3,313
Archived Theses
3
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Development of smart security system for remote control using small computer
The aim of this study is to develop a smart security system for remote control using a small computer. In this study, it has proposed a comparatively inexpensive security system, which is able to initiate the capturing picture automatically. Moreover, the system light up the light bulb and LEDs when motion is detected. In addition, the system counts the pictures which are captured by the camera module. The system uses Wi-Fi and Telegram Application to send; the number of captured picture with notification message "Motion Detection", and the picture, to the smartphone device. The proposed system is a very effective crucial choice for saving energy with a security for home and service buildings. Nowadays, in electronic markets, there are many expensive solutions. However, low-cost solutions are very important for spreading between all users.
Knowledge discovery in health domain using deep neural network algorithms
With the nowadays technology and the plenty of information in the health care system, there is a need to extract a useful knowledge that can be used to diagnose and identify patterns in the patient records. The process to extract such knowledge is called data mining. The steps of pattern extraction and discovery involve a complex process, which normally uses a large amount of datasets. There are several application and systems implemented to diagnosis patient records in health care and clinical data. One of them is called the knowledge discovery in database (KDD) which mostly depends on developing a method that can process the data in a good manner. Data mining steps are considered one of crucial steps in KDD process in order to extract a useful pattern from the dataset. In order to achieve better healthcare services, data mining requires a proper design and implementation of data mining algorithm to identify a unique pattern from the data. In this research we suggest using Patient Information for the Hewa Hospital in Sulamani, which is responsible for the cancer and blood decease as a case study. The main aim of this study is to investigate the deep neural network (DNN) and Artificial neural network (ANN) as classification algorithms in order to help us for better decisions.
Miniaturization of microstrip antennas using metamaterials
This research focuses on several main goals, including the design of a multiband rectangular microstrip patch antenna with spacious bandwidth and high return loss by using Complementary Split Ring Resonator (CSRR) beside the Rectangular Ruler Patches (RRPs), improvement the performance of Wi-MAX and GPS applications by using Circular Head Dumbbell Structure (CHDS) beside Circular Ring Patches (CRPs), study the behavior of CHDS on three types of conventional antennas as a redirector, miniaturization the size of the microstrip patch by using (CSRR), (CHDS), (RRPs), (CRPs) and Circular patch (CP). A patch antenna is designed and simulated for 4.66 and 5.61 GHz. Two substrates of FR-4 lossy are utilized with 4.3 dielectric constant, 1.4mm and 0.2mm thickness. The shape is used for conventional patch antenna as rectangular with a central feed source. The RISs have been used as secondary or additional patches with CSRR and as main patches with CHDS, which behaves as a redirector. The conventional antenna operates at a frequency band of 4.66 GHz and 5.61 GHz, while the designed antenna with CSRR and RRPs generates four wide band resonant modes at 4.36, 4.7, 5.6 and 5.9 GHz, therefore It is considered as a multi-use antenna. The designed antenna with CHDS and CRPs generates two band resonant modes at 1.55 GHz and 5.68 GHz.
Design of mimo microstrip antenna system
This study presents five different configurations of microstrip antenna array with various innovative decoupling structures to reduce the mutual coupling between closely elements antenna system. The first design is comprised of two E-shaped antennas that are placed parallel and orthogonal to each other. The 2x3 matrix of C-Shaped Resonator (CSR) is proposed and placed between the antenna elements over the substrate, to reduce the mutual coupling and enhance the isolation between the antennas. The second design consists of a novel ladder-shaped conducting wall structure (LSCW) placed between two closely antennas. The proposed multiple-input multiple-output (MIMO) system is a dual band system operating at 4.45 GHz or 10.3 GHz frequencies depending on the dimensions of LSCW structure. The third design introduces defected ground structure (DGS) composed of spiral square slots etched from the extending ground plane. The fourth one is a dual-band systematic design of two planar MIMO monopole antennas predicated on the concept of metamaterials (MTMs). In this design, the MTM resonator is placed in the space between the antenna elements. The last one presents two-element microstrip array with three periodic T- Shaped DGS etched in the ground plane. The basic parameters of the MIMO array such as mutual coupling, surface current distribution, VSWR, ECC, DG, and the total efficiency have been simulated to verify the reliability and the validity of the MIMO systems. The results of simulation and measurements are presented, and the results are compatible with each other.
