2,219
Archived Theses
3
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Dicle nehri havzasında toprak nem ölçümleri ile SAR imgeleri arasındaki ilişkiyi saptama ve bu ilişkiye dayalı toprak neminin tahmini
Uzaktan algılama teknolojisi; yeryüzündeki arazi kullanımlarının tespiti, arazilerdeki hızlı değişimlerin izlenmesi amacıyla anlık kayıtlarının alınması, doğal kaynakların saptanması gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Günümüzde ve gelecekte uzaktan algılamaya ihtiyaç duyulacak alanlardan biri de artan nüfus ve tarımsal alanlara paralel olarak ileride yetersiz kalabilecek su kaynaklarının tarımsal arazilerde doğru bir şekilde kullanılmasını sağlamaktır. Topraktaki su içeriği, toprağın geri saçılma katsayısını önemli ölçüde etkilediğinden, yersel toprak nemi ölçümleri ile uzaktan algılama verileri arasındaki ilişkilendirilme toprak neminin kısa sürede tahmin edilmesini sağlayabilmektedir. Ayrıca, elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesinde faaliyet gösteren SAR sensörleri toprak içeriğindeki nem değişimlerine karşı hassas olduklarından dolayı, bu sensörlerin toprak nemi tahmininde kullanımı daha uygundur. Dolayısıyla, bir SAR radarı olan Radarsat-2 toprak neminin tahmini için bu çalışmada kullanılmıştır. Bu tez çalışmasının temel amacı, yersel nem ölçümleri ile Radarsat–2 verileri arasındaki ilişkiyi belirlemek; çorak ve/veya bitki örtüsü kaplı tarım alanları üzerindeki toprak rutubetini belirlenen ilişkiye dayanarak tahmin etmektir. Çalışma dört aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada; Radarsat-2 verileri farklı tarihlerde elde edilmiş ve yersel toprak nem ölçümleri bu verilerin temini ile aynı anda gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada; Radarsat–2 verileri önişleme tabi tutulmuş ve her bir toprak numunesinin alındığı noktaların GPS koordinatları bu verilere aktarılmıştır. Sonraki aşamada; öznitelik çıkarma işlemi için ön işlemi tamamlanmış Radarsat–2 verilerine standart sigma geri saçılma katsayıları ile Freeman-Durden ve H / A / α polarimetrik ayrışma modelleri uygulanmış; her örüntü için 10 geri saçılma katsayısına sahip bir öznitelik vektörü oluşturulmuştur. Son aşamada, elde edilen özellik vektörlerinden bölgesel toprak nemini elde etmek için doğrusal olmayan bir makine öğrenme modeli: Genelleştirilmiş Regresyon Sinir Ağı (GRNN) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar neticesinde, önerilen sistem ile çorak ve bitkisel tarım alanları üzerinde C-bantlı SAR verileri iyi sonuçlar vermiştir. Elde edilen bu sonuçlar, radarın toprak nem tahmini için güçlü bir uzaktan algılama aracı olduğunu ve veri setleri 1–3 üzerinde sırasıyla %2.31, % 2.11 ve %2.10; veri setleri 1&2, 2&3, 1&3 ve 1&2 &3 üzerinde ise sırasıyla %2.46, %2.70, %7.09 ve %5.70 ortalama mutlak hatalar göstermiştir.
Ters sarkaç sisteminin PI-PD denetleyici kullanılarak kontrol edilmesi
Ters sarkaç, kontrol mühendisliği ve robotik alanlarında kullanılan en yaygın ölçütlerden bir tanesidir. Ters sarkaç sistemi literatürde iyi bilinen bir tek-girişli çok-çıkışlı sistem örneğidir. Bu çalışmada, bir araba-ters sarkaç sisteminin modellenmesi ve PI-PD denetleyici kullanılarak kontrol edilmesi gerçekleştirilmiştir. PI-PD denetleyici, karasız veya integratörlü sistemlerin kontrolünde PID denetleyiciye göre daha iyi sonuçlar veren bir denetleyici türüdür. Yapılan çalışmada, sistem hem fiziksel yasalar hem de Matlab sistem tanımlama aracı kullanılarak modellenmiştir. Matlab sistem tanımlama aracı kullanılarak sarkaç açısı ve araba konumu için elde edilen transfer fonksiyonları fiziksel yasalar kullanılarak elde edilenlerden daha düşük derecelidir. Bu yüzden, denetleyici tasarımında Matlab sistem tanımlama aracı kullanılarak bulunan transfer fonksiyonları kullanılmıştır. Araba-ters sarkaç sisteminde, arabanın konumuna ait transfer fonksiyonu integratörlü, yukarı konumdaki sarkaç (ters sarkaç) açısına ait transfer fonksiyonu ise kararsızdır. Sarkacın yukarı konumda dengelenmesi ve arabanın konum kontrolü için kullanılan PI-PD denetleyicilerin ayar parametreleri standart form yaklaşımı ile elde edilmiştir. PI-PD denetleyicinin araba-ters sarkaç sisteminin kontrolünde PID denetleyiciden daha iyi olduğu hem sarkaç açısı hem de araba konumuna ait gerçek zamanlı uygulama sonuçlarında ortaya konulmuştur.
Retinadaki kan damarlarının jeodezik yöntemler kullanılarak görüntü işleme ile tespit edilmesi
Retinadaki kan damarlarının görüntü işleme teknikleri ile otomatik olarak tespit edilmesi birçok göz hastalığının teşhisinde önem teşkil etmektedir. Bu çalışmada retina görüntüleri 3 boyutlu uzaya gömülü 2 boyutlu yüzeyler olarak, damarlar ise bu yüzeyler üzerindeki vadi şeritleri olarak ele alınmıştır. Öncelikle yumuşatılmış retina görüntüsünün ortalama yüzey eğriliği matrisi ayrık olarak hesaplanmış ve damar sınırlarının bu matris üzerindeki çukur noktalara tekabül ettiği, damar alanının ise tepe benzeri bir yapıya benzediği gözlenmiştir. Bu yüzey eğriliği özelliğinden faydalanılarak sadece damarımsı bölgelerin yaklaşık sınırlarını belirten bir kısıtlayıcı harita matrisi elde edildikten sonra, bu harita matrisi içinde en az bir başlangıç noktası ve Hızlı Yürüme Algoritması kullanılarak ilgili damar hattı 3 boyutlu bir jeodezik uzaklık haritası bilgisini de içerecek şekilde tespit edilmiştir. Yarı otomatik olarak çalışan bu sistem daha sonra maksimum normal yüzey eğriliği matrisinin histogramından elde edilen başlangıç noktaları ile tam otomatik hale getirilmiştir. Bu yöntemin eksik bir özelliği olarak ana damarlardaki sınır piksellerini gözden kaçırdığı gözlenmiş olup kernel tabanlı bir komşuluk istatistiği yöntemiyle performansı iyileştirilmiştir. Bu çalışmada ayrıca iki ayrı yeni lezyon temizleme algoritması uygulanmıştır. Bunlara ek olarak merkezi damar refleksi olarak bilinen ışıkla çekim tekniğinden kaynaklanan yan etkiyi gidermek için damar bölütleri üzerindeki küçük delikler morfolojik işlemler kullanılarak kapatılmıştır. Bu çalışma DRIVE, STARE ve CHASE_DB1 veri setleri üzerinde test edilmiş olup literatürdeki diğer güncel çalışmalar da dikkate alınarak duyarlılık, özgüllük, doğruluk ve çalışma hızı açısından kabul edilebilir sonuçlar elde edildiği görülmüştür.
GSM tabanlı çoklu takip sistemi
GPS tabanlı çoklu takip sisteminin hem donanımsal hem de yazılımsal olarak gerçeklenmesi, bu tezin amacını teşkil etmektedir. Donanımsal olarak üç farklı donanım kullanılmıştır. Bunlar; GPS modülü, Arduino Uno geliştirme kartı ve GSM modülüdür. Yazılımsal olarak kullanılan iki farklı platform kullanılmıştır. Mobil uygulama için Arduino Studio platform ve geliştirme kartı için Arduino IDE kod platform kullanılmıştır. Başarıyla gerçeklenmiş olan çalışmada, sistemin oldukça yüksek performansta çalıştığı ve takip edilmek istenen kişi sayısının da artırılabileceği görülmüştür. Literatürde bu konuda çok geniş çaplı çalışmaların olduğu görülmüştür. Bu çalışmalarda farklı amaçlar güdülmüş olsa da, düşünülen devre ve yazılım tasarımlarının aynı yapıda olduğu görülmüştür. Bu çalışma kapsamında literatürde konuyla ilişkili var olan çalışmalar detaylı olarak incelenmiştir ve piyasada var olan düzeneğin akademik açıdan incelenmesi sağlanmıştır. Hızla gelişen teknolojinin elektronik ve otomasyon alanına yansıması ile geliştirme kartları çıkmıştır. Bu geliştirme kartları ile mikrodenetleyicili sistemler kolay ve düşük maliyetle tasarlanabilmektedir. Bu çalışma ile düşük maliyetli bir takip sisteminin oluşturulabileceği görülmüştür.
El hareketlerinin kinect ile komut olarak algılanması
Bu tez çalışmasında, el hareketlerinin MS Kinect ile komut olarak algılanması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda; işaret dili tanıma, Kinect tabanlı ve Kinect kullanılmadan oluşturulan sistemler ile ilişkili çalışmalar incelenmiştir. Bu süreçte Kinect donanımının avantajları/dezavantajları ve kameralardaki farklılıklar incelenmiştir. Konu ile ilişkili önemli saptamalar ve önerilen yöntem ile elde edilen sonuçlar aşağıda açıklanmıştır. Tez kapsamında toplam 24 el hareketi içeren imge seti kullanılmıştır. Bu el hareketlerinin 18 tanesi Amerikan İşaret Dili kapsamında yer alan el hareketleridir. Her el hareketine ilişkin 100 imge kayda alınmıştır. Sistemin güvenirliliğini artırmak amacıyla her hareket için oluşturulan 100 imge için üç farklı kişi görev almıştır. Böylelikle toplamda 24000 imge değerlendirilmeye alınmıştır. Her imgeden çevrimdışı (offline) RGB ve derinlik bilgileri kayda alınmış ve HOG yöntemi ile imgelerin öznitelikleri çıkarılmıştır. Oluşturulan öznitelikler ile sistemin eğitimi sağlanmıştır. El hareketlerinin komut olarak algılanmasında hareketlerin sınıflandırılması için üç farklı sınıflandırıcı yöntem uygulanmıştır. Bunlar; SVM, Çok katlı YSA mimarisi ve kNN sınıflandırıcılarıdır. Eğitme işleminden sonra, gerçek zamanlı olarak sistemin testi gerçeklenmiştir. Yapılan denemelerde her komut için 10 el hareketi ile test edilmiş ve doğru/yanlış şeklinde kayda alınmıştır. Elde edilen ortalama başarı performansları; kNN için %92.5, SVM için %95.83 ve YSA için %97.50 olarak elde edilmiştir. Bu performansın, diğer çalışmalara kıyasla kabul edilebilir düzeyde olduğu görülmüştür.
Güç transformatörünün sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak 2 ve 3 boyutlu tasarımı ve kayıp analizi
Dünyada artan nüfus ve sanayileşmeden dolayı ihtiyaç duyulan elektrik enerjisinin iletimi konusu önemini giderek arttırmaktadır. İhtiyaç duyulan bu enerjinin en büyük avantajı üretildiği yerden çok uzak bölgelere kolayca taşınabilmesidir. Bu taşımanın verimli bir şekilde yapılabilmesi için gerilimin yeteri kadar yüksek olması gerekir. Gerilim yükseltilmesi ise transformatör yardımı ile gerçekleştirilir. Güç transformatörlerinde yapılacak küçük bir iyileştirme büyük öneme sahiptir. Güç transformatörlerinden daha yüksek verim elde etmek için süregelen çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmalar transformatörün nüve ve sargılarının tipi, nüvenin geometrik yapısı, sargıların sarım yöntemleri olarak sıralanabilir. Sonlu elemanlar yöntemi geometrisi karmaşık şekillerin incelenmesine olanak sağlayan sayısal bir yöntemdir. Çözüm bölgesi alt bölgelere ayrılabilir ve gerektiğinde bazı alt bölgelere daha hassas çözümler yapılabilir. Bu çalışmada sonlu elemanlar metoduyla analiz yapan Ansys Maxwell paket programı kullanarak etiket bilgileri verilen kademeli güç transformatörünün 2 boyutlu (2B) ve 3 boyutlu (3B) tasarımı ve benzetimi yapılmıştır. Analiz sonucunda birincil ve ikincil sargılarında indüklenen gerilim, kademe sargılarında indüklenen gerilim, birincil ve ikincil sargıların faz akımları, boşta demir kaybı, tam yükte bakır kaybı, sargıları etkiyen kuvvetler ve nüvede akı dağılımı elde edilmiştir. Analiz edilen transformatörün 2B ve 3B demir ve bakır ortalama kayıp değeri, etiket bilgileri verilen güç transformatörünün demir ve bakır kaybı değerleriyle karşılaştırılmıştır. 3B'li analiz sonucunda elde edilen kayıplar gerçek transformatörün kayıp değerlerine daha yakın olduğu tespit edilmiştir. Güç transformatörünün nüvesi üzerinde akı dağılımı incelenerek hangi bölgelerde anlık kayıpların yoğun olduğu görsel olarak belirlenmiştir. 2B ve 3B benzetiminde elde edilen analiz sonuçları karşılaştırılmış ve 3B analizinde elde edilen sonuçların daha doğru olduğu tespit edilmiştir. 3B benzetiminin analiz değerleri ile gerçek transformatörün etiket bilgileri arasındaki farkın sebepleri incelenmiştir. Bu farklılığın sebepleri arasında imal edilen transformatörlerde malzemelerin ideal özelliklerinden farklı olması, simülasyon süresi ve imalat hataları sayılabilir. Transformatörün tam yükte boşta çalışmaya göre, birincil ve ikincil sargıları etkiyen kuvvetin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.
