و دامی.. 187

جدول 6-15: بررسی میزان مصارف آبی، صرفه‌جویی در مصرف آب آبیاری و وضعیت تجارت آب مجازی با افزایش رفتار تولید محصولات زراعی (میزان تولید ثابت و سطح زیرکشت کاهش می‌یابد) در سال‌های 1387تا1389 در استان اصفهان. 187

جدول 6-16: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ زراعی و باغی استان اصفهان در سال 1387 با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی.. 194

جدول 6-17: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات راهبردی و عمدۀ زراعی و باغی استان اصفهان در سال 1387 با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی.. 196

جدول 6-18: مقایسۀ وضعیت مصارف آبی و تجارت آب مجازی سال‌های ۱۳87 و ۱۳88 با سال‌های 1387تا1389 در تولید محصولات عمده و راهبردی   198

جدول 6-19: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات دامی استان اصفهان در سال 1387، با توجه به برنامۀ چهارم توسعه و از دیدگاه تجارت آب مجازی   199

جدول 6-20: بررسی اهداف کمّی تولید محصولات دامی استان اصفهان در سال 1388، با توجه به برنامۀ چهارم توسعه از دیدگاه تجارت آب مجازی   199

جدول 6-21: مقایسۀ وضعیت مصارف آبی و تجارت آب مجازی سال‌های ۱۳87 و ۱۳88 یا سال‌های 1387تا1389 در تولید محصولات دامی  200

جدول 6-22: بررسی میزان مصارف آبی، صرفه‌جویی در مصرف آب آبیاری و وضعیت تجارت آب مجازی با افزایش عملکرد تولید محصولات عمده و راهبردی (میزان تولید ثابت و سطح زیرکشت کاهش می‌یابد) در سال‌های 1387 و 1388 در استان اصفهان. 201

جدول 6-23: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب، بخش‌های زراعت و باغداری، استان اصفهان سال‌های 1387تا1389. 203

جدول 6-24: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب، بخش‌های زراعت و باغداری، استان اصفهان سال‌های 1387تا1389. 203

جدول 6-25: محاسبۀ بازدهی اقتصادی آب در سال‌های 1387تا1389 با بهره گرفتن از مفهوم آب ذخیره‌شده در کالا، برای کالاهای راهبردی قابل تولید در استان اصفهان به‌صورت استانی و میانگین کشوری.. 205

جدول 6-26: بررسی سیاست‌های امنیت غذایی کشور در استان از منظر آب آبی و سبز موردنیاز با بهره گرفتن از مفهوم آب مجازی برای سال 1386  207

 

فهرست نمودارها

نمودار 2-1: ارزش کل آب در کشورهای منتخب جهان. منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد آب.. 21

نمودار 2-2: ارزش مصارف غیرکشاورزی آب در چند کشور. (منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد) 22

نمودار 2-3: ارزش مصارف کشاورزی آب در کشورهای منطقه. (منبع: شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، دفتر اقتصاد آب( 23

نمودار 4-1: میزان آب آبیاری موردنیاز برای خودکفایی در محصولات استراتژیک با رشد جمعیت و در بازده‌های گوناگون. 80

نمودار 4-2: تأثیر بهبود بازده در میزان مصرف آب آبیاری درصورت خودکفایی  در محصولات استراتژیک در سال 1385. 80

نمودار 4-3: تأثیر سرانۀ مصرف گندم در ایران بر میزان مصرف آب آبیاری در صورت خودکفایی در سال 1385 (جدول 4-1) 81

نمودار 5-1: برابری قیمت تمام شدۀ محصولات غذایی در ایران و بازارهای جهانی، 1382 111

نمودار 5-2: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، کاربری زمین، سال 2004 (منبع: www.fao.org) 115

نمودار 5-3: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، مصارف آب، 2004 (منبع: www.fao.org) 115

نمودار 5-4: پخش منابع در صنعت کشاورزی ایران، زمین‌های کشت‌پذیر، 2004 (منبع: www.fao.org) 116

نمودار 5-5: تولیدات میوه و سبزیجات در ایران (منبع: (www.fao.org.. 119

نمودار 5-6: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی میوه و سبزیجات (منبع: www.fao.org) 120