Development of money counting machine by arm based microcontroller
The money counting machine (MCM) is one of the miracles of the science. The different techniques have been used to design and develop a currency counting machine up to a high-level currency counting machine, which uses image processing to detect the currency type of the currency counter from the normal-type currency counting machine. These machines can detect both very fake money and can operate at high speed. These devices are quite expensive. This is why it is used in commercial areas such as banks, foreign exchange bureaus, and markets. However, with the recent development of microprocessor technology, improvements have been made to the design of these currency counting machines. In this thesis, the design and realization of money counting machine which both counts the money of different currencies and determines the fake money has been aimed. ARM Cortex-M4 based 32-bit teensy microcontroller has been used in the design of the currency counting machine. The developed MCM contains three sensors. Each one has certain action. Firstly, infrared sensor has been used to start and stop the machine. Secondly, ultraviolet sensor has been utilized to detect fake money . Finally, laser transmitter and receiver circuits have been used to count each currency pass through them. The mechanical parts that consist of the roller which has rods in a continuous pattern and the roller move these rods with a particular fixed speed. The count result is displayed to the user using seven-segment LEDs. If the machine detects the counterfeit money, it automatically stops. The results are quite satisfactory. The developed machine counts money with high accuracy and high accuracy.
Development of vibrating mesh nebulizer device
Nebulizing therapy has been an efficient method for the treatment of patients suffering from pulmonary diseases. In the nebulization treatment, medical solutions and suspensions are transformed into aerosol particles and delivered directly to the patients' airways by the nebulizer. There are three types of nebulizers; jet nebulizers, ultrasonic nebulizers, and mesh nebulizers. Jet nebulizers have disadvantages of bulk in size and requiring a power source to operate, whereas ultrasonic nebulizers generate large residual volume, unable to aerosolize viscous solutions, and cannot be used for heat-sensitive solutions. In this thesis, in order not to encounter these disadvantages, a vibrating mesh nebulizer device by using the microcontroller and micropore mesh plate has been proposed. The design of the device consists of an electronic circuit that generates an analog signal with the specific voltage, frequency, and waveform in order to drive the micropore mesh plate. When the signal is generated, the mesh plate vibrates at a very high rate of speed and the liquid medication is drawn from the holes perforated on the mesh plate. The vibrating mesh nebulizer developed in this study has advantages in terms of compact size, portable, silent operation, low frequency, low power consumption, generates less residual volume, and can also be used for heat-sensitive solutions.
Development of video conference platform based on WEB RTC
Videoconference is an internet-based which takes place in between two parties, which every participant is able to see a real time video of the another. Web Conference is a type of videoconference, which is a real-time online event based on audio or video communication. In this thesis, we have designed and investigate the audio/video conferencing as a website Service. The website has been designed based on Web, Real Time Communications (WebRTC). The site is dynamic site designed under ASP.net using C# as a programming language, the dynamic content of the video conference is JavaScript in which the web server instructs the JavaScript to run certain actions and then the script will return feedback information to the web server. The proposed videoconference is designed to be multi-point videoconferencing that allows many users to enter videoconference room and makes conservation between all in same time. The security point of view is based on protect videoconference page via used authorization that allows to access the website pages or video-conference page depending on authorizing level; The password has been encrypted by used an encryption technique that utilized hashed and salted algorithm to protect it from cracking by any types of attack. The system has been tested in real operation for both network and internet, where the site has been hosted in ASP web server and then tested the overall system operating in term of performance, stress, security and ability of operation in different operation systems and internet browsers. The results show that the site worked accurately and able to run in all devices and operation systems, however the tested shows that the Mozilla Firefox is best internet browser that is highly combatable with proposed system and it is available for most operation systems. From test it can be conclude that the proposed system can be utilize as a dependable videoconferencing method which can be run in any device from any place without the need to instill specific program or limited to device or operation system and it give ability to start multi-point videoconferencing for large number of users.