Uyku apnesi tanısı için bilgisayar destekli tespit sisteminin tasarımı ve gerçeklemesi
Tez çalışmasında, uyku apnesi teşhisi gerçekleştirebilen bir bilgisayar destekli teşhis sistemi önerilmiş ve PhysioNet Apnea-ECG veri tabanı üzerinde doğrulanmıştır. Önerilen sistemin ön işleme aşamasında, veritabanında yer alan elektrokardiyogram sinyalleri z-skor normalizasyonuna tabi tutulmuş, bant geçiren filtreden geçirilmiş ve bir-dakikalık bölütlere ayrılmıştır. Sonrasında, öznitelik çıkarımı aşamasında, bir-dakikalık bölütler gerek uzamsal düzlemde gerekse frekans düzleminde yedi farklı öznitelik grubu ile betimlenmiştir. Ayrıca, her bir öznitelik grubuna temel bileşen analizi, ortak vektör yaklaşımı ve ayırt edici ortak vektör yaklaşımı yöntemleri uygulanarak öznitelik seçimi gerçekleştirilmiştir. Sınıflandırma aşamasında ise lojistik doğrusal sınıflandırıcı, doğrusal ayırtaç sınıflandırıcı, fisher doğrusal ayırıcı analizi, bayes sınıflandırıcı, k-en yakın komşu sınıflandırıcısı kullanılarak, 2- ve 3-sınıflı teşhis çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, bir-dakikalık bölütlerin apneli/apnesiz olarak sınıflandırıldığı 2-sınıflı teşhis çalışmasında kalp atım hızı değişkenliği öznitelikleri kullanılarak maksimum %72,29, kalp atım hızı değişkenliği özniteliklerinin temel bileşen analizi yöntemi ile boyut indirgemesi yapıldıktan sonra %67,00 doğruluk sağlandığı tespit edilmiştir. Hasta/sınırda/sağlıklı olarak sınıflandırıldığı 3-sınıflı teşhis çalışmasında da kalp atım hızı değişkenliği öznitelikleri kullanılarak maksimum %68,67, hibrit özniteliklerinin temel bileşen analizi ile boyut indirgemesi yapıldıktan sonra %68,67 doğruluk sağlandığı tespit edilmiştir.
Güç sistemlerinin yük tahmini analizinde uzun kısa süreli bellek metodunun kullanılması ve uygulaması
Yük tahmini, güç sistemlerinin planlanması ve işletilmesindeönemli bir role sahiptir. Enerji piyasalarının özelleştirilmesi, her katılımcının rakipler üzerinde bir tür avantaj elde etmek için daha iyianaliz yapmak ve tahmin modellerini oluşturmak, geliştirmek için çabalamış oldukları rekabetçi pazarların oluşmasına neden olmaktadır.Tahmin, yükü etkileyen faktörlereve farklı zaman dilimlerine bağlıdır. Bununla birlikte, stokastik ve belirsizlik özellikleri nedeniyle, elektrik hizmetlerinin gelecekteki yük talebini doğru bir şekilde tahmin edilmesizor bir problem haline gelmiştir. Yük tahmini yaklaşımlarında yapay sinir ağları (YSA) en yaygın kullanılan yöntemlerden biri olmasına rağmen günümüzde hibrit yaklaşımlar ve derin öğrenme teknikleri gibi çeşitli yaklaşımlarda kullanılmaktadır. Uzun-kısa süreli bellek (LSTM), Tekrarlayan Sinir Ağları (RNN) modelleriyle birlikte gelen yok olan gradyan problemini çözdüğü görülmektedir.Bu tez çalışmasında, kısa ve orta vadelisaatlik yük tahmini için LSTM ve YSA tabanlı iki yöntem kullanılmaktadır. Ayrıca yaygın olarak kullanılan makine öğrenimi yaklaşımlarıiçin iki farklı modelin karşılaştırılması yapılmaktadır.Model 1 ve Model 2 olarak adlandırılan iki farklı zaman aralığı için tahmin modelleri oluşturulmuştur. Tahmin modellerinin performansları, ortalama mutlak yüzdehatası (MAPE), ortalama mutlak hata (MAE) ve hata kareler ortalamasının karekökü(RMSE) gibi çeşitli hata performans metrikleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, bu tez çalışmasındaLSTM ve YSA yöntemleri yardımıyla Türkiye'deki2017-2019 yılları arasındaki yıllıkelektrik enerjisi tüketim verilerininbirden çok zaman diliminde elektrik tüketiminintahmin edilmesi ve tahmin sonuçlarınınperformansının belirlenmesiamaçlanmaktadır.Yapılan bu analizler sonucunda normalizeli yük tahmini çalışmasında, en düşük ortalama günlük hata yüzdelerini LSTM yapısınınverdiği görülmüştür. Tüm hata performans metriklerinin sonuçlarına göre LSTM modelinin klasik YSA modeline göre daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir. Buna ek olarak hata metriklerine göre LSTM ve YSA için önerilen Model 1'nin başarımı Model 2'den daha düşükolduğu görülmüştür.
Dört kanat tipinde İHA'lar için yapay sinir ağı ile konum tabanlı görsel servolama
İnsansız Hava Araçları(İHA) belirli görevleri yerine getirirken uçuş esnasındaki konum ve yönelimleri ataletsel ölçüm birimine(IMU) ve küresel konumlandırma sistemine(GPS) bağlıdır. İHA'larda otomatik iniş, olumsuz atmosferik koşullarla ilişkili sorunları hafifletecek ve pilot girdisi olmadığı için olası hataları ortadan kaldıracak ve İHA'ların iniş yapacağı bölge için bir kontrol merkezinden izin almak zorunda kalmadan hali hazırda içerisinde bulunan GPS, IMU ya da GS kullanarak iniş yaparak tüm bu sorunları ortadan kaldıracak bir çözüm sunar. Otonom bir uçuş veya otonom iniş görevleri söz konusu olduğunda GPS sistemlerin kullanılamaz olduğu şartlarda görsel servolama sistemleri görevin tamamlanmasını sağlamaktadır. Görsel servolama yönteminde İHA üzerine monte edilmiş kamera hedeflenen göreve göre İHA'yı kontrol etmek için kullanılır. İHA'nın konum veya hız kontrolünün görsel servolama yöntemi kullanılarak sağlanmasıyla; düşük hassasiyet, düşük maliyet, yüksek dayanıklılık içeren sistem elde edilir. Döner kanatlı insansız hava araçları için özniteliklere bağlı duruş kestirimine ihtiyaç duyan, bunun yanı sıra etkileşim matrisi kaynaklı tekilliklerden uzak duran KTGS sistemine odaklanılmıştır. Bu çalışma da klasik KTGS' den farklı olarak görüş alanı koruyucu kullanılması hedeflenmiştir. Görüş alanı koruyucu ile planlanan yörüngenin döner kanatlı insansız hava aracının üzerine monte edilmiş kameranın öznitelikleri görecek şekilde bölgede kalıp kalmadığı kontrol edilerek herhangi bir önleme çalışması yapılmasa da kontrol işleminin bu çalışmaya katkı sağlaması amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında KTGS'nin duruş kestirimi için klasik yaklaşımların aksine yapay sinir ağı kullanılması hedeflenmiştir. İlk aşamada yapay sinir ağında kullanılmak üzere 150 farklı senaryo denemesi yapılarak veri seti oluşturulmuştur. Yapay sinir ağının eğitilmesinde Neural Network Toolbox kullanılmıştır. Yörünge planlama ile hedef özniteliklere ait merkez koordinat kestrimi yapılması hedeflenmiştir. Yapay sinir ağı duruş kestirimci girişlerine rastgele gürültü eklenerek hem gürültü hem de yörünge planlama da eğitilmiş ve eğitilmemiş verilerdeki yakınsama başarımlarının test edilmesi amaçlanmıştır. Simülasyon çalışmasında sanal platformu oluşturmak için kolay ve sezgisel bir ortam sağlayan CoppeliaSim kullanılmıştır.
Güç sistemlerinde simetrik ve simetrik olmayan arıza analizleri ve uygulamaları
Enterkonnekte elektrik güç iletim sisteminin statik olmamasından ötürü, sistemde mevcut olan üretim, iletim ve dağıtım elemanlarının devreye alınması veya çıkarılması veya herhangi bir arızada nedeniyle sisteme ait parametre değerlerinin değişkenlik göstermesinden dolayı, güç sistemi güncel analizler ile planlanmaktadır. Güç sisteminde ise kullanılacak olan şalt donanımının seçilmesi ve koruma ve koordinasyonu sağlayacak koruma rölelerinin çalışma karakteristiklerini belirleyerek sistemin güvenli ve kararlı bir şekilde işletilmesi sağlanmalıdır. Bu çalışma kapsamında ise Türkiye enterkonnekte sistemine ait olan ve kesit parçası alınmış olan İç Batı Anadolu bölgesine ait güç sistemi, paket program olan Power World bilgisayar destekli grafik tabanlı görsel simülatör programında modellenen güç sistemine ait üç fazlı simetrik arıza hesaplamaları ve simetrik olmayan faz-toprak, faz-faz ve iki faz-toprak arıza hesaplamaları, her bir bara ve hatlara ait gerilim düşümü, akım, faz açısı, aktif ve reaktif güç ve bara admintans değerlerinin hesaplanmasıyla sistemi korumak için dahil edilecek olan kesici yerleşim yerlerinin belirlenmesi ve kesici güçleri hesaplanmıştır. Simülatörde ise sistem içerisinde olası arıza senaryoları ile güç sisteminin güç akışının gerçekleştirilmesiyle arızanın sistem üzerindeki etkisi ve büyüklüğü bir bütün olarak ele alınmasıyla hatlarda oluşacak olan aşırı yüklenmelerin ön görülmesiyle sistemin işletme sınır koşulları ve enerji sürekliliğinin sağlanması için önleyici ve çözüm odaklı yöntemlerin geliştirilmesine katkı sağlanabilir. Simetrik ve simetrik olmayan arızalar ve güç akışı analizlerini yapmak ve arıza türlerinin uygulamalarını gerçekleştirilerek değerlendirilmesi ve güç sistemleri için konunun öneminin kavranılması ve vurgulanması amaçlanmıştır.
X ve Ka bant uygulamaları için yüksek kazanç bant genişliğine sahip ileti dizi anten tasarımları
Yüksek kazançlı antenler, günümüzde artan veri iletişimi ihtiyacını karşılamak için kritik bir rol oynamaktadır. Bu nedenle, İleti Dizi Anten (İDA) teknolojisi gibi yenilikçi çözümler ön plana çıkmıştır. İDA'lar, elektromanyetik dalgaları yeniden yönlendiren ve fazlarını ayarlayarak yüksek kazanç sağlayan düzlemsel yapılar olarak tanımlanabilir. İDA'ların temel dezavantajları olarak karmaşık tasarım ve üretim süreçleri ile bu süreçlere bağlı olarak artan üretim maaliyetleridir. Bir diğer dezavantajı olarak dar bant genişliğine sahip olmaları söylenebilir. Bu tez çalışmasında, ilk olarak farklı amaçlara yönelik İDA'ların tasarımı için üç farklı birim hücre tasarımı yapılmıştır. Yapılan benzetimler sonucu bu tasarımlar, İDA kriterlerini karşıladığı görüldükten sonra İDA haline dönüştürülmüştür. Yöntem olarak, gereken faz gecikmesini sağlamak amacıyla birim eleman boyut değiştirme yöntemi kullanılmıştır. Daha sonra 9 GHz, 10 GHz ve 28 GHz merkez frekanslarında 3 farklı İDA tasarımı yapılmıştır. "Tasarım 1 İDA" ve Tasarım 2 İDA" isimli ilk iki tasarımda FR-4 dielektrik tabakası kullanılırken üçüncü tasarım olan "Tasarım 3 İDA" Rogers RT6002 kullanılarak tasarlanmıştır. Her üç tasarım da 4 katmanlıdır. Tasarım 1 İDA'nın 1- dB ve 3- dB kazanç bant genişlikleri sırasıyla %12,12 ve %49,43'tür. 9 GHz frekansındaki açıklık verimliliği %21,3'tür. Tasarım 2 İDA'nın 1- dB kazanç bant genişliği %7,65; 3- dB kazanç bant genişliği ise %16,36'dır. 10 GHz frekansındaki açıklık verimliliği %18,7 olarak elde edilmiştir. Tasarım 3 İDA'nın 1- dB kazanç bant genişliği %7,96 olarak elde edilmiştir. 28 GHz frekansındaki açıklık verimliliği %30,84'tür. Prototipi üretilen ve ölçümleri yapılan Tasarım 1 İDA'nın ölçüm ve benzetim sonuçları iyi bir uyuma sahiptir. Bu tezin hedefi karmaşık olmayan tasarımlar ve düşük maliyetli üretimler ile yukarıda anlatılan dezavantajları ortadan kaldırırken aynı zamanda geniş kazanç bant genişliği sağlamaktır. Bu doğrultuda tasarımların benzetimleri yapılmış, Tasarım İDA 1'nın prototipi üretilmiş ve ölçümler ise Kocaeli Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği, Mikrodalga ve Anten Laboratuvarında bulunan tam yansımasız odada alınmıştır.