نمودار 5-7: تولیدات غلات در ایران (منبع: www.fao.org) 120

نمودار 5-8: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی غلات (منبع: (www.fao.org.. 121

نمودار 5-9: تولیدات گوشت در ایران (منبع: (www.fao.org.. 121

نمودار 5-10: درصد سهم ایران در تولیدات جهانی گوشت (منبع: www.fao.org) 122

نمودار 5-11: تولیدات، صادرات، واردات و مصرف محصولات غذایی کشور ایران، 200۱تا200۳ (منبع: www.fao.org) 126

نمودار 5-12: صادرات غلات کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 129

نمودار 5-13: صادرات روغن نباتی کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 129

نمودار 5-14: صادرات شکر کشورهای منتخب آسیایی (منبع: www.fao.org) 130

نمودار 5-15: صادرات محصولات کشاورزی کشور تایلند (منبع: www.fao.org) 131

نمودار 5-16: واردات محصولات کشاورزی کشور امارات (منبع: www.fao.org) 132

نمودار 5-17: مقایسۀ نموداری شاخص‌های هریک از سناریوهای مطرح‌شده 137

نمودار 5-18: مقایسۀ مجموع امتیاز کسب‌شده با کمک هر سناریو 138

نمودار 5-19: درصد دگرگونی‌ها در میزان منابع آبی.. 141

نمودار 5-20: میزان دگرگونی‌های آب مجازی وارداتی و صادراتی کشور 141

نمودار 6-1: میزان مصرف آب محصولات زراعی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1387. 189

نمودار 6-2: برابری مصارف آبی کالاهای عمدۀ کشاورزی و دامی در سال‌های 1387تا1389 (با احتساب آب آبی و آب سبز و بدون درنظرگرفتن بازده) 190

نمودار 6-3: برابری میزان صادرات آب مجازی با کمک تولید کالاهای عمدۀ صادرکنندۀ آب مجازی در استان در سالهای 1387تا1389. 192

نمودار 6-4: افزایش مصارف آبی تولید محصولات عمده و راهبردی و دامی در سال‌های نشان‌داده‌شده 200

نمودار 6-5: میزان مصارف آب محصولات عمده و راهبردی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1387. 202

نمودار 6-6: میزان مصارف آب محصولات عمده و راهبردی با افزایش رفتار و بازده، محاسبات با توجه به آمارهای سال 1388. 202

نمودار 6-7: تغییرات بازدهی اقتصادی آب با توجه به درصد بهبود عملکرد و بازده، با توجه به ارقام سال 1387 در استان اصفهان. 206

نمودار 6-8: بررسی میزان آب موردنیاز برای خودکفایی در محصولات استراتژیک قابل تولید در منطقه با رشد جمعیت و با افزایش میزان عملکرد به میزان درصدهای ذکر‌شده بدون احتساب بازده 208

 

فهرست شکل‌ها

شکل 1-1: چرخۀ آب آبی و آب سبز (منبع [11]) 8

شکل 1-2: تعادل آب شیرین در جهان (منبع [4]) 8

شکل 1-3: حفظ آب ملی مصر با واردات سالانۀ گندم از کشورهای گوناگون. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 13

شکل 1-4: کاهش منابع آب ملی ازطریق صادرات برنج از تایلند به سایر کشورها. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 13

شکل 1-5: حفظ آب جهانی با کمک واردات برنج توسط مکزیک از آمریکا. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 16

شکل 1-6: کاهش آب جهانی با کمک واردات برنج اندونزی از تایلند. دورۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱. (منبع: [13]) 16

شکل 4-1: رابطۀ سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی با سایر سیاست‌های کلان در جامعه‌ای ایدئال. 95

شکل 4-2: رابطۀ سیاست‌های توسعۀ تجارت آب مجازی با سایر سیاست‌های کلان در وضعیت فعلی.. 95

شکل 5-1: چهارچوب سیاست‌های مدیریتی بررسی تجارت آب مجازی (منبع: یافته‌های تحقیق) 98

شکل 5-2: نقشۀ پخش گرسنگی در سطح دنیا (منبع: www.fao.org) 100

شکل 5-3: میزان آب مجازی وارداتی به ایران در اثر تجارت محصولات کشاورزی، میانگین واردشدۀ 1997تا2001. 103