Comparison of dynamic performances of TCSC, SSSC and STATCOM on Inter-Area Oscillation Damping
In power systems, the effective control of the power flows on transmission lines is very important. This control capability aids to transfer the power in full capacity and reduces power losses to minimum values. There is a necessity of studying the problems that effect on power system stability for ensuring optimum operation conditions. One of these problems is the oscillations of low frequency. Inter-area oscillations are one type of these low frequency oscillations which are critical and should be detected and damped efficiently before not to cause a blackout in the power systems. With this respect, it is of great importance to deal with inter-area oscillations so that power quality of the power systems is continuously supplied by the power system operators. The objective of this thesis is to investigate the inter-area oscillations and damp these oscillations effectively. In this thesis, three different "Flexible Alternating Current Transmission (FACTS) devices" are used to damp inter-area oscillations in an example power system which is called "Kundur System". Kundur System has two separate generation areas which is very suitable to research about inter-area oscillations. These FACTS devices are Thyristor-Controlled Series Compensator (TCSC), Static Synchronous Series Compensator (SSSC), and Static Synchronous Compensator (STATCOM). Aforementioned FACTS devices are allocated to a selected bus/transmission line of Kundur System in a simulation environment and their capabilities on inter-area oscillation damping are observed and compared to each other. The simulation results are presented and the conclusions are given at the end of the work.
Development of a real-time face recognition system using deep learning techniques
Face recognition system is a non-invasive type of biometric system used to verify or identify a person from a digital image. Face recognition systems are mainly used for security purposes; however, they can be used in many other areas such as entertainment and healthcare. A lot of work has been done in the literature about the accuracy and speed of face recognition systems over the years. In this thesis, a real-time face recognition system has been designed and implemented on 2 different inexpensive platforms. The system used a combination of different machine learning and deep learning algorithms and techniques. The face recognition system has been implemented in four main stages. For the face detection, the Histogram of Oriented Gradients (HOG) was used because it is faster in detecting faces on a digital image. After detecting the face a modified version of face landmark estimation algorithm was used to generate 5 face landmarks used to center the face before passing it on to a pre-trained face recognition model which generates 128 embedding for the face. Finally, the system used a Support Vector Machine (SVM) classifier to identify whose face is on the image. The system reached a performance of 96.88% accuracy when tested with a database of 40 images of 8 different individuals. Approximately 3 frames have tested per second. This thesis shows that real-time face recognition systems based on recent deep learning techniques can be implemented on a limited computer hardware. Key Words: Face recognition, deep learning, machine learning, computer vision
Design and implementation of FMCW radar using raspberry Pi single board computer
Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar measures the target's range and velocity by emitting a continuous wave, frequency modulated signal by a sawtooth or triangular function. With this technology, many advantages can be achieved compared to the pulse radar including ability to measure target range and its velocity, ability to measure small ranges to the target. Also, it has better accuracy when comparing to other radar types, and simpler signal processing due to low frequency at baseband. This thesis presents a complete design and implementation of a 6 GHz FMCW radar system using the Raspberry Pi single board computer as a signal processing platform. The proposed system consists of 6 GHz RF front-end architecture, analog to digital interface, and control unit. One of the key challenges in generating FMCW signals is the non-linearity of VCOs, which have been resolved in the proposed design by using a closed loop structure based on fractional-N frequency synthesizer along with VCO. At baseband, a high pass filter used to equalize signal before digital interface stage, which reduce significant differences in power level between close targets and far targets. With the developed radar, the velocity and distance information of the target has been successfully extracted from the signal processing stage of the radar and displayed on the TFT screen.