EEG işaretlerinden epilepsi türlerinin sınıflandırılmasında skalogram tabanlı derin öğrenme yaklaşımı
Bu tez çalışmasında, EEG işaretlerinden Epilepsi türlerinin sınıflandırılması amaçlanmıştır. Türlerinin sınıflandırılmasında, EEG işaretinin boyutu artırılarak skalogram tabanlı bir derin öğrenme yaklaşımı önerilmiştir. Bu tez konusunun çalışabilmesi; en basit paradigmalar karşısında beyinde oluşan temel salınımları, EEG gibi aktivite ölçüm tekniklerini ve işaret işleme yöntemlerini bilmeyi gerektirir. Beynin denetimsel faaliyetleri sırasında, sinir hücre gruplarının elektriksel aktiviteleri, salınımlar meydana getirir. Kompleks yapıda olan bu biyopotansiyel salınımlar, Elektroensefalogram (EEG) işaretleri olarak adlandırılır. Bu işaretler kullanılarak belirli hastalıklar tespit edilebilmektedir. Bu hastalıklardan biri de epilepsidir. Epilepsi, kendini nöbetler şeklinde gösteren bir hastalıktır. Bu nöbetler farklı karakteristikler şeklinde kendini gösterir. Bu farklı özellikler, epilepsi nöbet türlerini temelde iki ana gruba ayırır. Bu nöbetler, jeneralize ve parsiyel epilepsi olarak adlandırılır. Hekimler için bu nöbet türlerinin tespiti, hastalığın tedavisi açısından önem arz etmektedir. Epilepsi tespiti ve takibinde kullanılan uzun süreli EEG kayıtlarının görsel olarak değerlendirilmesi, zaman açısından maliyetli olmaktadır. Bu maliyetin minimize edilmesini sağlayacak yöntemlerin mühendislik alanlarında önerilebildiği görülmektedir. Mühendislik alanında literatürde var olan EEG tabanlı çalışmalar, bu tez çalışmasında iki ana grupta değerlendirilmiştir. Bu çalışmalar; a) Konvansiyonel Yöntemlere Dayalı Çalışmalar, b) Derin Öğrenme Yöntemlerine Dayalı Çalışmalardır. Bu tez çalışmasında, EEG işaretlerinden Epilepsi türlerinin sınıflandırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda skalogram tabanlı bir derin öğrenme yaklaşımı önerilmiştir. Önerilen yöntemin başarısını değerlendirmek amacıyla, Dicle Üniversitesi (DÜ) Nöroloji Kliniği EEG veri seti ve literatürde çok sık kullanılan Bonn EEG veri seti kullanılmıştır. Önerilen yöntemde, EEG işaretine Sürekli Dalgacık Dönüşümü (SDD) uygulanarak boyutu artırılmıştır. Boyutu artırılan iki boyutlu (2D) frekans-zaman skalogram görüntüleri, Evrişimsel Sinir Ağına giriş örüntüleri olarak kullanılmış ve eğitilerek sınıflandırılmıştır. Bonn EEG veri seti, farklı paradigmalar ile sağlıklı ve epilepsi hastalığının farklı zaman/konum işaretlerini içerir. Bu işaretler A, B, C, D ve E şeklinde etiketlendirilmiştir. Yapılan sınıflandırma çalışmasında; A-E ve B-E veri setleri %99.50(±1.50), A-D ve B-D veri setleri %100(±0.00), A-D-E veri setleri %99.00(±1.33), A-C-D-E veri setleri %90.50(±1.70) ve B-C-D-E veri setleri %91.50(±2.29), A-B-C-D-E veri setleri ise %93.60(±3.07) doğruluk oranları elde edilmiştir. DÜ Nöroloji Kliniğinden elde edilen EEG veri seti; sağlıklı, jeneralize nöbet öncesi, jeneralize nöbet anı ve parsiyel epilepsi olmak üzere 4 sınıf olarak etiketlendirilmiştir. Gerçekleştirilen sınıflandırma çalışmasında; normal, Jeneralize nöbet öncesi ve Jeneralize nöbet anı EEG kayıtları %90.16(±0.20); sağlıklı, Jeneralize nöbet öncesi, Jeneralize nöbet anı ve Parsiyel EEG kayıtları ise %84.66(±0.48) doğruluk ortalaması ile sınıflandırılmıştır. Bu sonuçlara göre elde edilen karışıklık (Confussion) matrisinde; normal EEG kayıtları %91.29, jeneralize epileptik nöbetler (nöbet anı) %96.50, parsiyel EEG kayıtları %89.63, nöbet öncesi EEG kayıtları ise %90.44 doğruluk başarımı elde edilmiştir. Çalışmada önerilen yöntemin sonuçları, hem litratürdeki benzer çalışmaların ve hem de konvansiyonel yöntemlerin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, önerilen yöntemin başarımı, kabul edilebilir seviyede olduğu görülmüştür.
PI ve PID kontrolör tasarımı için genelleştirilmiş kararlılık bölgelerinin oluşturulması
Bu çalışmada, endüstriyel uygulamaların büyük bir bölümünü oluşturan zaman gecikmeli süreçlerin kapalı çevrim kararlılığı için genelleştirilmiş bir kontrolör tasarım metodu sunulmuştur. Bu metot ile açık çevrim kararlı, kararsız ve integratör içeren transfer fonksiyonuna sahip süreçleri kapalı çevrim kararlı yapan tüm Oransal İntegral (PI) ve Oransal İntegral Türevsel (PID) kontrolör parametre değerlerinin belirlenmesi sağlanabilir. Önerilen metotta, açık çevrim kararlı artı zaman gecikmeli süreçlerin birinci derece artı zaman gecikmeli (FOPDT) model transfer fonksiyonu ile modellenebileceği kabul edilmiştir. Benzer şekilde, integratörlü artı zaman gecikmeli süreçlerin integratörlü artı birinci derece artı zaman gecikmeli (IFOPDT) model transfer fonksiyonu ile modellenebileceği ve açık çevrim kararsız artı zaman gecikmeli süreçlerin ise kararsız birinci derece artı zaman gecikmeli (UFOPDT) model transfer fonksiyonu ile modellenebileceği varsayılmıştır. Kontrolörün ve süreç transfer fonksiyon modelinin normalize edilmiş formları, kapalı çevrim süreci kararlı yapan tüm PI ve PID kontrolör ayar parametrelerinin belirlenmesi için Genelleştirilmiş Kararlılık Sınırı Bölgeleri (GKSB)'nin oluşturulmasında kullanılmıştır. Önerilen metot ile süreç transfer fonksiyonunun değişmesi ile Kararlılık Sınırı Bölgesi (KSB)'nin yeniden oluşturulması gerekliliği ortadan kaldırılmıştır. Oluşturulan GKSB'ler ile kararlı, kararsız ve integratör içeren transfer fonksiyonuna sahip süreçler için kapalı çevrim süreci kararlı yapan tüm PI ve PID kontrolör parametre değerleri belirlenebilmektedir. Gerçek süreç ile model transfer fonksiyonları arasında tam bir eşleşme olması durumunda, önerilen metot herhangi bir yaklaşıklık içermez. Ancak, gerçek süreç transfer fonksiyonu yüksek dereceden olursa önerilen metot bazı yaklaşıklıklar içerebilir. Bu durumun üstesinden gelmek için bazı öneriler sunulmuştur. Sunulan metodun kullanımının gösterilmesi amacıyla örneklere yer verilmiştir.
Kesir dereceli PI denetleyici tasarım metotlarının performans analizi ve karşılaştırılması
PID denetleyiciler içerisinde bulunan türev etkisi kontrol sisteminin bozucu etkilere karşı daha hassas olmasına neden olmaktadır. Bu nedenle endüstriyel uygulamalarda kullanılan denetleyicilerin %90 gibi büyük bir bölümü PI denetleyicilerden oluşmaktadır. Klasik PID denetleyicilerin genelleştirilmiş hali olarak tanımlanan kesir dereceli PID denetleyiciler, kesir dereceli matematiğin kontrol alanına uygulanmasıyla birlikte ortaya çıkmıştır. Klasik PID denetleyicilere göre fazladan iki parametrenin (kesir dereceli integral-λ ve kesir dereceli türev-μ) bulunması denetleyicinin sistem parametrelerinde meydana gelen değişimlere karşı daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır. Kesir dereceli PID denetleyici tasarımı zaman çalışma bölgesindeki tasarım yapmanın zorlukları nedeniyle genellikle frekans çalışma bölgesinde yapılmaktadır. Frekans çalışma bölgesinde ise denetleyici tasarımı için en çok kullanılan parametreler kazanç payı, faz payı, kazanç geçiş frekansı ve faz geçiş frekansıdır. Faz payı ile kazanç payının kararlılık üzerine etkileri ve faz payının sistemin aşma miktarı üzerine etkileri bu parametreleri denetleyici tasarımında daha önemli kılmaktadır. Bu tez çalışmasında ise integratörlü artı zaman gecikmeli sistemler için ve kesir dereceli kararsız zaman gecikmeli sistemler için Kazanç-Faz Payı Test Edicisi kullanılarak belirli kazanç ve faz payları için kararlılık bölgeleri elde edilmiştir. Ayrıca, süreç transfer fonksiyonu kazancı (K), süreç transfer fonksiyonu zaman sabiti (T), kesir dereceli sistem için sistemin kesirli derecesi (α), zaman gecikmesi (ϴ), kazanç payı (A), faz payı (ϕ) ve kesirli integral derecesi (λ) gibi parametrelerin kararlılık bölgeleri ve kritik frekans değeri üzerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen kararlılık bölgelerinin orta noktalarından denetleyici kazanç değerleri seçilmiş ve frekans çalışma bölgesi parametreleri ile kesirli integral derecesinin birim basamak cevaplarına etkisi incelenmiştir. Son olarak devam eden süreçlerde bu konuda ne gibi çalışmalar yapılabileceği anlatılmıştır.
Mobil manipülatörler için derin öğrenme tabanlı arıza teşhis sistemi
Mobil manipülatörler, birçok endüstriyel alanda kritik görevler üstlenerek, üretimden lojistiğe, sağlık hizmetlerinden afet müdahalelerine kadar geniş bir yelpazede etkinlik göstermektedirler. Dünya çapında endüstrilerin genişlemesiyle birlikte, bu manipülatörlerin büyümesi ve güvenilir bir şekilde çalışmalarının sağlanması giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, mobil manipülatörler için arıza teşhisi yapmak üzere derin öğrenme teknikleri temelinde geliştirilen yeni bir metodolojiyi ele almaktadır. Geleneksel yöntemlerin karmaşık kurallar ve uzmanlık bilgisi gerektirmesine karşın, bu çalışma, manipülatörün her bir eklemi üzerinde modellemeler yaparak ve bu eklemlere hareketler uygulayarak veri toplamıştır. Toplanan verilere eklem arızaları eklenmiş ve bu arızaların tanımlanmasında derin öğrenme yöntemleri, özellikle de evrişimli sinir ağları kullanılmıştır. Dokuz farklı eklem üzerinde çeşitli bozulma oranları detaylı bir şekilde incelenmiştir. Mobil robot manipülatörün bir bölgeden diğerine hareketini sağlamak için farklı eklem hareketleri kullanılarak beş ayrı test gerçekleştirilmiştir. Her bir eklem için beş farklı senaryo oluşturularak, bu senaryoların her birinde değişen oranlarda bozulmalar uygulanmıştır, toplamda 255 farklı senaryo değerlendirilmiştir. Elde edilen bu veri setleri, Matlab'ın Toolbox'ı olan Neural Network (NN) ve Uzun-Kısa Süreli Bellek (LSTM) algoritmaları kullanılarak işlenmiş ve bu yöntemlerin arıza tespitindeki etkinliği değerlendirilmiştir. Normal çalışma durumları ile arızalı durumları karşılaştırıldığında, karşılaştırılmıştır Kuka Youbot'un dinamikleri, bu arıza teşhis çalışmasında kullanılmış olup, eklemlerden elde edilen veriler Yapay Sinir Ağı (YSA) aracılığıyla işlenerek karar verme sürecinde kullanılmıştı, simülasyon aşamasında ise CoppeliaSim kullanılmıştır. Bu yaklaşım, sürdürülebilirlik ve gelişim açısından geleneksel yöntemlere göre daha etkin bir alternatif sunmaktadır.
Sabit kanatlı insansız hava aracı için istatistiksel öznitelikler kullanan arıza teşhis sistemi
Teknolojik gelişmeler sayesinde risk faktörünün yüksek olduğu birçok sektörde olduğu gibi havacılık sektöründe de insan etkisi gittikçe azalmıştır. Bu nedenle insan etkisini en aza indiren insansız hava araçlarına (İHA) olan talep ve geliştirme çalışmaları tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de büyük bir önem ve hız kazanmıştır. Tüm elektronik sistemlerde olduğu gibi hava aracı elektronik sistemlerinde de meydana gelebilecek arızalar ciddi sonuçlara neden olabilmektedir. Hava araçlarında oluşabilecek arızalar temel yönlenme hareketlerinin yapılmasını sağlayan kontrol yüzeylerinde etkinlik kaybı ve arızanın devamında kontrol yüzeyinin tamamen kaybına yol açabilmektedir. Meydana gelebilecek arızaların önceden tahmin edilebilmesi veya ilk arıza anlarında tespit edilerek devamında sistemin sorunsuz kontrol edilebilmesi büyük bir araştırma ve geliştirme konusu olmuştur. Bu tezde sabit kanatlı insansız hava araçlarında oluşabilecek aktuatörlerde etkinlik kaybına neden olan ani arızaların teşhisine odaklanılmıştır. MATLAB Simulink‟de hazır bulunan bir model kullanılarak aktuatör bloğunda geçici rejim sonrası oluşacak şekilde kısmi arızalar oluşturulmuştur. Bu arıza çıkışlarını incelemek için araç üzerindeki çeşitli sensörlerden alınan veriler çeşitli istatistiksel öznitelikler yönünden incelenmiştir. Veri incelemesi yapılırken sağlıklı veriler istatistiksel öznitelikler yönünden incelenerek bir eşik değer belirlendi ve arızalı durum verileri ile karşılaştırma yapılarak eşik değerin aşıldığı durumlarda "arıza var "tespiti yapılmıştır.
Fotovoltaik enerji üretimi esaslı ışık kaynağı yayılım analizleri
Görünürlük ya da görünmezlik dalga boylarında ışınım yayan ışınım kaynakları, gerçekleştirdikleri aydınlatma, radyo dalgaları vb. görevlerin yanı sıra enerji salınımı da gerçekleştirirler. Güneş, en önemli yerde değerlendirilmesi gereken bir ışık kaynağı olup, aydınlatmamızın yanı sıra enerji ihtiyacımızı da karşılar. Güneşten elde ettiğimiz ışığın yapısal özellikleri, dünyanın konumuna göre gün içerisinde ve mevsimler içerisinde değişkenlik arz ettiği gibi, yararlanmış olduğumuz enerji miktarı da değişkenlik arz eder. Benzer biçimde suni ışık kaynağı olarak yararlandığımız lambalarda, aydınlatma işlevlerinin yanı sıra enerji yayılımları gerçekleştirirler. Işınımsal enerji yayılımı etkisi, frekans ve dalga boyuna bağlı olarak, planck sabiti esaslı hesaplanabilmekle beraber, ışınım türü ya da ışık kaynağı enerji miktarı için temel belirleyici etken olmaktadır. Bu kapsamda yapılan çalışmalarda, farklı ışık türü ya da ışık kaynağı esaslı olarak, ışınım dalga boylarının enerji etkilerinin ölçümü yardımıyla, aynı ışınım miktarları ölçütünde değerlendirilmiştir. Öncelikle, deneysel çalışmalarda elde edilen veriler kullanılarak aynı ışık kaynağı için enerji- dalga boyu ilişkisi, fonksiyonel olarak ortaya konulmaya çalışılmıştır. Ayrıca farklı ışık kaynakları için de enerji- dalga boyu ilişkisi ele alınarak, aynı dalga boyu için ışık kaynağı farklılığının enerji oranını etkileyebildiği görülmüştür.