شکل 6-1: موقعیت سازه‌های آبی حوزۀ رفتار آب منطقه‌ای استان اصفهان (منبع: شرکت مدیریت منابع آب ایران) 154

 

فصل نخست:

معرفی آب مجازی و تجارت آب مجازی

 

1-1: معرفی

تولید بسیاری از کالاها به آب احتیاج دارد. آبی که در مراحل گوناگون تولید کالا استفاده می‌شود، «آب مجازی[2] ذخیره‌شده در کالا» نامیده می‌شود؛ برای نمونه، برای تولید یک کیلوگرم از غلات که به‌صورت دِیْم و در وضعیت جوّی مطلوب رشد کرده است، بین ۱تا۲ مترمکعب آب نیاز است و برای تولید همین اندازه غله در اوضاع جوی نامطلوب با دما و تبخیر و تعرق زیاد، بین 3تا5 مترمکعب آب مصرف می‌‌شود [1]. برای تولید محصولات دامی درمقایسه‌با محصولات کشاورزی، به‌مراتب، به مصرف آب بیشتری نیاز است؛ برای نمونه، برای تولید ۱ کیلوگرم پنیر، به 5تا۵.۵ مترمکعب آب و برای تولید ۱ کیلوگرم گوشت گاو، تقریباً به 16 مترمکعب آب نیاز است [2]. علاوه‌بر محصولات کشاورزی، در سال‌های اخیر مطالعات اندکی نیز در زمینۀ آب مصرفی برای تولید محصولات صنعتی انجام شده است؛ به‌طور نمونه، نتیجۀ تحقیق ویلیامز و همکاران (2002) نشان می‌دهد که برای تولید چیپ الکترونیکیِ 32 مگابیتی به وزن 2 گرم، 32 متر‌مکعب آب مصرف می‌شود [3].

در جدول زیر، آب مجازی دارای چند محصول و چند رژیم غذایی گوناگون نشان داده شده است.

 

جدول 1-1: (منبع [2])

5.4	رژیم غذایی 0. )مرجع: آمریکا(
4.8	رژیم غذایی 1. (25درصد کاهش مصرف تولیدات حیوانی)
4.8	رژیم غذایی 2. (گوشت مرغ جایگزین 50درصد گوشت گاو)
4.4	رژیم غذایی 3. (محصولات صیفی جایگزین 50درصد گوشت قرمز)
3.4	رژیم غذایی 4. (50درصد کاهش مصرف تولیدات حیوانی)
2.6	رژیم غذایی 5. (گیاه‌خواری)
1.0	رژیم غذایی 6. (حفظ حیات)

جدول 1-2: (منبع [2])

13500	گوشت گاو
4600	گوشت خوک
4100	گوشت مرغ
2750	سویا
2700	تخم‌مرغ
14700	برنج
1100	گندم
790	شیر

 

تجارت جهانی کالاها، گردشی بین‌المللی از آب مجازی را به‌وجود می‌آورد که در لغت «تجارت آب مجازی»[3] نامیده می‌شود. هم‌زمان با آغاز تجارت بین‌المللی کالاها، گردش آب مجازی از منطقه‌ای به منطقه دیگر در جهان درحال جابه‌جایی است. واژۀ آب مجازی برای نخستین‌بار با کمک جی. ای. آلن در سال 1993 مطرح شد [5]. با توجه بیشتر دانشمندان و محققان به مفهوم آب مجازی، محاسبات کمّی در این زمینه آغاز شد. محاسبات از جابه‌جایی جریان عظیمی از آب خبر می‌دهد که به‌طور مجازی با تجارت کالاهای آب‌بر جابه‌جا می‌شود. قبل از سال 1993، واژۀ «آب جاسازی‌شده»[4] برای رساندن این مفهوم به‌کار می‌رفت؛ اما نتوانست توجه مدیران منابع آب را به خود جلب کند [5].