Three-phase modular multilevel converter based unified power flow controller
The power system needs to be flexible to cater for the increasing demand by its consumers. Flexible AC Transmission System (FACTS) devices use power electronic devices to achieve this by controlling some power system parameters. The Unified Power Flow Controller (UPFC) is the most versatile and flexible of FACTS devices. Modeling of UPFCs is not an easy task especially with the recent introduction of modular multilevel converters (MMC) as a new type of voltage source converter (VSC). Most models are average or equivalent circuit models which do not really depict the situation when UPFCs are implemented practically. This thesis provides a detailed model of an MMC based UPFC made up of half-bridge converter submodules. An MMC has been designed and tested in a simulation environment before being connected in back to back mode with one end in series and the other in parallel with a transmission line (UPFC configuration). A DQ real and reactive power flow control scheme has been proposed and results obtained from the numerous simulations will be presented. UPFC is able to control real and reactive power flows on the chosen line and at the same time, it can control the bus voltage dynamically while the power flow control loops are active. Key Words: Flexible AC Transmission Systems (FACTS), Unified Power Flow Controller (UPFC), Voltage Source Converter (VSC), Modular Multilevel Converter (MMC), Half Bridge Sub-module, Real and Reactive Power Flow Control and Bus Voltage control.
Internet of things based hybrid home automation system control via android app
The third wave of the internet also known as the "internet of everything" is a concept whereby every part of our lives depends on an internet connection. The proliferation of internet of things (IoT) is having massive repercussions on consumer products, businesses, and our way of life. Multinational companies like Apple, Google and Samsung are all currently developing new platforms and solutions for this new boom in the industry. Nearly everyone has a smart phone and as portable as they are, they are hence ideal for controlling home appliances and viewing surveillance cameras. This thesis demonstrates how the integration of an embedded Linux system and low cost Wi-Fi chips with full TCP/IP stack with microcontroller units interacting with a custom made Android app is used to give real time data of physically connected hardware. Live streaming of camera, control of electronic appliances as well as real time measurements of atmospheric parameters can all be seen and controlled through the internet via a tailor made Android mobile application. The electronic miniaturization of microcontroller technology also allows us to propose a scalable, personalizable and cost efficient hybrid home monitoring and control system.
Preliminary design and analysis of electrical power subsystem for a Conceptual 1U CubeSat mission
An electrical power subsystem (EPS) for a conceptual 1U CubeSat mission has been designed by thorough evaluation of the performance of the building blocks of the EPS. The requirements and functionalities of the EPS had been well defined, the functionalities include; the main power generation technology feasible, the energy storage technology allowed as per the guidelines and specifications for CubeSat development, and the types of converters necessary for the regulated power supply. The photovoltaic power generation system that was selected is made up of triple-junction solar cells, and the battery charging system and the power conditioning converters selected were based on single ended primary inductance converter topology popularly abbreviated as SEPIC. The battery storage approved was a lithium technology based. A maximum power point tracking algorithm which is known as perturb and observe (P&O) was implemented. The controller designed for the converters is Proportional-Integral (PI) controller. All of these have been well analyzed, mathematically modeled and simulated in Simulation environment. The results and implementation procedures are presented in figures and tables where necessary in the report.
Rüzgar enerjisi ve rüzgar enerjisi potansiyelinin yapay sinir ağlari yöntemiyle tahmini
Gelişmekte olan ülkelerdeki nüfus artışı, teknolojik gelişmeler ve sanayileşme enerjiye olan talebin artmasına neden olmaktadır. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan fosil kaynakların çevre sorunlarına yol açması, rezervlerinin yakın gelecekte tükenecek olması, kaynak ülkelere bağımlılığın çeşitli siyasi ve ekonomik sorunlara yol açması gibi nedenlerle yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Dünyadaki bir çok ülke yerli, sürekli, hammadde maliyeti olmayan, temiz enerji kaynağı olması, dışa olan bağımlılığı azaltması, türbin kuruluşunun hızla gerçekleştirilebilmesi gibi özelliklerinden dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgar enerjisini tercih etmektedir. Bu çalışmada genel olarak rüzgar enerjisi incelenmiş olup uygulamada ise rüzgar enerjisi potansiyelinin yapay sinir ağları yardımıyla tahmini yapılmıştır. Oluşturulan modelde rüzgar hızı verileri test aşamasında, farklı tip rüzgar türbinlerinin çıkış güçlerine ait veriler ise eğitim aşamasında kullanılmıştır. Uygulama sonrası yapılan regresyon eğrilerinde oluşturulan modelin yaptığı tahminlerin güvenilir ve tutarlı olduğu anlaşılmıştır. Tahmin sonuçlarına göre seçilen bölgenin rüzgar potansiyelinin oldukça iyi olduğu ve kaliteli türbinlerle yüksek kapasiteli enerji üretiminin sağlanabileceği görülmüştür. Ayrıca enerji sektöründeki uygulamacılar ve karar konumunda olan kişilerin rüzgar enerjisine yönelik çalışmalarında alternatif olarak yapay sinir ağlarının da kolaylıkla kullanabileceği ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir Enerji, Rüzgar Enerjisi, Rüzgar Hızı, Yapay Sinir Ağı.