Stator kısa devre arızasının sürekli mıknatıslı senkron motor performansına etkilerinin araştırılması
Sürekli mıknatıslı senkron motorlar (SMSM) son yıllarda özellikle elektrikli araç uygulamalarında, endüstride ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kritik öneme sahip uygulamalarda kullanılan motorların çalışma ömürleri sağlıklı olarak çalışmasına bağlıdır. Motorlarda görülen arızaların önceden tespiti ve neden olduğu etkilerin bilinmesi oldukça önemlidir. Stator sargı yalıtım arızasından kaynaklanan kısa devre arızaları elektrik makinalarında sıkça görülen arıza türlerinden biridir. Özellikle hassas hız ve konum kontrolü gerektiren uygulamalarda sıkça kullanılan bir motor türü olan sürekli mıknatıslı senkron motorda, statorda meydana gelebilecek kısa devre arızaları, arızanın küçük oranlarda olması halinde fark edilemeyebilmektedir. Meydana gelen arızalar büyüyerek beklenmeyen sonuçlar da doğurabilecektir. Bu nedenle, SMSM'da kısa devre arızasının, motor performansı üzerindeki etkisinin analiz edilmesi oldukça kritik ve önemlidir. Bu tez çalışmasında, vektör kontrollü yüzeysel Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun stator sarımlar arası kısa devre arızasının motorun performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla motorun arızalı ve sağlıklı durum denklemleri kullanılarak Matlab/Simulink ortamında arızalı ve sağlıklı benzetim modelleri oluşturulmuştur. Benzetim modelinde SMSM'nin statorunun tek fazında, sarımlar arasında %2, %12.5, %25 oranında kısa devre olması durumu için üç farklı arıza analizi yapılmıştır. Aynı motorun sağlıklı durumu için oluşturulan benzetim modelinden elde edilen sonuçlar ile üç farklı arızalı durumda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Benzetim modelinde, sarımlar arası kısa devre arızasının artmasına paralel olarak motorun moment verisindeki salınımların arttığı görülmüştür. Aynı şekilde kısa devre arızalı motorun arızalı faz akımı kısa devre arıza şiddetinin artmasına bağlı olarak artmıştır. Bu da SMSM'nin aynı yük altında şebekeden daha çok akım çekmesine neden olmaktadır. Benzetim modelindeki aynı koşullar deneysel çalışmada da gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar ile benzetim modelinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmadan ve benzetim modelinden elde edilen sonuçlardan stator sarımlar arası kısa devre arızasının motor performansını düşürdüğü gözlenmiştir. Hem benzetim modelinde hem de gerçek zamanlı uygulamada geniş bir hız ve yük aralığında moment verisine hızlı Fourier dönüşümü (fft) uygulanarak moment verisi frekans düzleminde analiz edilerek sarımlar arası kısa devre arızasına bağımlı harmonikler tespit edilmeye çalışılmıştır.
Bitki hastalıklarının tespitinde geleneksel makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemlerinin başarım karşılaştırması
Geleneksel makine öğrenmesi (GMÖ) ve derin öğrenme (DÖ), yapay zeka alanında iki önemli yaklaşımdır. GMÖ, tahmine dayalı modeller oluşturmak için destek vektör makineleri (DVM), k-en yakın komşular, karar ağaçları gibi çeşitli algoritmalar kullanır. Bu yaklaşımda özellik çıkartımı, algoritmanın başarımını etkileyen en önemli unsurdur. GMÖ küçük veri kümelerinde başarılı sonuçlar elde ederken karmaşık veriler ve büyük ölçekli veri kümelerinde aynı başarıyı gösteremezler. Makine öğrenmesinin bir alt kümesi olan DÖ ise ham veriden hiyerarşik özellik temsillerini otomatik olarak öğrenmek için çok katmanlı sinir ağlarını kullanır. Finans, endüstri, tıp gibi alanlarda ve görüntü sınıflandırma, doğal dil işleme ve ses-tanıma işleme gibi çalışmalarda çok iyi sonuçlar elde ederken büyük miktarda veri ve hesaplama kaynağı gerektirir. Bu tez çalışması GMÖ ve DÖ modellerinin tahmin performansını karşılaştırmak amacıyla bitki hastalıklarının bilgisayar destekli teşhisini sunmaktadır. Bitki hastalıklarının tespiti, modern tarımda ürün kayıplarını en aza indirmek ve gıda güvenliğini sağlamak açısından çok önemlidir. Bitki hastalıklarının erken ve doğru bir şekilde belirlenmesi pestisit kullanımını azaltabilir, mahsul verimini artırabilir ve ürün kalitesini iyileştirebilir. Bu amaçla, çalışmada geleneksel yöntemlerden Lineer Regresyon, DVM ve Rastgele Orman ile DÖ yöntemlerinden Evrişimli Sinir Ağı, LSTM, YOLOv8 ve VGG16 algoritmalarının performansları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar GMÖ'de DVM için %83 ile en yüksek olmak üzere ortalama %77,9 doğruluk elde edilirken DÖ'de CNN için doğruluk en yüksek %99 ve ortalama %91,8 olarak elde edilmiştir.
Meme tümörlerinin çok geniş bantlı radar tabanlı mikrodalga yöntemiyle tespiti
Kanser hastalığı, günümüzde ölüm nedenleri arasında ilk sıralarda yer almaktadır. Kanser hücreleri kontrolsüz bir şekilde bölünüp çoğalarak tümörleri oluşturur ve ortaya çıkan tümörler normal dokuları sıkıştırıp zarar verir. Ayrıca, kanser hücreleri vücudun farklı bölgelerine yayılarak, organların işlevlerini yapmalarına da engel olabilir. Erkeklerde akciğer ve prostat kanseri, kadınlarda ise meme ve rahim kanseri en çok görülen kanser türleri arasında yer almaktadır. Kanser tedavisini gerçekleştirebilmek için hastalığın hangi evrede olduğunun bilinmesi gerekir. Hastalığın evresi, tümörün boyutu ve ne kadar yayılmış olduğuyla ilgilidir. Örneğin, meme kanserinin 4 evreden oluştuğu kabul edilir. Hastalık ilerledikçe yani 4. evreye yaklaşıldıkça, tedavide başarı oranı azalmaktadır. Oysa hastalığın ilk evrelerde tespit edilmesi durumunda tedavideki başarı oranının %100'e yakın olabileceği bilimsel olarak ispatlanmıştır. Buna göre, meme kanserinin meydana getirdiği sorunların erken tanı sayesinde büyük ölçüde çözülebildiği söylenebilir. Bundan dolayıdır ki, küçük boyuttaki tümörlerin erken safhada tespit edilebilmesi konusu araştırmacıların her zaman üzerinde durduğu bir konu olmuştur. Son yıllarda meme kanseri tespitiyle ilgili yeni medikal görüntüleme teknolojilerine ihtiyaç artmış, sistemlerin iyileştirilmesi için yapılan araştırmalar hız kazanmıştır. Görüntüleme amacıyla yapılan meme tarama yöntemlerinde dikkate alınması gereken başlıca ilkeler; kötü huylu ve küçük boyutlu kitlelerin doğru ve başarılı tespiti, yüksek çözünürlüğe sahip görüntülerin üretilmesi, maliyetin düşük olması ve konforlu bir ortamla hastaların rahat etmelerinin sağlanmasıdır. Memenin görüntülenmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur. Yöntemlerde kullanılan tekniklere göre görüntüleme uygulamaları değişmekle birlikte, hepsinin ortak amacı tümörün varlığını, konumunu ve boyutunu tespit eden bir görüntü elde edebilmektir. En yaygın kullanılan yöntemlerden biri olan X-Ray mamografi yöntemi, X ışınları kullanarak meme kanserinde tanılamayı sağlamaktadır. Ancak X-Ray mamografide iyonize edici ışın kullanılması ve memenin sıkıştırılması gerekliliği bu yöntemin olumsuz yanları olarak görülmektedir. X-Ray mamografiye alternatif bir yöntem, iyonize edici ışınların kullanılmadığı manyetik rezonans görüntüleme yöntemidir. Ancak, bu yöntemde ters tanıya neden olabilecek düşük belirginlik oluşması, yöntemdeki işlemlerin konforsuz olup uzun sürmesi ve yöntemin yüksek maliyete sahip olması gibi dezavantajlar bulunmaktadır. Diğer bir yöntem olan ultrasonografi yöntemi zararsız olmakla birlikte, yoğun yağ dokulu meme yapılarında derindeki tümörü bulma konusunda pek başarılı değildir ve mamografiye göre daha az etkilidir. Bu nedenle genellikle mamografi işlemine destek olarak kullanılır. Bahsedilen ve başlıca kullanılan bu yöntemlere ek olarak dijital tomosentez, manyetik rezonans spektroskopi, termografi, optik görüntüleme, elektriksel empedans tomografisi, diffüz optik tomografi ve mikrodalga görüntüleme gibi birçok yöntem sayılabilir. Her yöntemin olumlu ve olumsuz özellikleri bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, mikrodalga teknikler kullanılarak yapılabilecek görüntüleme yöntemleri incelenmiş, bu yöntemlerden biri olan 'çok geniş bantlı radar tabanlı mikrodalga görüntüleme' yöntemi detaylı olarak anlatılmıştır. Bu yöntemin kullanıldığı ölçüm çeşitlerinden biri olan monostatik ölçüm düzeneği oluşturularak küçük boyutlu tümörlerin tespiti ve görüntülenmesi deneysel olarak incelenmiş ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Mikrodalgalarla meme kanseri tespit sistemlerinde alıcı ve verici olarak görev yapan sensörlerin yani antenlerin belirli özelliklere sahip olması gerekmektedir. Bu nedenle kullanılacak antenler özel olarak tasarlanmalıdır. Öncelikle, tasarımı yapılacak olan antenin çalışma frekans aralığının, diğer bir ifadeyle bant genişliğinin olabildiğince yüksek olması arzu edilir. Çünkü saçılan alanı daha çok frekansta örneklemek, görüntüleme sistemlerinde toplanan veriyi arttırmanın en makul yoludur. Anten tasarımındaki ikinci önemli husus ise antenin 'arka hüzme–ön hüzme' güç seviyesi oranının düşük, ışıma hüzmesinin 3 dB genişliğinin 'yani yarım güç hüzme genişliğinin' dar olması gerekliliğidir. Bu özelliklere sahip olan bir antenin yüksek bir sinyal–gürültü oranına, diğer bir ifadeyle yüksek bir kazanca sahip olacağı söylenir. Verimli çalışan bir antenin yönlülüğü de aynen kazanç gibi yüksek seviyelerde olacaktır. Yönlülüğün yüksek olmasına ek olarak kararlı olması yani ışıma hüzmelerindeki ana lobların tüm çalışma frekans aralığı boyunca birbirine yakın yönlere odaklanmış olmaları da istenir. Son olarak, kullanılacak antenlerin boyutları olabildiğince küçük olarak tasarlanmalıdır. Bu sıkı tasarım sayesinde, antenlerin sistemlerde kolay bir şekilde kullanılmaları ve saçılan alanı örnekleme oranının mümkün olduğunca yüksek olması hedeflenmektedir. Özet olarak, meme kanserinin mikrodalga görüntüleme sistemiyle tespitinde kullanılacak antenlerin çok geniş frekans bandına, yüksek ve kararlı yönlülüğe, yüksek kazanç ve verimliliğe ve küçük boyutlu bir tasarıma sahip olmaları arzu edilir. Bu tez çalışmasında, çeşitli modifikasyon teknikleri ve benzetim programında yer alan optimizasyon yöntemleri kullanılarak yukarıda bahsedilen tüm özelliklere sahip dörtgen yamalı ve dairesel yamalı iki farklı düzlemsel monopol anten tasarımı yapıldı. Benzetim sonuçlarına göre başarılı olduğu görülen antenlerin üretimleri gerçekleştirildi. Üretilen antenlere ait parametreler ölçülerek test edildi. Benzetim sonuçlarıyla pratik ölçüm sonuçlarının birbirleriyle uyumlu oldukları gözlemlendi. Bu bağlamda, tez çalışmasının ilk katkısı literatüre yeni antenler kazandırmak şeklinde olmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, gerçek meme yapısıyla benzer elektriksel özelliklere sahip farklı şekillerdeki fantomlar oluşturuldu. Üretilen iki antenin daha iyi performansa sahip olanı kullanılarak, fantomlara yerleştirilen küçük boyuttaki tümörlerin tespitine yönelik iki farklı ölçüm yapıldı. Ölçümlerdeki amaçlardan biri, tasarlanan antenin çok geniş bantlı radar tabanlı mikrodalga görüntüleme sisteminde kullanıldığında nasıl bir performans göstereceğini incelemekti. Önerilen antenin benzer çalışmalara kıyasla daha iyi bir çalışma performansı göstermesi hedeflendi. Ayrıca zaman domeninde ölçümler yapılarak, tümörlü ve tümörsüz durumlarda meme fantomundan yansıyan sinyallerin zamana göre değişimlerinin gözlemlenmesi ve elde edilen veriler kullanılarak bir görüntü oluşturulması da diğer bir amaçtı. Bahsedilen amaçlar gerçekleştirildi, tasarlanan dairesel yamalı düzlemsel monopol antenin çok geniş bantlı radar tabanlı mikrodalga görüntüleme için uygun olduğu görüldü. Meme fantomlarının içine gömülmüş olan 6 mm boyutundaki tümör benzeri nesnenin varlığı frekans ve zaman domenindeki sonuçlar incelenerek tespit edildi, nesnenin konumu ve boyutu hakkında çıkarımlar yapıldı. Daha sonra, elde edilen veriler renklendirilerek bir görüntü oluşturuldu, nesnenin konum ve boyut değerleri tespit edildi. Bu boyuttaki bir tümörün mikrodalgalarla tespiti, mevcut yöntemlerle birlikte kanserin erken safhada teşhis edilmesi için kullanılacak ve tedavideki başarı oranının yükselmesini sağlayacaktır. Bu önemli başarının, tez çalışmasının ikinci katkısı olacağı ve devam eden araştırmalara fayda sağlayacağı düşünülmektedir.