به‌طور کلی از زمانی‌که آلن، بحث آب مجازی را مطرح کرد و تا زمانی‌که مجامع علمی به آن توجه کردند، نزدیک به ده سال طول کشید [6]. نخستین گردهمایی بین‌المللی

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 درخصوص این موضوع، در دسامبر2002، در دلف هلند برگزار شد. نشستی ویژه هم در سومین اجلاس جهانی آب در کشور ژاپن در مارس2003، به موضوع آب مجازی اختصاص یافت. به‌نظر هونگ و هوکسترا[5] آب مجازی، ابزاری ضروری در محاسبۀ آب واقعی استفاده‌شدۀ هر کشور است که معادل کل آب داخلی مورد استفاده به‌علاوۀ آب مجازی وارداتی، منهای آب مجازی صادراتی یک کشور است. به این تعریف در لغت، «آب مصرفی پایه»[6] گفته می‌شود [6]. آب مصرفی پایۀ هر کشور، شاخصی سودمند برای تقاضای آب بوده و معادل کل آب مجازی محاط‌شده در محصولات و کالاها و خدمات است.

1-2: تجارت آب مجازی: ظرفیت‌ها و ملاحظات

تحقیقات انجام‌شده با کمک هونگ و هوکسترا (2002) نشان می‌دهد که در سال‌های 1995تا۱۹۹۹ میزان میانگین سالانۀ آب مجازیِ درحال جابه‌جایی، با کمک تجارت محصولات کشاورزی 695میلیارد مترمکعب بوده است [1]. کل آب مورد استفاده برای تولید این محصولات در کشورهای تولیدکننده، 5400میلیارد مترمکعب بوده است. این بدین معنی است که 13درصد از کل آب مصرفی برای تولید محصولات به‌صورت مجازی وارد بازار تجارت شده است [1]. تحقیق دیگری با کمک چاپاگین و هوکسترا[7] نشان می‌دهد که حجم آب مجازیِ درحال جابه‌جایی با کمک تجارت دام و فرآورده‌های دامی برای دورۀ زمانی 1995تا۱۹۹۹، 245میلیارد مترمکعب بوده است [7]. اگر تجارت کالاهای کشاورزی را هم به این عدد اضافه کنیم، حجم آب مجازیِ درحال جابه‌جایی با کمک تجارت در این سال‌ها، به 940میلیارد مترمکعب می‌رسد. با درنظرگرفتن تجارت دام و محصولات آن، می‌‌توان گفت که درمجموع 20درصد از آب مصرف‌شده برای تولید محصولات کشاورزی و دامی در جابه‌جایی مجازی آب بین کشورها مشارکت داشته است [7].

جدول زیر، میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱ را نشان می‌دهد.

جدول1-3: میانگین سالانۀ حجم آب مجازی درحال جابه‌جایی در بازۀ زمانی 1997تا۲۰۰۱ به‌تفکیک محصولات. (منبع: [2])

حجم (میلیارد مترمکعب در سال)	درصد
محصولات کشاورزی	987	61
دام و فرآورده‌های دامی	276	17
محصولات صنعتی	362	22
مجموع	1625	100

16درصد کلّ آب مصرف‌شده در جهان

واژۀ آب مجازی، آب، غذا و تجارت را به یکدیگر پیوند می‌دهد. این اعداد و ارقام نیز به‌خوبی گواه این مطلب در مقیاس جهانی است. کشورهای واقع در مناطق خشک و نیمه‌ خشک می‌توانند با واردات کالاهای آب‌بر، نظیر مواد غذایی، آبی را که برای تولید آن نیاز است، برای استفاده در سایر بخش‌ها حفظ کنند. انتقال آب حقیقی در حجم زیاد و در فاصله‌های طولانی برای مشکلات انتقال و هزینه‌های زیاد آن، تقریباً غیرممکن به‌نظر می‌رسد. دراین‌حال تجارت مواد غذایی با انتقال مجازی حجم عظیمی از آب می‌تواند همگون‌سازِ پخش ناهمگون منابع آب باشد.