Gömülü sistemler kullanılarak DC motor milinin kontrolünün gerçekleştirilmesi
Bilimsel ve endüstriyel olarak biyomedikal sinyallerin işlenmesi uygulamaları popüler bir alan kazanmış durumdadır, bu sinyaller içinden en popüler kullanılanı ise EMG (Elektromiyografi) sinyalleridir. Bu sinyaller sinir ve kas sinyallerinin elektriksel potansiyelleridir. Bu sinyaller kullanılarak birçok alanda uygulama ve çalışma mevcuttur. Bu çalışmalarda EMG sinyallerinin genliklerinin düşük ve gürültülü olmasından dolayı bazı ön işlemelerden geçirilip literatürde önerilen öznitelik çıkarım yöntemleri uygulanarak kullanılır. Sınıflandırma yöntemleri kullanılarak ise doğruluğu arttırılır. Bu çalışmada da EMG sinyalleri tek koldan el açma ve el kapama hareketleri olarak alınıp işlenip, YSA (Yapay Sinir Ağları) ve bulanık mantık sınıflandırma yöntemleriyle sınıflandırıldı. Sınıflandırılan sinyaller bilgisayar vasıtası ile bir silecek mekanizmasına aktarıldı ve mekanizmanın el açma-el kapama hareketleriyle çalışması kontrol edildi.
Design and implementation of a low cost, low loss energy quality regulator for energy distribution systems
The Energy Quality Regulator (EQR) is the solution for reactive power compensation, neutral current compensation, load balancing and harmonic current mitigation. In this thesis, design and simulation of a distribution type, voltage source inverter (VSI) based having two level inverter topologies have been carried out. The thesis is dedicated to detailed analysis, design, control, simulation and implementation of EQR for a three-phase four-wire nonlinear, unbalanced, and non-resistive loads. The power stage of VSI based EQR is composed of naturel air forced discrete IGBT modules switch at 5 kHz to reduce switching losses. The three-leg four-wire VSI topology utilizes a standard three phase PWM inverter bridge and the neutral wire is connected to the midpoint of the dc-link. Properly designed, the LCL supply filter is used instead of L type filter in this work since it provides a much better suppression at the modulation frequency. Whole compensation reference currents are extracted in the synchronous reference frame. Control has been carried out in selective manners. The proposed VSI based EQR has been implemented after the PQ measurement for the reactive power compensation, neutral current compensation, load balancing and 3., 5., 7., harmonics current elimination of the distribution type transformer station which is 400kVA, %4 uk belongs to the Mediterranean Electricity Distribution Company. Keywords: Flexible AC Transmission Systems (FACTS), Power Quality (PQ), Reactive Power Compensation, Neutral Current Compensation, Load Balancing, Zero and Negative Sequence Compensation, Harmonic Current Mitigation, Synchronous Reference Frame, Proportional-Resonant Controller (PR)
GSM–900MHz frekans bandında propagasyon yol kaybının yapay sinir ağları ile modellenmesi
Kablosuz haberleşme sistemlerinde, iletişimin kesintisiz ve verimli olması ancak radyo propagasyonunun analizi yapılarak, sağlanabilir. Alıcının hareketli olduğu sistemler için alıcının işaret güç seviyesi bilgisi için geliştirilmiş çeşitli modeller ile verici ve alıcı antenlerin optimizasyonu gerçekleştirilebilmekte ve bu sayede gerekli ve yeterli ağ tasarımları yapılabilmektedir. Tasarlanan ağlar için maksimum iletim uzaklığı (kapsama alanı) ifadesi ise propagasyon yol kaybı parametresi ile belirlenebilmektedir. Bu çalışmada; GSM-900 MHz frekans bandında çalışan bir baz istasyonuna ilişkin yapay sinir ağları ile propagasyon yol kaybı modellenmiştir. GSM sistemlerinde