Normal ve patolojik kalp ses kayıtlarının zaman-frekans temelli otomatik sınıflandırılması
Kardiyovasküler bozukluklar veya kalp hastalıkları dünyada artan ölümlerin ana sebeplerinden bir tanesidir. Kalp hastalıklarının erken, ucuz ve kolay bir şekilde teşhis edilmesi insanların yaşam süresini arttırmada yardımcı olabilme potansiyeline sahiptir. Son 50 yıldır elektronik stetoskop ile kaydedilebilen, fonokardiyogram (PCG) olarak adlandırılan ve kalbin mekanik davranışı hakkında önemli bilgiler taşıyan kalp sesi işaretlerinden kişinin kalp hastası olup olmadığının tespitine yönelik çok sayıda teşhis destek algoritması geliştirilmiştir. Ancak geliştirilen bu algoritmaların başarımı genelde belirli bir lokasyondan alınan, gürültüsüz ve az sayıda kalp sesi kaydı içeren veri setleri üzerinden test edilmiştir. Bu da farklı lokasyonlardan alınan, gürültülü ve çok fazla sayıda kayıt içeren bir veri seti üzerinden başarımı test edilmiş yüksek performanslı algoritmaların geliştirilmesi gerektiğini gösterir. Bu tez çalışmasında PCG kayıtlarından kişini kalp hastası olup olmadığını tespit eden işaret işleme ve makine öğrenmesi temelli bir örüntü sınıflandırma algoritması geliştirilmeye çalışılmıştır. Geliştirilen algoritmanın başarım performansı 3240 kalp sesi kaydından oluşan bir veri bankası üzerinden test edilmiştir. Bu çalışmada PCG kayıtlarından kalp hastalıklarının teşhis desteğine yönelik önerilen algoritma, önişlem, özellik çıkarma-1, veri seti sınıflandırması, segmentasyon, özellik çıkarma-2, özellik seçme ve nihai sınıflandırma olmak üzere yedi temel aşamadan oluşmaktadır. Önişlem aşamasında PCG kayıtlarındaki sivri uçlar yok edilerek normalizasyon yapılmıştır. Sonraki aşamada kayıtların veri setine göre sınıflandırmaya yarayan sınıflandırıcının eğitilmesinde ve test edilmesinde kullanılan özellikler çıkarılmıştır. Kayıtlar alındıkları veri setine göre sınıflandırılırken karar ağaçları ve AdaBoostM2 algoritması ile oluşturulan sınıflandırıcı metotları topluluğu kullanılmıştır. Böylece, farklı veri setlerine ait veriler için farklı özellik ve sınıflandırıcı kullanılması sağlanmıştır. Algoritmanın segmentasyon aşamasında Springer'in segmentasyon algoritması kullanılarak kayıtlar temel kalp seslerine ayrılmıştır. Özellik çıkarma-2 aşamasında segmentasyonu yapılmış ve yapılmamış işaretlerin zaman, frekans ve zaman-frekans özellikleri çıkarılmıştır. Çıkarılan özellikler özellik seçme aşamasında azaltılmış ve algoritmanın son adımında yer alan sınıflandırıcıların eğitilmesinde ve test edilmesinde kullanılmıştır. Her bir kayıt için iki farklı sınıflandırıcı kullanıldığından kaydın normal veya anormal olduğuna yönelik son karar verilirken beş farklı kural kullanılarak en iyi sonucu veren kural bulunmuştur. En iyi sonucu veren kural bulunduktan sonra bu kural ile başarım performansı doğruluk, duyarlılık ve özgüllük açısında sırasıyla %95.21, %87.22 ve %97.28 olarak elde edilmiştir. Elde edilen bu değerlere göre önerilen algoritmanın performansı literatürdeki benzer çalışmalar ile kıyaslanmış ve önerilen algoritma başarılı bulunmuştur.
Yüksek gerilim izolatörlerinde dış etken kaynaklı arızaların analizi ve azaltılması
Elektrik enerjisinin kullanımındaki artışa bağlı olarak iletim ve dağıtım şebekelerindeki gerilim seviyeleri de yükselmektedir. Dolayısıyla şebekelerde kullanılan teçhizatların ve akım taşıyan iletkenlerin birbirlerinden ve sistemin diğer bileşenlerinden yalıtılması için hem ekonomik hem de etkin çözümlerin uygulanması gerekmektedir. Tüm dünyada olduğu gibi enerji ihtiyacı artan ülkemizde enerjinin üretimi, iletimi ve dağıtımı aşamalarında enerji kayıplarının en aza indirilmesi hayati önem taşımaktadır. Yüksek gerilim izolatörlerinin etkin, sürekli ve emniyetli bir yalıtım yapması beklenir. Fakat işletme şartları altında elektriksel, ısıl, mekanik ve çevresel birçok etkene maruz kalmaları nedeniyle yalıtım açısından bir takım problemler ortaya çıkar. Bu tez çalışmasında yüksek gerilim şalt teçhizatları ve izolatörlerinde görülen arızaların analiz edilmesi ve bu arızaların azaltılması üzerine araştırmalar yapılmıştır. Bu kapsamda elektriksel ve mekanik olarak farklı görevler üstlenen porselen dış yüzeye sahip şalt teçhizatları ve izolatörler incelenmiştir. Hem sistemin içyapısından hem de çevresel etkenlerden meydana gelen arızalar analiz edilmiştir. Yapılan analizlerde şalt teçhizatları ve izolatörlerin porselen dış yüzeylerinde kirlenme ve meteorolojik etkilerle ortaya çıkan ve iletim sistemlerinde ciddi arızaların, hatta kesintilerin oluşmasına neden olan 'kirlenme atlaması' arıza tipinin önem arz ettiği tespit edilmiştir. Bu nedenle kirlenme atlaması arızasının oluşum aşamaları irdelenmiştir. Çalışma kapsamında analizi yapılan arızanın azaltılması için porselen izolatör yüzeylerin koruyucu materyal madde ile kaplanmasının en etkili çözüm olacağı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellemesi yapılan porselen izolatör yüzeyine koruyucu materyal malzeme kaplanmamış ve kaplanmış hallerde kirlilik etkenleri eklenmiştir. Her iki durum için ortaya çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Materyal kaplama uygulaması için Türkiye Ulusal İletim şebekesinde bir indirici transformatör merkezi yüksek gerilim şalt sahasında bulunan porselen dış yüzeye sahip teçhizatların kaplanması ve aynı şalt sahasına bağlı enerji nakil hattında yapılan silikon izolatör çalışması incelenmiştir. Yapılan incelemeler neticesinde iletim sisteminde yaşanan arıza sayısının kayda değer miktarda azaldığı tespit edilmiştir. Bu çalışma porselen dış yüzeye sahip yüksek gerilim teçhizatlarında dış etkenlerden kaynaklı arızaların, koruyucu materyal malzeme ile kaplama metoduyla azaltılabileceği ve bu vesileyle sistemlerde kararlılık sağlanabileceğini göstermiştir.
Ters cevaplı sistemler için optimal PI/PID tasarımı
PID tip denetleyiciler modern kontrolde son yıllarda yaşanan büyük gelişmelere rağmen endüstriyel uygulamalarda hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Kontrol sistemlerinin iyi bir kapalı çevrim cevabı sergileyebilmesi için denetleyicilerin ayar parametrelerinin uygun seçilmesi gerekir. Denetleyici ayar parametrelerinin belirlenmesinde literatürde kullanılan çok farklı yöntemler bulunmaktadır. İntegral performans kriteri PI/PID denetleyicilerin ayar parametrelerinin hesaplanmasında kullanılan ve kabul görmüş yaygın yöntemlerden biridir. Literatürde, integral performans kriteri farklı süreçlerin denetiminde kullanılan PID tip denetleyicilerin ayar parametrelerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Ancak, ters cevaplı süreçlerin denetiminde çok fazla kullanılmamıştır. Bu çalışmada, ters cevaplı kararlı zaman gecikmeli ve ters cevaplı integratörlü zaman gecikmeli süreçlerin denetiminde kullanılacak PI ve/veya PID denetleyiciler için optimum ayar parametrelerinin hesaplanmasına olanak veren bağıntılar türetilmiştir. Bunun için, söz konusu süreçler için düşük dereceli transfer fonksiyonu modelleri varsayılmıştır. Daha sonra normalize edilmiş süreç ve denetleyici transfer fonksiyonları kapalı çevrim hata fonksiyonunda yerleştirilmiş ve farklı T0 / T (normalize edilmiş sıfır) değerleri ve değişen / T (normalize edilmiş zaman gecikmesi) değerleri için ISTE, IST2E and IST3E kriterleri cinsinden kapalı çevrim sistemin hatasını minimum yapan ayar parametreleri belirlenmiştir. Böylece, süreç transfer fonksiyonu ile denetleyici transfer fonksiyonu parametreleri normalize edilmiş zaman gecikmesi ve normalize edilmiş sıfır arasındaki ilişkiyi veren grafikler elde edilmiştir. Bu grafiklere eğri uydurma yaklaşımının uygulanması ile PI/PID denetleyicinin optimum ayar parametrelerinin hesaplanmasına olanak veren analitik bağıntılar türetilmiştir. Elde edilen bağıntıların, ters cevaplı kararlı zaman gecikmeli ve ters cevaplı integratörlü zaman gecikmeli sistemlerin denetiminde performansı görmek için benzetim sonuçları verilmiştir. Ayrıca, bu süreçler için literatürde önerilmiş olan denetleyici tasarım metotları ile karşılaştırmalar verilmiştir. Ters cevaplı kararlı zaman gecikmeli ve ters cevaplı integratörlü zaman gecikmeli süreçler için uygun modellerin elde edilebilmesi durumunda, bu çalışmada önerilen tasarım yöntemlerinin literatürde yapılan çalışmalardan daha iyi performans sağladığı gözlemlenmiştir.
ZigBee teknolojisinin araştırılması ve biyomedikal işaretlerin iletimine ilişkin örnek bir uygulama
Bu tez çalışmasında, kablosuz sensör ağlarında veri iletilimi kapsamında öncelikle tercih edilen ZigBee teknolojisi tanıtılmış ve ZigBee tabanlı biyomedikal işaretlerin iletimine ilişkin örnek bir uygulama gerçekleştirilmiştir. ZigBee teknolojisi konusunda Türkçe kaynak sıkıntısının olması bizi bu tez çalışmasının gerçeklenmesine motive etmiştir. Örnek uygulama olarak sıcaklık ve kalp hızı nabız sensörlerinden alınan biyomedikal işaretlerin ZigBee modüllerden oluşan bir kablosuz ağ üzerinden uzaktaki merkezi birime iletilmesi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında ZigBee teknolojisi hakkında kapsamlı bir inceleme yapılıp; ZigBee kavramının temelleri, ZigBee ağ yapısı, ZigBee protokolleri, ZigBee teknolojisinin uygulama alanları ve ZigBee tabanlı ağların mevcut diğer ağ teknolojileri ile karşılaştırılıp avantaj ve dezevantajları incelenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında örnek uygulamada kullanılan ZigBee modüller, biyomedikal sensörler ve diğer ekipmanlar tanıtılmıştır. ZigBee modül olarak Digi firması tarafından üretilen XBee 2mw Kablo Anten Seri2 (ZigBee Mash ) modüller kullanıldı. Sıcaklık işareti için LM35 anolog sıcaklık sensörü, kalp hızı nabız işareti için ise Sparkfun firmasının ürettiği sensör kullanıldı. Bu iki sensörden elde edilen işaretler mikro işlemci tarafından işlenip, gönderici ZigBee modülü üzerinden ağ kordinatörü olarakta görev yapan uzaktaki alıcı ZigBee modülüne kablosuz olarak iletildi. Alıcı kordinaör ZigBee modülünden alınan işaretler konsol üzerinden ekrana yazdırıldı. Çalışmanın son kısmında ZigBee modüller ile kablosuz ağ kurmanın kolaylığı ve esnekliğini göstermek üzere, modüllerin konfigre edilebilen tüm parametreleri incelenmiştir.
Uydu görüntüleri kullanılarak NDVI ve RVI bitki örtüsü indekslerinin karşılaştırılması
Uzaktan algılama, bir cisim ile direk temas olmaksızın onun fiziksel özellikleri hakkında bilgi elde edilmesine denir. Bu bilgi edinme algılayıcılar sayesinde sağlanır. Bu algılayıcıların nesnelerle teması bulunmamaktadır. Uzaktan algılamada iki farklı sistem bulunmaktadır. Bunlar Aktif ve Pasif Algılayıcı Sistemlerdir. Pasif Algılayıcı Sistemler güneşin gönderdiği ışınlar aracılığıyla cisimlerden yansıyan ışınların enerjisini ölçerler. Aktif Algılayıcı Sistemler ise kendi ışınlarını cisme ileterek cisimlerden yansıyan enerjiyi ölçer. Aktif Algılayıcı Sistemler kendi enerjisi ile çalıştığı için Güneşe ihtiyacı bulunmamaktadır. Bu yüzden Aktif Algılayıcı Sistemlerde gece olması veya mevsim şartları önemli değildir. Pasif Algılayıcı Sistemlere optik algılayıcı sistemler örnek olarak gösterilebilir. Landsat-8 uydusu optik algılayıcı sistemle çalışır. Sentetik Açıklık Radarı (SAR) sistemleri, aktif algılayıcı sistemlere örnek verilebilir. SAR sistemleri her türlü hava koşulunda çalışabilmesi açısından geniş bir kullanım alanına sahiptir. SAR sistemleri yeryüzünü yüksek çözünürlükle görüntüleyen bir radar sistemidir. Radarsat-2 uydusu SAR algılayıcı sistemlerine sahiptir. Bu çalışmanın amacı iki farklı algılayıcı türüne sahip Landsat-8 ve Radarsat-2 uydu görüntülerini kullanarak her birine ait bitki örtüsü indekslerinin karşılaştırılmasıdır. Bitki örtüsü indekslerinin iklim çeşitliliğinin incelenmesi ve değişimi, bitki örtüsü çeşitliliği ve kuraklık gibi kullanım alanları bulunmaktadır. Bu çalışmada Radar Bitki Örtüsü İndeksi (RVI) ve Normalize Edilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) incelenmiştir. NDVI, NIR (Yakın Kızılötesi) ve RED (Kırmızı) bantlarının farkının toplamına bölümü şeklinde bulunur. NDVI değer aralığı -1 ile +1 arasındadır. Eksi değerler sulak veya buzul alanları gösterirken +1 yakın değerler ise bitki örtüsü yoğunluğu ve çeşitliliğinin arttığı alanları göstermektedir. RVI değer aralığı 0-1 arasındadır. 0'a yaklaştıkça zemin düzlüğü artmaktadır. 1'e doğru yaklaştıkça bitki örtüsü artmaktadır. RVI indeksinin hesaplanması için 8 Nisan 2015 tarihli multi zamanlı tam polarimetrik Radarsat-2 FQ uydu görüntüsüne ait dört farklı bandın (HH, HV, VH, VV) geri saçılma katsayısı kullanılmıştır. NDVI indeksinin hesaplanması içinde 25 Mayıs 2015 tarihine ait Landsat-8 uydu görüntüsüne ait Bant 5 ( Yakın Kızılötesi) ve Bant 4 (kırmızı) kullanılmıştır. Çalışma alanı olarak Dicle Üniversitesi tarım alanları seçilmiştir. Bu tarım alanına ait 281 farklı GPS noktası belirlenmiş olup bu noktalara ait RVI ve NDVI değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen değerler istatiksel olarak incelendiğinde, RVI ve NDVI indeksleri arasında iyi bir korelasyon olduğu gözlemlenmiştir. Oluşturulan iki farklı veri seti sonucunda; RVI ve NDVI değerleri arasındaki korelasyon ve determinasyon katsayılarının sırasıyla r = 0.6926 r2 = 0.4797 ve r = 0.6403 r2 = 0.4100 olduğu ortaya çıkmıştır.