سالانه به کانالی پر از آب نیاز است به عمق یک متر و عرض یک کیلومتر و طول هفت میلیون کیلومتر، یعنی 180 برابر محیط کره زمین، تا روزانه 3000 کالری انرژی را برای 1/6میلیارد نفر جمعیت کره زمین تولید کند[4]. در ارقام کوچک‌تر می‌توان گفت به‌ازای تولید هر کالری، یک لیتر آب نیاز است [2]. درحالی‌که کرۀ زمین تا سال 2050 با ۲تا۳میلیارد نفر افزایش جمعیت مواجه خواهد بود [4]. تأمین آب و غذای این جمعیت از هم‌اکنون جای بحث است. بدون شک چالش‌های پیشِ ‌رو در مدیریت منابع آب با 25 سال پیش از این بسیار فرق کرده است و تا 25 سال آینده نیز وضعیت بسیار متفاوت خواهد بود [4]. پخش ناهمگون منابع آبی، تلاش کشورها برای تأمین امنیت غذایی ملت‌های خود، نیاز به توسعۀ زیرساخت‌های آبی و کمبود منابع مالی در این زمینه، مسئلۀ آب برای تولید غذا را به مسئله‌ای بین‌المللی تبدیل کرده است. مفهوم آب مجازی در دهۀ اخیر، به‌خوبی توانسته است بحث آب برای غذا را به‌گونه‌ای شفاف و کمّی به‌تصویر بکشد. ظهور بحث آب مجازی، توجه مدیران منابع آب را به‌سوی شاه‌راه‌های عظیم آب مجازی جلب کرد که می‌توانند به کمک مسیرهای انتقال آب حقیقی بیایند. درحالی‌که توسعۀ هدفمند تجارت آب مجازی توسعۀ پایدار منابع آبی را نشانه رفته است، مشکلات اجتماعی و فرهنگی ناشی از دگرگونی ساختار‌ها و مشکلات حکومتی و سیاسی که تأمین غذای برخی از کشورهای واردکننده را به چالش می‌کشد، مسئلۀ تجارت آب مجازی را به مسئله‌ای کلان و پیچیده تبدیل می‌کند. دراین‌خصوص به‌نظر می‌رسد چاره‌ای نیست مگر حل آن‌ ها در آینده‌ای نزدیک.

[1].Virtual Water

[2].Virtual Water

[3]. Virtual Water Trade

[4] . Water Embedded

[5]. Hung and Hoekstra

[6]. Water Footprint

[7]. Chapagain and Hoekstra

 

 

 

 

 

با رشد جمعیت، نیاز به ساخت و ساز افزایش می‌یابد و این مهم، جز با گسترش زیر ساخت‌های عمرانی امکان پذیر نمی‌باشد. از طرف دیگر کمبود زمین‌های مرغوب (زمین‌هایی که خاک آن برای ساخت و ساز دارای خصوصیات مکانیکی مناسب است) در شهرهای پر جمعیت و همچنین گرانی زمین در برخی مناطق موجب شده است تا ساخت و ساز در اعماق پایین‌تر از تراز زمین گسترش یابد. در بعضی مواقع بدلیل وجود موانعی از قبیل وجود ساختمان و تاسیسات زیرزمینی در ملک‌های مجاور گودبرداری‌ها بصورت قائم صورت می‌گیرد. بدیهی است برای جلوگیری از سوانح احتمالی عملیات گودبرداری باید با پایدار‌سازی همراه باشد. در صورتی که در طراحی پایدارسازی دیواره گودبرداری ضریب اطمینان[1] مناسب لحاظ نشود می‌تواند خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به بار آورد. اخباری که بعضاً در مورد واژگونی ساختمان‌های مجاور در حین گودبرداری منتشر می‌شود، ریسک‌پذیری و اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. از سوی دیگر عواملی که در تعیین ضریب اطمینان دخیل‌اند خود نیز دارای عدم قطعیت[2] هستند، بدین مفهوم که با تغییر هر یک از این عوامل ضریب اطمینان نیز دستخوش تغییر می‌گردد در نتیجه ریسک‌پذیری و احتمال خطر[3] نیز تغییر می‌یابد. در صورتی که در طراحی‌ها این موضوع نادیده گرفته شود می‌تواند هزینه‌های ناخواسته‌ای را تحمیل کند. باید توجه شود که ضرایب اطمینان خیلی بزرگ نیز هزینه‌های پایدارسازی را افزایش می‌دهد. لذا برآورد دقیق و آگاهانه ضریب اطمینان علاوه بر جنبه‌های ایمنی، به لحاظ اقتصادی نیز می‌تواند هزینه تمام شده این پروژه‌ها را کاهش دهد.