kullanılan propagasyon yol kaybı için çeşitli ampirik modeller kullanılarak elde edilen sonuçlar ve bu modellere alternatif geliştirilmiş olan Yapay Sinir Ağı(YSA) modellerinden elde edilen sonuçlara yer verilmiştir. GSM-900 MHz frekans bandında yayın yapan baz istasyonuna ait 361 adet farklı uzaklıklara sahip alıcı anten sinyal gücü verisi incelenerek; geliştirilecek olan YSA modelleri için 5 adet giriş ve 1 adet çıkış parametresi seçilmiştir. Yapay Sinir Ağlarının; MLNN, RBNN ve SOM çeşitlerinde model tasarlanmaya çalışılmıştır. Üç yapay sinir ağı içinde 3-fold modu kullanılmıştır. Ampirik modellerden; Okumura ve Hata modellerine bakılmıştır. Anahtar Kelimeler: Gsm, elektromanyetik dalga, yapay sinir ağları, propagasyon yol kaybı.
Development of pulse oximeter by using 32-bit arm based microcontroller
Pulse oximeter is medical equipment that is using non-invasive method for the calculation percentage of oxygen concentration in human blood. The technique used is based on the transmission of light through the finger and the calculation of the light intensity passing through the finger. The device uses red and infrared light - emitting diodes (LEDs) to transmit red and infrared lights and a photodiode for the receiver. The light pass through the finger is absorbed by hemoglobin in the blood vessel. The absorbance of the light by hemoglobin is calculated due to existence of AC and DC component from both red and infrared. The ratio of the AC and DC component then get to use for determining the percentage of oxygen concentration. In the thesis, pulse oximeter has been designed and realized. The design based on 32-bit ARM based microcontroller STM32F103c6. Also, developed pulse oximeter consists of LCD, basic electronic components, and red and IR sensor as MAX 30100. After obtaining the schematic drawing of the design, printed circuit board (PCB) drawing was completed and produced. After the mounting of the circuit elements on the PCB, embedded software developed with the C programming language has been downloaded in the chip. The results obtained from the tests have showed the success of the design. Both the heart rate and the oxygen concentration in the blood are displayed on the LCD. Normally, the oxygen level in the blood should be between 95% and 99%.
Use of data mining techniques to determine presence of coronary artery disease and deriving a risk score by employing risk factors
This study focuses primarily on the problems of collaborative classification with missing data on Coronary Artery Disease (CAD) by applying machine learning algorithms and proposes a risk score prediction system consisting of a 4-classes dataset. Three imputation methods are applied: K-means, multilayer perceptron (MLP), and self-organizing maps (SOMs). The MLP imputation method is obviously the best method among those investigated with the metric values for sensitivity (0.90), and for specificity (0.18). Dataset imputed with MLP method is employed by transforming into a 4-classes structure. Using the feature selection and the sampling methods with the NN substantially improves the evaluation metrics. The results before the pre-process operations were detected as follows; 72.3% accuracy; after the operations, 84.1% accuracy were achieved with 0.84 sensitivity 0.94 specificity. This study also presents a hybrid classification procedure that uses Support Vector Machine (SVM) with LR on two distinctive datasets. The results show that the hybrid approach allows developing an efficient algorithm, which solves the problem with all imbalanced dataset training at one time.