Şebekeye bağlı güneş enerjisi santrallerinin harmonık etkilerinin araştırılması
Küresel iklim değişikliğinin önlenmesi amacıyla yapılan çalışmalar ve geliştirilen politikalar enerji üretiminde, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını hızla artırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından üretilen elektrik enerjisinin şebekeye bağlantısı, güvenlik, güç kalitesi ve yönetim açısından önem arz etmektedir. Azalan kurulum maliyetleri güneş enerjisinden elektrik üreten sistemlerin kullanımını yaygınlaştırmıştır. Şebeke bağlantılı güneş enerji santrallerinin şebekeye bağlantılarında en önemli sorunlardan birisi de sistemden kaynaklanan harmoniklerdir. Şebeke bağlantısında kullanılan eviriciler harmonik üretimine neden olmaktadır. Oluşan harmonikler şebekenin güç kalitesi üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Bu çalışmada şebekeye bağlı güneş enerjisi santrallerinin oluşturduğu harmonik etkiler araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle fotovoltaik güneş enerji santrali MATLAB/Simulink'de modellenmiş ve benzetimi yapılarak harmonik etkiler elde edilmiştir. Yapılan benzetim gerçek bir güneş santralinden alınan harmonik verileriyle karşılaştırılmıştır. Kabul edilebilir bir hata oranı ile doğruluğu ispatlanan model yardımıyla harmoniklere etki eden parametreler araştırılmıştır. Güneş santrallerinde oluşan harmonikler üzerinde ışımanın ve sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Birinci incelemede sıcaklık sabit iken ışımanın değişimin harmonik üzerine etkisi araştırılmıştır. İkinci inceleme de ise ışıma sabit iken sıcaklık değişimin harmonikler üzerindeki etkisine bakılmıştır. Ayrıca Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Güneş Enerjisi Santralinin harmonikleri de yapılan benzetim modeli ile elde edilmiştir. Bunun yanında, harmoniklerin azaltılması için öneriler de bulunulmuştur
Maksimum güç nokta izleyici için kullanılan artan iletkenlik algoritmasının FPGA-tabanlı kosimülasyonu
Fosil yakıtların yakın gelecekte tükeneceği öngörüsüyle, son yıllarda yenilenebilir enerji kaynakların kullanımına yönelim hızla artmaktadır. Bu kaynaklardan en önemlisi dünyamızı aydınlatan ve ısıtan güneştir. Güneş ışığından Fotovoltaik paneller (FV) kullanılarak elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Günümüzde FV panellerin verimi çok yüksek değildir. Bununla birlikte güneş ışığının geliş açısı ile çevresel ve atmosferik koşullara bağlı olarak güneş ışığının şiddeti değişmektedir. Bunlar dikkate alınarak güneş ışığından maksimum verim elde etmek için maksimum güç noktası algoritmaları kullanılmaktadır. Artan iletkenlik algoritması FV panelin ürettiği akım ve gerilimin ardışıl değerlerinin farkına göre akım ve gerilim çalışma noktasını maksimum güç üretecek şekilde oluşturulan bir Maksimum Güç Noktası İzleyici algoritmasıdır. Bu algoritmanın en önemli özeliklerinden birisi de programlanmaya uygun olmasıdır. Dolayısıyla Digital Signal Processor (DSP) ve Field Programmable Gate Array (FPGA) gibi işlemcilerde bu algoritma çalıştırılabilmektedir. FPGA'nın en önemli özelliklerinden birisi algoritmanın donanımsal ve paralel olarak çalıştırılabilmesidir. Böylece hızı 100 MHz'ler seviyesinde olan bir FPGA günümüz bilgisayarlarından daha hızlı işlem yapabilmektedir. Dicle Üniversitesi arazisinde kurulan 250 kW'lık bir fotovoltaik santralin 10 kWatt'lık bir eviricinin atmosferik koşullarının değişkenlik gösterdiği bir güne ait 13.5 saatlik verileri 8 saniye olarak kaydedilmiştir. Bu verilerle birlikte Bu tezde artan iletkenlik algoritması MATLAB/Simulink benzetim programında Sistem Generator ile sağlanan Xilinx FPGA'larına özgü bloklarla oluşturulmuştur. Bu eviricinin şebekeye bağlı modelinde FPGA'da oluşturulan model simüle edilmiştir. Elde edilen simülasyon sonucu eviricinin Doğru Akım (DA) güç girişiyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca bu modelin BASYS3 FPGA deneme kartıyla kosimülasyonu yapılmıştır. Sonuç olarak simülasyon ve kosimülasyona ait verilerin tamamıyla aynı olduğu görülmüştür.
PI-PD denetleyici ile ikiz rotor denetimi
İkiz Rotor Çok-Girişli Çok-Çıkışlı (ÇGÇÇ) Sistem (Twin Rotor Multi-Input Multi-Output System, TRMS), hava araçları ve kontrol alanında kullanılan temel sistemler arasında yer almaktadır. TRMS literatürde çok-girişli çok-çıkışlı sistemler içerisinde en yaygın kullanılan örneklerden bir tanesidir. Bu çalışmada, helikopter sistemlerinin ve son zamanlarda üzerinde oldukça sık çalışılan drone sistemlerinin temeli olan TRMS'nin denetimi üzerinde çalışılmıştır. Öncelikle, Matlab/Simulink aracılığıyla TRMS'nin ana rotor, kuyruk rotor, çapraz kuyruk ve çapraz ana rotor transfer fonksiyon modelleri elde edilmiştir. Sonrasında parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ile PI-PD ve PID denetleyiciler tasarlanarak TRMS'nin denetimi gerçekleştirilmiştir. Literatürde TRMS'nin denetimi çoğunlukla PID denetleyiciler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ancak PID denetleyiciler, genellikle, açık çevrim kararlı sistemler hariç yetersiz performans gösterebilmektedir. PI-PD denetleyicilerin ise, PID denetleyicilerin yetersiz kaldığı durumlarda, daha iyi bir performans gösterebildiği literatürde gösterilmiştir. Dolayısıyla, bu tez çalışmasında açık çevrim kararsız bir sistem olan TRMS'nin PI-PD denetleyici ile daha iyi kontrol edilebileceğinden hareketle PI-PD denetleyiciler ile TRMS'nin denetimi üzerinde durulmuştur. PID ve PI-PD denetleyici kontrolü altında, basamak, sinüs, kare ve testere dişi gibi farklı referans girişleri takipteki kapalı çevrim performanslar karşılaştırılmıştır. Hem benzetimsel hem de gerçek zamanlı ortamda PI-PD ve PID denetleyiciler ile denetimi gerçekleştirilen TRMS'nin PI-PD denetleyiciler ile daha iyi kapalı çevrim performans sağladığı gösterilmiştir.
Yerel santralde ada oluşumunu engelleyen frekans değişim rölesine yeni bir yaklaşım
Türkiye'de Elektrik Piyasasında Lisansız Elektrik Üretimine İlişkin yönetmenlik; 14/3/2013 tarihli ve 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanununun 14 üncü maddesi kapsamında değiştirilmesi ile Ülkemizde bir çok yerel elektrik santrali kurulmuş yada kurularak elektrik şebekeleri ile paralel çalışır duruma getirilmiş yada getirilecektir. Bu santraller şebekeyle paralel çalışarak güç alış verişinde bulunacaktır. Bu santrallerin enerji üretimine büyük katkısı yanında şebeke ile paralel çalışması sırasında teknik personel ve diğer tüketiciler açısından çeşitli problemlere neden olmaktadır. Bu nedenle elektrik şirketleri kendi şebekelerine gömülecek olan yerel elektrik santralleri, EG (Embedded Generator), için çeşitli kurallar belirlemişlerdir. Ana şebekeye gömülerek şebeke ile paralel çalışacak olan bu santrallerin yetkililerinin planlanma, kurulma, işletmeye alınma ve işletme aşamasında ana şebeke yetkilileri ile sürekli temas halinde olmaları gerekmektedir. Yerel santraller çalışırken diğer insanların yaşam ve mülkiyet haklarına zarar vermemelidir. Bu nedenle koruma sistemlerinin şebeke ile paralel çalışırken oluşan güç adalarına karşı en uygun şekilde planlanması gerekmektedir. Pratikte oluşan ada tiplerine karşı koruma uygulanırken bazı koruma uygulamaları halen araştırma aşamasınadır. Bu tezde bugüne kadar yapılan koruma sistemleri analiz edilecek avantaj ve dezavantajları açıklanacak ve araştırma aşamasında olan koruma sistemlerinin geliştirilmesi için çözümler aranacaktır. Diğer ülkelerde oluşan adalaşma problemleri incelenerek ülkemizde oluşacak problemlere karşı en sağlıklı çözümlerin oluşturulması konusu araştırılacaktır. Bu sorunu engelleyen ROCOF rölesi incelenecek ve benzetim ortamında oluşturulan güç adaları için rölenin sergilediği performans incelenecektir.
İmleç hareketlerine ait eeg sinyallerinin sınıflandırılmasında adaptif ve adaptif olmayan filtrelerin uygulamaları
Beyin Bilgisayar Arayüzü(BBA), herhangi fiziksel bir yeteneğe ihtiyaç duymadan insanın niyetinin veya kasıtlı düşüncesinin sınıflandırılmasını esas alınır. BBA çalışmalarında, veriler elektroensefalografi(EEG) yöntemi kullanılarak elde edilirken çevre kaynaklı(şebeke gürültüleri vs.) veya içsel(göz hareketleri, ECG vs.) bazı gürültülere maruz kalır. EEG verilerinin hassas bir şekilde sınıflandırılmasını önemli derecede etkileyebilecek gürültülerden biri de elektrookulografik(EOG) gürültülerdir. Bu çalışmada, Graz Üniversitesi tarafından yapılan BCI-IV yarışmasının 2a veri seti kullanılmıştır. 4 sınıflı veri seti 2 sınıfa indirgenerek sadece sağ ve sol imleç hareketlerinin offline sınıflandırılması amaçlanmıştır. 22 kanaldan alınan EEG verileri ile eş zamanlı, göz çevresine montajı yapılan 3 elektrottan da EOG verileri elde edilmiştir. Kullanılan veri setinde, EOG gürültülerini EEG sinyallerinden arındırmak için geleneksel bant geçiren filtreler ve recursive least square(RLS) adaptif filtresi kullanılmıştır. Motor hareket hayali ile uygun bantlara filtrelenmiş sinyallerden, ortak uzamsal örüntüler(CSP) metodu ile çıkarılan öznitelik vektörleri, lineer diskriminant analizi(LDA), destek vektör makinaları(DVM), naive bayes(NB) ve k-NN sınıflandırma algoritmalarının girişlerine uygulanmıştır. Chebyshev tip 2 ve DVM kombinasyonu %72'lik ortalama doğruluk oranı ile en yüksek sınıflandırma performansını sağlamıştır. Ayrıca RLS adaptif filtresi ile elde edilen sınıflandırma sonuçları bant geçiren filtrelerin sonuçları ile mukayese edilmiştir. RLS algoritması ve LDA kombinasyonu, %64 doğruluk oranı ile geleneksel bant geçiren filtreler ile elde edilen sonuçlardan daha düşük performans göstermiştir. Çalışmanın bulguları, gelecekte yapılacak çalışmalara ışık tutabilecek niteliktedir. Anahtar Kelimeler: Adaptif filtre, Recursive Least Square, Beyin Bilgisayar Arayüzü, Elektrookulogram, Elektroensefolagrafi, Geleneksel Band Geçiren Filtreler, Ortak Uzamsal Örüntüler
Üç fazlı uzay vektör PWM kontrollü eviricinin FPGA tabanlı kosimülasyonu
Eviriciler girişlerindeki DC gerilimi AC gerilimine dönüştürür. Bu dönüşümü sağlamak için kontrol yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden en önemlisi Darbe Genişlik Modülasyon yöntemleridir. Darbe genişlik modülasyon yöntemleri, eviricilerde çıkış gerilimini ve frekansını düzenlemek için kullanılır. Eviriciler, motor kontrol uygulamalarında, kesintisiz güç kaynaklarında ve yenilenebilir enerji kaynaklarında yaygın olarak kullanılır. Darbe Genişlik Modülasyon yöntemlerinden Uzay vektör DGM yöntemi, eviricilerin kontrolünde yaygın olarak kullanılır, çünkü düşük harmonik içeriğe sahiptir ve dijital olarak uygulanabilir. Geleneksel mikroişlemcilerle üretilen uzay vektörü DGM sinyallerinin çıkış frekansı istenilen frekanstan farklı olmakta ve kaymalar meydana gelebilmektedir. Bu kaymalar, geleneksel mikroişlemcilerin seri işlem yapılarından kaynaklanmaktadır. Bu durum istenmeyen harmonikler gibi birçok soruna yol açmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada geleneksel mikro işlemciler yerine FPGA kullanımı tercih edilmiştir. FPGA ile paralel işlem yapılabilir, kullanılan tasarım test edilebilir ve istendiğinde içine işlemci sistemi gömülebilir ve sahada programlanabilmektedir. Ayrıca FPGA ile tasarlanan program bilgisayar ortamında simüle edilebilir.. Bu tez çalışmasında, referans şebeke gerilimi kullanılarak Uzay Vektör DGM sinyalleri oluşturulmuş ve geleneksel mikroişlemciler yerine FPGA kullanılmıştır. Uzay Vektör DGM sinyalleri MATLAB/Simulink benzetim programı ile System Generator sayesinde sağlanan Xilinx FPGA'larına özel bloklarla oluşturulmuştur. Bu evirici modelinde FPGA'da oluşturulan modelin simülasyonu yapılmıştır. Ayrıca bu modelin BASYS3 FPGA deneme kartıyla kosimülasyonu yapılmış, sonuç olarak simülasyon ve kosimülasyon verileri gözlemlenmiştir.
Wide-band antenna design and implementation for small-size RF anechoic chambers
In this thesis work; wideband microstrip planar monopole antennas consisting of two different types and a microstrip log periodic dipole array antenna are designed and fabricated for wireless communication systems, which are frequently used nowadays. The return loss performances of the antennas within the desired operating frequency bandwidth of 750 MHz to 3000 MHz are almost kept above about 10 dB by using circular disc in the first monopole antenna, and using step cut at four corners method to the radiated surface with T-shape slot at the ground surface of the rectangular patch in the second monopole. Then, a log periodic dipole array antenna is designed to operate at wideband by the help of the standard formulations for log periodic array. In this way, these antennas become convenient for the systems of Global System for Mobile Communication (900 MHz), Global Positioning System (1227 MHz, 1575 MHz), Third Generation of Mobile Telecommunications Technology (2100 MHz), Wireless Fidelity (2400 MHz) and Long Term Evolution (2600 MHz). Besides, these antennas are designed according to the dimensions of a small-size anechoic chamber at the Antenna and Microwave Technique Laboratory of Dokuz Eylül University which is a setup in order to measure the performances of the antennas and systems within the described frequency bandwidth, and they are considered to be used in this chamber. Finally, a Koch Fractal log periodic dipole array antenna is designed, simulated and manufactured.