گودبرداری عمیق در بزرگراه نیکول[4] در سنگاپور نمونه‌ای از یک پروژه عظیم ژئوتکنیکی است که چند سال پیش منجر به یک فاجعه شد. این گودبرداری در عمق 30 متری و با 10 تا 15 متر عرض در خاک رس مارنی، با مهاربندی دیوار دیافراگم در حال اجرا بود که در بعد از ظهر 20 آوریل سال 2004، تیر بادبندی در بالای آن شکست و پیامد آن سقوط زمینی بطول 110 متر بود. که موجب ریزش بزرگراه نیکول در آن محدوده شد. همچنین جابجایی زیاد خاک موجب انفجار در لوله‌های گازرسانی و آتش‌سوزی شد. 4 نفر در این حادثه جان باختند. متاسفانه در سال‌های اخیر حوادث مشابهی در کشور عزیزمان ایران نیز اتفاق افتاده است. گسترش گودبرداری‌ها و احتمال رخ دادن حوادثی از این دست، اهمیت این موضوع را نشان می‌دهد. تحلیل سازه‌های ژئوتکنیکی مبتنی بر ارزیابی ریسک[5]، موضوعی است که اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته است. دلیل این رویکرد نیز وجود پارامترهای غیر قطعی یا همان عدم قطعیت‌ها در مسائل ژئوتکنیکی می‌باشد. چون وجود عدم قطعیت‌ها طراحی‌های غیر مطمئن را منجر می‌گردد. از این‌رو باید میزان نامطمئن بودن طراحی و ریسک‌های ناشی از این طراحی ارزیابی شوند تا با مدیریت ریسک[6]‌ها میزان خسارات را کاهش داد. مدیریت ریسک عبارت است از کاربرد سیستماتیک رویه ها، شیوه ها و سیاست های مدیریتی، برای شناسایی، آنالیز، ارزیابی، کاهش و نظارت بر ریسک. کاهش

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 ریسک نیز استفاده از روش های مناسب و اصول مدیریت برای کاهش احتمال وقوع یک رخداد و یا عواقب نامطلوب آن، و یا هر دو می باشد. تخمین ریسک و مقایسه آن با معیارهای پذیرش (کمی و یا کیفی ) بخشی جدایی ناپذیر مدیریت ریسک است.

 

1-2- بیان موضوع تحقیق

محققین همواره در پی کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی جهت مدل کردن و آنالیز آن‌ ها بوده‌اند. کمی کردن پدیده‌ها و استفاده از نظریه‌های احتمالاتی در قرون 16 و 17 مورد توجه قرار گرفت. موضوع ریسک و مدیریت آن نیز چند سال پس از آن مطرح شد و به سرعت در علوم مختلف مورد توجه قرار گرفت ولی شکل امروزی آن پس از سال 1960 مطرح شد که موجب بوجود آمدن بیمه گردید. اصول ارزیابی و مدیریت ریسک کاربردی به صورت رسمی تر، برای مناطق شهری در معرض خطر زمین لغزش و کنترل شیب اطراف بزرگراه از دهه 1970 انجام شده است. در دهه 1980، و به خصوص در دهه 1990، با معرفی روش های کمی، مدیریت ریسک مسیر خطوط لوله و علی الخصوص مدیریت ریسک شیب ها توسعه یافت. محققان زیادی همچون وارنس (1984)، ویتمن (1984)، اینشتین (1988، 1997)، فل (1994)، لروی (1996)، وو و همکاران (1996)، فل و هارتفورد (1997)، ندیم و لاکاسه (1999)، هو و همکارانش. (2000) والتسد و همکارانش. (2001)، ندیم و همکاران. (2003)، ندیم و لاکاسه (2003، 2004)، هارتفورد و بیچر (2004)، و لی و جونز (2004). در این توسعه نقش داشته اند.

[1] – Factor of Safety

[2] – Uncertainty

[3] – Probability of Failure

[4] – Nicoll

[5] – Risk Assessment

[6] – Risk Management

1 – Cost-Benefit