Modelling and analysis of fault ride through capability of grid connected wind systems using multilevel dynamic voltage restorer
In conventional dynamic voltage restorer (DVR) tied wind systems, traditional controller schemes provide only low-voltage ride through capability due to voltage dips. In order to improve the capabilities of DVR systems, multifunctional controller algorithm is designed and analyzed theoretically in multilevel DVR to compensate both voltage dips for low-voltage ride through (LVRT), voltage swells for high voltage ride through (HVRT) and voltage harmonics, simultaneously. For this purpose, different reference generation methods are performed for multifunctional compensation and compared in order to obtain better results. In addition, DVR topologies which use battery called as Topology I and share dc-link capacitors of back-back converter in doubly fed induction generator (DFIG) called as Topology II are performed. The controller methods are firstly tested in Topology I in order to obtain detection speeds for voltage dips and harmonic compensation capabilities. Following, different case studies are performed in grid connected DFIG based wind system for Topology I and II. Performance results verify the effectiveness of the multifunctional controller scheme to enhance uninterruptible voltage stability and harmonics compensation in grid connected wind systems.
A simulation study on autonomous wheelchair control with visual feedback for following straight lines
Scope of the research is modeling, simulation and control design of an autonomous wheelchair with control purposes. Currently available electric wheelchairs fail in satisfying the needs of disabled people in many cases such as neuromuscular disabilities and reflex disabilities. Additionally, wheelchair outdoor navigation encounters high risk and serious challenges. The study aims to solve mobility problem of disabled people by adding visual information technology and efficient motion control and navigation design to standard electric wheelchair. Vision has proved to be the most versatile sensor for robotic applications, since it passively provides accurate and non-contact measurements of the environment with low cost. In this research, first the mathematical model of wheelchair dynamics is built in such a way that it describes the main characteristics and dynamical behavior of system. Then, vanishing point detection algorithm is applied. A computer simulation model is developed to observe the results of the study. Using the results of simulation tests, control algorithm is developed for efficient motor control. Linear displacement, position control, direction control and velocity of wheelchair are presented in the computer simulation. Motion control and tracking via visual feedback is achieved using a feedback control system with visual data collected from outdoor environment. The results show that the desired goals are achieved. Key Words: Visual servoing, Smart wheelchair, Assistive robotics.
Modeling and analysis of a three phase dual active bridge isolated bidirectional DC-DC converter
High power DC-DC converters have become very important with developments in especially electric vehicle, renewable energy conversion, aerospace, and railway applications. Most of these applications require DC-DC conversion stages that are also very important for the system efficiency. Since the energy conversion takes place at high power levels in these applications, DC-DC converter stages are very effective for the system efficiency and stability. In addition, bidirectional energy transfer and low weight requirements are common issues for most of these applications. This fact requires some considerations and system improvement activities to provide more stable and efficient systems. The dual active bridge (DAB) topology is one of the effective topology that contributes to overcome these problems. Dual active switching elements are used to provide bidirectional power transfer and high frequency isolation transformer is used to provide low weight system design. In this thesis a three phase dual active bridge isolated bidirectional DC-DC converter is modeled and analyzed. The input voltage is determined as 600 V the output voltage is determined as 800 V and the system nominal power is determined as 80 kW. The Input and the output voltages and the power range are determined based on railway operating ranges. Unstable conditions of voltage and the load are also considered in this system design.
Optimal control of a wind turbine by using linear matrix inequality method
Linear matrix inequalities (LMIs) are very important tools that allow us to numerically solve control engineering problems by means of computer tools and optimization techniques. LMIs are convex constraints for a semidefinite programming (SDP) which is subfield of convex optimization. In this thesis, LMI structure and problems related with LMIs were studied. Optimal control problem was written in the form of LMI eigenvalue problem. With the help of the relevant computer tools, controller design was done for linear systems by solving LMI problem. A wind turbine control problem was selected as a case study in order to reveal effectiveness of proposed optimal control solution. A nonlinear turbine model was linearized at an operating point. For linear wind turbine model, a controller design was performed by using linear quadratic regulator (LQR) method. In this design, the LQR problem was written as the LMI constraint of the SDP. By numerically solving the optimization problem, a state feedback gain matrix which minimizes the performance index was calculated. The designed controller was compared with the baseline gain scheduled PI controller on the nonlinear wind turbine model in the computer simulation. Results reveal that proposed optimal control solution performs satisfactorily well and optimal LMI based LQR control proves to be a suitable alternative in controlling nonlinear wind turbine systems. Key Words: Linear matrix inequality, linear quadratic regulator, wind turbine.