Radar tabanlı biyomedikal uygulamalar için sistem tasarımı ve optimizasyonu
Radar tabanlı uygulamalar doppler etkisini kullanarak, harekete dayalı nesnelerin yorumlanması açısından çok önemli bir potansiyele sahiptir. Son yıllarda hareket endeksli vital bulguların takibi, dokuları ve organları karakterize etmek için çeşitli radar tabanlı çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılabilecek bir radar sistemi yapılması amaçlanmıştır. Radar tabanlı uygulamaların düzgün bir şekilde gerçekleştirilebilmesi açısından radar sisteminde kullanılan antenler çok önemli bir yer tutmaktadır. Bu antenlerin çalışma frekansı, kazancı, yönlülüğü gibi parametrelerin istenilen uygulamaya uygun olması gerekmektedir. Bu antenlerin tasarımı için iletim hattı denklemleri ve bir elektromanyetik simülasyon programı(CST) kullanılmış olup istenen performansta antenler tasarlanmıştır ve optimize edilmiştir. CST programı kullanılarak mikroşerit antenin yama genişliği, yama uzunluğu, yarık genişliği, yarık uzunluğu ve besleme şeridi üzerinde geometrik değişimler yapılmıştır. Antenler üzerinde yapılan boyutsal değişiklikler antenin ilk hali ile karşılaştırılmıştır. İşlem öncesi 2,36 GHz olan radar antenin çalışma frekansı istenilen seviye olan 2,40 GHz'e getirilmiştir. Radar anten kazancı 3,02 dB seviyesinden 3,67 dB seviyesine çıkarılarak iyileştirilmiştir. Performansları artırılan alıcı ve verici antenler radar sistemine eklenmiştir. Radar sisteminin çalışma prensibine uygun olarak kurulan mikrodalga bileşenleriyle beraber modülatör devresi, alçak geçiren filtre devresi ve ardunio ile frekans sayıcı devresi tasarlanmıştır. Ayrıca analog/dijital çevirici ile radar sisteminin bilgisayar bağlantısı yapılmış, sistemin düzgün çalıştığı görülmüştür. Hareket ettirilen bir engel, radar sisteminin karşısına konularak testler yapılmıştır. Hareket ettirilen nesnenin radar sistemine yakınlaşırken zaman domeninde sinyal genliğinin arttığı, nesnenin radar sisteminden uzaklaşmasıyla azaldığı tespit edilmiştir. Uygun sinyal işleme teknikleriyle bu hareketlerin biyomedikal uygulama tabanlı yorumlanabileceği sonucuna varılmıştır.
Semi-supervised learning for image segmentation
In this thesis, a new approach to semi-supervised image segmentation is proposed, by implementing Unconstraint Least Square Importance Fitting (ULSIF) algorithm. ULSIF estimates importance value without determining probability distribution functions of the labeled and test class seperately. Different methods based on color or texture features are applied on semi-supervised image segmentation problems and similarities and differences between these methods have been explored. The performance of ULSIF based segmentation is compared with the state of art method one-class SVM in terms of segmentation accuracy and run time. According to the results, both color and texture based semi-supervised one-class ULSIF gave better results than one-class SVM does. Additionally, ULSIF algorithm is implemented as a two-class image segmentation method. In two class image segmentation methods, features of the foreground and background areas are used together during the learning stages. Results of supervised two-class ULSIF is compared with SVM and neural networks. According to the results, two-class SVM gave better results than two-class ULSIF and neural networks do.
Evaluation of the relation between transistor drive circuit parameters and reliability of a power converter
Today the power electronic circuits are used in almost every device. The intended purpose of using these circuits is to transfer the electrical energy drawn from a source to the load in a controlled way. Basically a power electronic circuit consists of two parts. These parts can be named as the power circuit and the control circuit. In the power circuit, MOSFETs are chosen in compliance with the system to operate. In the control circuit, there is a structure to drive the MOSFETs in a controlled way. Operation of the whole system depends on the control circuit. The MOSFET driver circuits are designed according to the MOSFETs used in the power electronic circuit and the system to operate. MOSFETs, particularly operating at high frequencies and voltages, more than a couple of times voltage and current peaks are observed compared to the amplitudes of the supply. In addition, oscillations are observed in the driving signal applied to gate-source pins. These peaks and oscillations cause the MOSFETs and other components of the circuit to get harmed. To prevent these damages, various solutions are carried out taking into account the operating frequency of the system. In the market, there are reliable driver circuits which can be operating up to 200 kHz switching frequency. In this thesis, the MOSFET driver circuit can be operated at 400 kHz and over has been designed. First of all, while designing this circuit, the simulations have been done by using a simulation software named CST Studio. Under the light of the obtained results. After soldering components onto manufactured PCB is tested in the laboratory. On completing the MOSFET driver circuit, the simulations and tests results have been compared. It is also tested in actual system thats designed for.
Development of a system to diagnose paroxysmal atrial fibrillation patients from arrhythmia free ECG records
Atrial fibrillation (AF) patients could easily be determined based on their electrocardiogram (ECG) records. However, in paroxysmal atrial fibrillation (PAF) case, AF episodes occur randomly and mostly the cardiac rhythm returns to normal sinus rhythm before the subjects reach a health care facility. This makes it very difficult to obtain ECG records during a PAF attack. Therefore, there is a need for a method that could diagnose PAF based on the ECG recordings taken during normal sinus rhythm. In this thesis, a system to diagnose PAF patients from their ECG records taken during normal sinus rhythm was proposed. The ECG records of PAF patients were selected at least 45-minute away from any PAF attack to ensure the signal is independent from any AF effect to simulate real clinical case. A combination of time domain, frequency domain and nonlinear heart rate variability (HRV) features were offered to discriminate PAF patients and non-PAF subjects. The most distinguishing features were selected by genetic algorithm among thirty three features. Discriminative ability of the selected features was visualized with self organizing maps. Different classifiers were examined to find out which one separates two groups better in multidimensional feature space. The best sensitivity, specificity and accuracy values, which were obtained with support vector machine classifier, were found to be 93%, 95% and 95%, respectively, using the selected features. Hereby, the proposed system can be used to detect PAF patients from their 5-minute AF free records in clinical use.
Speckle reduction and image quality improvement in display technologies having laser light sources
Picture quality of a display system is related to its screen quality. There are different display technologies and the qualities of them are related to the used illumination source used inside the device. The popular illumination devices are Cold Cathode Fluorescent Lamp, Ultra High Pressure lamps and Light Emitting Diodes. But due to lasers own special properties if they are used inside the display technologies they come with some advantages, such as more colorful pictures, higher luminance, an improved contrast ratio and also a constant image quality throughout the lasers lifetime, which makes them ideal candidate for display systems. Because lasers are coherent light sources, the mutual interference of wave fronts create a nonuniform intensity pattern which causes unwanted speckle noise in display and projection systems. In this thesis, we propose and experimentally demonstrate results of a new laser drive circuit for laser speckle reduction. By modulating the drive current of the laser diode continuously; we manage to generate independent longitudinal modes that arise from mode hopping. Since these modes have no fixed relationship between each other they act as independent sources which results in speckle reduction in the image. For square wave and triangular wave we experimentally demonstrate a speckle reduction factor of 1.32 and 2.16 respectively, which is in excellent agreement with our theoretical expectations. We conclude that mode hopping in laser systems can be used effectively to suppress speckle noise.
Development of spectrum sensing methods for dynamic spectrum management in cognitive radio
In cognitive radio (CR), traditional spectrum sensing methods usually assume that the primary user (PU) does not change its status within the sensing period. However, when the PU is assumed to be dynamic, detection performance of traditional techniques decreaeses. In this dissertation, three methods are proposed for sensing dynamic PUs and for prediction of channel status in the future sensing periods. First of all, a novel approach based on estimation of the last status change point (LSCP) of the PU is proposed in this study. According to this scheme, the LSCP of the dynamic PU is estimated first. Then, the observed samples from the LSCP until the end of the sensing period are used in the decision process by being subjected to a cumulative sum based weighting scheme. An enhancement is achieved for traditional spectrum sensing methods in terms of probability of detection using this approach. For detection of dynamic PUs, goodness of fit (GOF) tests are also considered in this dissertation. GOF test based spectrum sensing methods in the literature assume that the PU does not change its status during the sensing period and generally it is assumed that the PU signal is constant valued. A new GOF test based algorithm is proposed in this dissertation for dynamic PUs. According to the simulation results, the proposed algorithm outperforms other GOF test based methods in terms of probability of detection for different PU signalling schemes. In CR, channel status prediction is as important as sensing of PU in the channel. In this dissertation, decisions taken in the past sensing periods are used to predict the status of the channel for the future sensing periods. Two different prediction algorithms are proposed and the performances of these proposed algorithms are compared against correlation based prediction techniques.
Yakıt pilleri ve bir PEM yakıt pili sisteminin dinamik benzetimi
Geçtigimiz yüzyılda, enerji tüketimindeki hızlı artıs ve enerji kaynaklarının sınırlılıgı, günümüzde birçok sorun ve endiseye neden olmustur. Bunun yanında küresel ısınma gibi çevresel etkilerin ciddi bir sekilde artması önemli tedbir ve planlamalar gerektirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları bu tedbir, endise ve sorunlara çözüm olarak ortaya çıkmıstır. Hidrojen enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden biridir. Hidrojenin yakıt olarak kullanıldıgı yakıt pilleri de bu enerjinin en önemli kullanım alanlarındandır. Yakıt pili sistemlerinin gelistirilebilmesi için yakıt pillerinin çalısma prensibinin bilinmesi gerekmektedir. Son yıllarda yakıt pili teknolojilerine olan ilgi gittikçe artmaktadır. Özellikle polimer elektrolit membranlı (proton degisim membran, PEM) yakıt pillerinde büyük gelismeler kaydedilmistir. PEM yakıt pilleri; düsük çalısma sıcaklıkları, yüksek güç yogunlukları ve yüksek enerji dönüsüm verimlerinden dolayı otomobiller ve sabit uygulamalar için potansiyel bir güç kaynagı olarak oldukça dikkat çekmektedir. Matematiksel modeller ve benzetimler yakıt pilleri, yıgınları, yakıt pili güç sistemlerinin tasarım ve optimizasyonu için gerekli olan araçlar olarak görülmektedir. Son zamanlarda sayısal modellemeler ve bilgisayar benzetimleri, daha iyi PEM yakıt pili sistemlerinin gelistirilmesi ve analiz edilmesi için kullanılmaktadır. Bu çalısmada yakıt pilinin çalısma prensibi ve yakıt pili türleri arasındaki farklılıklar incelenmistir. Ayrıca, bir polimer elektrolit membran yakıt pili sistemi modellenmis, benzetimi yapılmıs ve sonuçlar sunulmustur. PEM yakıt pili sisteminin benzetimi ve modellenmesi için Matlab- Simulink yazılımı kullanılmıstır. Yakıt pili sistem modeli; reaktant akıs dinamikleri, yakıt pili modeli ve güç düzenleme biriminden meydana gelmistir. Aynı zamanda bir PEM yakıt pilinin karakteristigi ve verimi deneyler yardımıyla elde edilmistir. Benzetim sonuçları ve deneysel sonuçlar bu çalısmada sunulmustur. Bu çalısmada sunulan dinamik benzetim modeli ile sebekeye baglı ya da sebekeden bagımsız çalısan PEM yakıt pili generatör sistemleri uygulamaları gerçeklestirilebilir. Anahtar Kelimeler: Yakıt pili, PEM yakıt pili, Dinamik benzetim.
Secure communication via partial synchronization of nonlinear systems
It is well known that due to their sensitive dependence on initial conditions, the chaotic systems are capable of producing unpredictable outputs, characteristically, with a widely spread power spectrum. The idea of using them in secure data transmission have been studied extensively over the past decades and various chaotic communication schemes have been proposed. However, their performance in data transmission have been marginally superior at best compared to the conventional approaches. In this study, a novel method to design a secure communication system based on the cluster synchronization in networks of chaotic oscillators has been proposed. Cluster synchronization is observed when the nodes of the network synchronize in groups but there is no synchronization in between the groups. In the proposed system, one or more controllable parameters allow the cluster synchronization of different node groups. The symbols to be transmitted are represented by the cluster synchronization modes. The system is divided into two as transmitter and receiver, the change of cluster synchronization mode also changes the dynamics in the receiver side and hence the presence or the absence of the symbols are signified by the synchronization mode in the corresponding cluster. The basic concept and functioning of the proposed system have been illustrated through numerical simulations.
Çok girişli çok çıkışlı dikgen frekans bölüşümlü çoğullama sistemlerinde uzay-zaman ve uzay-frekans esaslı çeşitleme yöntemleri
Gezgin kablosuz haberleşme sistemleri üzerindeki en önemli bozucu etkilerden biri, sinyalin alıcıya farklı uzunluktaki birçok yoldan geçerek ulaşması sonucu oluşan sönümlemedir. Çeşitleme, sönümlemenin bozucu etkileri azaltmak için kullanılan en etkili yöntemlerden biridir. Çeşitleme ile sağlanan kazanç sayesinde, hata kodlama seviyesi ve alıcıdaki işlem yükü de azaltılabilmektedir.Çeşitleme; verici ve alıcı arasındaki iletim kanallarının sayısını arttırarak iletim sinyalinin alıcıya birçok kanaldan ulaşmasını sağlar. İletim sinyalinin alıcıya ulaştığı birçok kanaldan herhangi birinde yâda bir kaçında sönümleme olsa bile toplam işaret gürültü oranı, çeşitleme sayesinde kabul edilebilir bir seviyeye çıkarılabilir.Çeşitleme hem verici tarafta hem de alıcı tarafta gerçekleştirilebilmektedir ancak güç tüketimi ve fiziksel boyutları arttırdığından ötürü gezgin cihazlarda alıcı çeşitlemesi pek fazla tercih edilememektedir. Bu çalışmada; iletim hızında düşüşe sebep olmadan 4, 8 ve daha yüksek mertebeli çeşitleme elde edebilen yeni verici çeşitlemesi yöntemleri önerilmektedir. Önerilen yöntemlerin DVB-H ve IEEE 802.20 gibi OFDM sistemleri için olası kullanım biçimleri gösterilmektedir. Önerilen ve mevcut yöntemlerin başarımları bilgisayar benzetimi ile elde edilmiş ve farklı uygulanış biçimleri için karşılaştırılmıştır.Önerilen yöntemlerin sistematik olarak tasarlanabilen kod matrislerine ve daha düşük sezimleme karmaşıklığına sahip olmaları tasarım açısından sağladıkları üstünlüklerdir. Öte yandan önerilen yöntemler; elde edilen benzetim sonuçlarına göre diğer yöntemlerden, daha iyi bir başarım göstermekte hatta bazı koşullarda 11dB'yi aşan kazanç sağlayabilmektedirler.
Hastane ortamında elektromanyetik alan etkilerinin ölçüm yoluyla belirlenmesi ve değerlendirilmesi
Teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte çevremizdeki elektronik cihazların kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Özellikle hastane gibi hassas ortamlarda elektromanyetik alan kaynaklarının artması, cihazlar arasında elektromanyetik girişime sebep olurken insan sağlığı açısından da risk oluşturmaktadır.Bu çalışmada Karadeniz Teknik Üniversitesi Tıp Fakültesi Farabi Hastanesi içerisinde kritik bölgelerde ortamın elektromanyetik alan şiddeti ölçümleri yapılmıştır. Hastanenin bulunduğu bölgede TRT Trabzon orta dalga radyo vericisinin bulunması, vericinin gücüne ve çalışma saatlerine bağlı olarak o bölgede oluşturduğu elektromanyetik alandan dolayı hastane içerisinde bulunan bazı servislerde tıbbi cihazların etkilendiği görülmüştür.Yapılan ölçümler sonucunda elde edilen elektrik alan şiddeti değerleri, Bilgi Teknolojileri ve İletişim Kurumu tarafından sağlık kuruluşları için belirlenen limit değer olan 3V/m ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca elde edilen elektrik alan şiddeti değerlerinin ortalamalarının grafiksel gösterimleri Matlab programı yardımıyla elde edilmiştir.
Trabzon kent merkezinde elektrik alan ölçmeleri ve bazı mikro hücreler için yayılım modelleri ile ölçme sonuçlarının karşılaştırılması
Son yıllarda hücresel radyo servislerine olan talebin hızlı bir şekilde artış göstermesiyle, yeni hücresel sistemlere duyulan ihtiyaç da aynı oranda artış göstermektedir. Artan hareketli abone trafiğini karşılamak amacıyla operatörler sistem kapasitesini artırma yoluna gitmektedirler. Bu nedenle artan kapasiteyi karşılamak ve kaliteyi korumak için mevcut hücresel sistemlerden daha küçük boyutlara sahip yeni mikro hücresel sistemler tasarlanmaktadır.Bu çalışmada Trabzon il merkezinde yerleşimin yoğun olduğu bölgelerde GSM 900 MHz, GSM 1800 MHz, UMTS 2 GHz, FM, VHF ve UHF frekans bantları için ortalama elektrik alan şiddeti ölçmeleri yapılmış ve veriler haritalara işlenmiştir. Elde edilen veriler yardımıyla il merkezindeki dört mikro hücreye ait yol kaybı değerleri ve kırılma noktası mesafeleri hesaplanmıştır. Hesaplanan bu değerler mikro hücreler için önerilen yol kaybı tahmin modelleriyle karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonucunda ölçüm yapılan bölgeye en uygun model belirlenmeye çalışılmıştır. Mesafeye bağlı yol kaybı eğrilerinin grafiksel gösterimleri Matlab programı yardımıyla elde edilmiştir. Ortalama elektrik alan şiddeti değerleri Google Earth programı kullanılarak haritalar üzerinde gösterilmiştir.
Güneş gözeleri ile beslenen hız kontrollü asenkron motor sürücü sisteminin gerçeklenmesi ve sulama sistemine uygulanması
Küresel iklim değişikliği, fosil yakıtların tükenme ve çevresel etki tehditleri yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu kılmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının uygun uygulamalarda kullanımı bu açıdan oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Türkiye ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi için oldukça önemli bir yenilenebilir kaynak olan güneş enerjisinin kullanımına örnek bir uygulama yapılmıştır.Çalışmada, tarımsal sulama sistemi için gerekli olan elektrik enerjisi güneş gözelerinden elde edilmiştir. Elde edilen elektrik enerjisi A.A.'a çevrilerek bir asenkron motorun beslemesinde kullanılmıştır. Asenkron motor aynı zamanda bir hız kontrol sürücüsü ile kontrol edilmiştir. Bataryalardan oluşan depolama sistemi ile, güneşin olmadığı saatlerde de sulama yapılmasına olanak sağlanmıştır. Sulama sistemi olarak damlama sulama sistemi öngörülmüş, böylelikle suyun ve enerjinin verimlilikle kullanılması sağlanmıştır.Tezde, önerilen uygulama sistemine ait detaylar açıklanmıştır. Kurulan sistemden alınan veriler ile sulamada kullanılan asenkron motora ilişkin veriler sunulmuştur. Özellikle şebekeye uzak yerlerde önerilen sistemin maliyet açısından da uygulanabilir olduğu görülmektedir. Böylelikle, yenilenebilir enerji kaynaklarından güneşin tarımsal sulamada etkin kullanımı ile ilgili bir uygulama gerçekleştirilmiştir.
Yüksek rakımlı platform istasyonlarda (HAPs) yayılım modellemesi ve başarım analizi
Kablosuz gezgin haberleşme servislerinde, yüksek veri hızı taleplerindeki sürekli artış, daha yenilikçi ve daha çok isteğe cevap verebilen haberleşme altyapılarına ihtiyacı da arttırmıştır. Karasal yer tabanlı sistemler ve uydu sistemleri, gezgin haberleşme servislerini sağlamada kullanılan sistemlerdir.Hem karasal yer tabanlı sistemlerin hem de uydu sistemlerinin birtakım dezavantajlarına çözüm olarak ve hücresel haberleşme teknolojisine yenilikçi bir bakış açısı olarak "Yüksek Rakımlı Platform İstasyon (High Altitude Platform Station-HAPs) " teknolojisi karşımıza çıkar. Bu nedenle bu alanda yoğun çalışmalar yapılmaktadır.Bu tezde HAPs (Yüksek Rakımlı Platform İstasyon) sistemlerinde yayılım modellemesi ve kanal başarımı üzerinde çalışılmıştır. Yükselme açısı modelin en önemli parametresidir. Olası yayılım ortamları, Yarı kent (SU), Kent (U), Yoğun kent (DU) ve Yüksek yapılı (Metropol) kent (UHR) olmak üzere dört gruba bölünmüştür. Bu gruplar bilinen istatistiksel modeller kullanılarak yükselme açısına bağlı olarak modellenmiştir. Modeldeki temel parametreler yükselme açısı, Rayleigh-Rice yayılım katsayıları ve sönümleme derinliğinin başarım yüzdesi olmuştur. Model parametrelerinin etkilerini gözlemlemek için sönümleme derinliği ile parametreler arasındaki ilişki katsayıları hesaplanmıştır. Aynı zamanda yükselme açısının ve her bir yükselme açısına karşılık gelen sönümle derinliklerinin toplam alandaki olasılık dağılımı hesaplanmış ve yükselme açısına bağlı bir dağılım fonksiyonu olarak ifade edilmiştir.Sonuç olarak oluşturulan sönümleme modeli serbest uzay yol kaybı ile birleştirilerek, 2-6 GHz frekans bandında, HAPs için olası dört yayılım ortamında toplam yol kaybı modelleri oluşturulmuştur. Bunun ardından, mevcut her bir yayılım ortamı için farklı durumlarda kanal başarım analizi yapılmıştır.
Uykuda periyodik hareket bozukluğu (UPHB) hastalığının TMS 320 C6713 sayısal işlemci kartı ile otomatik tespiti
Bu çalışmada amaç; Uykuda Periyodik Hareket Bozukluğu (UPHB) hastalığının TMS 320 C6713 sayısal işlemci kartı ile otomatik tespitinin yapılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda 19 deneğin polisomnografi kayıtları uzman bir doktor tarafından UPHB, OSAS (Obstructive Sleep Apnea, Uyku Apnesi), UPHB_OSAS ve YOK (OSAS ve UPHB olmayan) olarak gruplandırılmıştır. Deneklerin sağ ve sol bacak Elektromiyogram'ları (EMG) yardımcı bir yazılım ile polisomnografi (PSG) kayıtlarından ayrıştırılarak birer saatlik verilere bölünmüştür. Matlab-Simulink ortamında saatlik EMG'lerin her 0,5 saniyesinin Yule-Ar Güç-İzgel kestirimleri yapılmıştır. Bulunan Güç-İzgel kestirim maksimumlarına sabit eşik değeri uygulanarak bacak hareket anları tespit edilmiştir. 0,5 sn dinlenme 0,5- 5 sn arası hareket ve 5 sn dinlenme ölçütünü sağlayan bacak hareketleri skorlanmıştır. Skorlamaya göre UPHB hastalarının 19,8/saat, UPHB-OSAS hastalarının 32,39/saat, UPHB ve OSAS olmayanların (YOK) 11,35/saat, OSAS hastalarının 10,20/saat ortalama bacak hareketi yaptığı görülmüştür. Skorlama algoritması, Matlab-Simulink-Real Time Workshop ile TMS 320 C6713 kartına gönderilerek programlama yapılmıştır. Programlanan sayısal işlemci kartı çevrimiçi olarak çalıştırılmıştır.
GSM 900 sisteminde trafik analizi,optimizasyonu ve hücre planlaması
Abone sayıları, ses ve data hizmeti kullanımları sürekli artmaktadır. Bu durum neticesinde mevcuttaki GSM şebekesi trafiğinin analiz edilmesi gerekmektedir. Yapılan analizler sonucu GSM şebekesi üzerindeki trafik yükü sürekli izlenmekte ve trafik yoğunluğunun yüksek olduğu şebeke elemanlarında gereken optimizasyonlar yapılmaktadır. Optimizasyonlar sonucunda şebekenin verimli çalışması sağlanarak GSM şebekesi trafik yoğunluğundan kaynaklanan hizmet kalitesi düşüklüğü giderilmektedir. Bu durum neticesinde GSM operatörlerinin müşteri memnuniyet oranları artmaktadır.Aynı zamanda farklı coğrafi bölgelerde değişen nüfus profillerine göre hücre planlama hesaplamaları bu tez kapsamında gerçekleştirilen yazılım sayesinde yapılabilmektedir.
Güneş gözeleri ile beslenen sistemlerde enerji üretimi ve örnek uygulamaların simulasyonlar ile analizi
Küresel iklim değişikliği, fosil yakıtların tükenme ve çevresel etki tehditleri yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını zorunlu kılmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının uygun uygulamalarda kullanımı bu açıdan oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Türkiye ve Güneydoğu Anadolu Bölgesi için oldukça önemli bir yenilenebilir kaynak olan güneş enerjisiden elektrik enerjisi üretimi ve örnek uygulamalar incelenmiştir.Çalışmada, öncelikle güneş enerjisi ve güneş gözesi sistemlerini oluşturan elemanlar incelenmiştir. Ardından bu sistemlerin kullanıldığı uygulama örnekleri ele alınmıştır. Evsel uygulamalara örnek olmak üzere Diyarbakır Güneş Evi, telekomünikasyon uygulamalarına örnek olarak da bir baz istasyonu incelenmiştir. Ele alınan uygulama örneklerinde öncelikle sistem detayları verilmiş ardından ölçülen değerler ile sistem sistemlerin enerji üretim kapasiteleri belirlenmeye çalışılmıştır. Enerji üretim sistemleri için kullanılabilen Homer simülasyon programı ile ele alınan uygulama örneklerinin simülasyonları yapılmıştır. Yapılan simülasyonlar ve eldeki veriler ışığında sistemlerin maliyet analizleri ortaya konmuştur. Güneş gözeleri ile beslenen sistemlerde kurulum maliyetleri yüksek olduğundan enerjinin verimli kullanılması son derece önemlidir. Tezde ayrıca güneş gözelerinden beslenen sistemler için enerji verimliliğini arttırma yöntemleri incelenmiş ve öneriler sunulmuştur.
SMDA motorlu otonom araçların TMS320F2808 DSP tabanlı denetimi
Otomasyon teknolojisinde meydana gelen yenilikler insana olan ihtiyacı azaltmaktadır. Her ne kadar teknolojik makinelerin satın alma maliyetleri oldukça yüksek olsa da işletme ve bakım maliyetleri düşüktür. Ayrıca bu tür makineler sayesinde insandan kaynaklanan hatalar da ortadan kalkmaktadır. Bu çalışmada, verilen rotayı takip edecek bir araç için doğru akım (DA) motor sürücü sistemi geliştirilmiş ve bu sistemin TMS320F2808 sayısal işaret denetleyicisi ile denetimi amaçlanmıştır. DA motorunun denetiminde kullanılacak olan algoritma Matlab/Simulink benzetim programı ile oluşturulmuş ve CCS (Code Composer Studio) programı aracılığıyla TMS320F2808 denetleyicisine aktarılmıştır.Araçta sürekli mıknatıslı bir DA motoru kullanılmaktadır. DA motorunun dört bölge denetimi sayısal işaret denetleyici tabanlı olarak yapılmaktadır. Mikro denetleyici tarafından üretilen darbe genişlik modülasyonu (PWM) sinyali ile sürülen H-köprü da-da çeviricisi, motora uygulanan gerilimin ortalama değerini değiştirmekte ve böylece motorun hızı denetlenmektedir.
Uyanıklık seviyesinin kestiriminin DSP tabanlı olarak gerçekleştirilmesi
Günlük aktivitelerin devam ettirilebilmesi için, her gün belirli bir süre uyunması gerekmektedir. İnsan, ömrünün yaklaşık üçte birini uykuda geçirmekte ve uyku bu yönüyle yaşam için vazgeçilmez bir ihtiyaç olmaktadır.Bu çalışmanın amacı, insanların uyku-uyanıklık seviyesinin DSP tabanlı olarak beyinden elde edilen elektriksel işaretlerden tespit edilmesidir.Bu amaç doğrultusunda, sağlıklı 8 kişiden alınan EEG işaretleri 5'er saniyelik bölütler şeklinde uzman hekim yardımıyla uyanık, uyuklama ve uyku işaretleri olarak ayrıştırılmıştır. Elde edilen bu EEG bölütlerine Ayrık Dalgacık Dönüşümü uygulanarak bunlara ait dalgacık katsayıları (öznitelik vektörleri) elde edilmiştir. Daha sonra öznitelik vektörlerinin boyutları istatistiksel işlemler uygulanarak küçültülmüş ve çok katmanlı sinir ağının giriş öznitelik vektörleri olarak kullanılmıştır. Sınıflandırma işlemi, tasarlanan Simulink modelinin TMS320C6713 DSK üzerinde çalıştırılması ile deneysel olarak yapılmıştır.Önerilen modelin toplam sınıflama doğruluğu, uyanıklık seviyesinin sınıflandırılmasında geliştirilen modelin kullanılabileceğini göstermiştir.