Design of a microcontroller based three phase inverter
In this thesis, design and implementation of microcontroller based 3x200 W, 50 Hz three-phase inverter has been presented. The design of the three-phase sinusoidal pulse width modulation (SPWM ) inverter model has been simulated by using electronic circuit design software named as Proteus. SPWM which is the most common method in inverter applications has been utilized in our design. SPWM method is characterized by fixed amplitude pulses with various duty cycles for each period. The widths of these pulses have been generated by microcontroller unit with sine Look-Up Table (LUT) in order to obtain inverter output voltage control and reduce its harmonics. SPWM as unipolar has been produced by ATmega 2560 microcontroller. The microcontroller-based three-phase inverter has 4 power MOSFET in each phase with H-Bridge topology after external shoot through circuit and MOSFET driver circuit. Unfiltered output of H-Bridge has been increased by step-up transformer. After transformer, the unfiltered output has been passed through Low-Pass Filter for having pure sine wave in 50 Hz. The transformers are connected in Y connection for stand-alone 3-Phase network. Finally, the hardware design for three-phase voltage switching SWPM inverter has been tested for different load conditions and calculated the efficiency for the best operational parameters. The test results showed that the design was successful.
Adaptive and robust control strategies for systems with actuator failure
In the present study, it is aimed to design a novel controller that is tolerant to actuator faults. The designed controller that uses robust adaptive control scheme maintains the system stability and desired closed-loop performance in the case of actuator faults. In the view of the control goal, a quadruple-tank system which comprises of two liquid pumps and level sensors is used as testbed. The system gives opportunity to obtain various plant structures being widely used in the literature by simply changing valve position of tank interconnections. A modified output-feedback multivariable model reference adaptive control (MRAC) scheme is proposed for the system that is prone to actuator faults. A unified comprehensive actuator fault model is presented. Then, some existing proper modifications that allow MRAC to gain the ability of actuator fault compensation controller is constructed by utilizing existing results and a new adaptation law that is based on a method first used for optimization purposes. The stability of proposed controller is proved and process simulation results are given to exhibit the effectiveness of the proposed scheme. The final control scheme, with some robustness modification by considering practical issues, is applied to the real process and it is shown that the control system leads to a faster smooth postfault transient response compared with similar methods. In addition it generates a smooth control signal without high frequency oscillations making the system less vulnerable to actuator damages
Galvanoteknik kaplama banyolarında verimliliğin arttırılması veanahtarlamalı güç kaynağı tasarımı
Galvanoteknik kaplama materyallerin korozyona karşı korunması, görünümünün iyileştirilmesi ve dayanıklılığının artırılması için kullanılmaktadır. Bu çalışmada esnek ambalaj sektörüne baskı silindiri sağlayan, prosesinde bakır ve krom kaplama banyolarında galvanoteknik kaplama işlemi gerçekleştiren üretim bölümdeki kaplama banyoları üzerine üretim kalite ve verimliliklerinin arttırılmasına yönelik tasarımlar yapılmış, uygulamalar gerçekleştirilmiş, durumlar ve sonuçları incelemiştir. Üretim bölümümde bulunan krom kaplama banyoları elektrik akım baraları üzerine kurulan şönt dirençler ile akımları ölçülmüş, şönt dirençlerden alınan akım bilgileri öncelikle ENDA 242 sinyal dönüştürücülerden 0-10 V analog sinyale dönüştürülerek Siemens S7-1200 programlanabilir lojik denetleyiciye (PLC) aktarılmıştır. PLC üzerinde yazılan program ve programa insan makine arayüzü (HMI) vasıtasıyla girilen limit değerlerine göre makine üzerinden ölçülen akım değerlerinin farkları hesaplanmış, uyarı ve alarm limitlerine göre sistemin çalışanlara akım durumları bilgisini vermesi sağlanmıştır. Akım ölçümünün yanında kaplama kalitesine etki edebilecek pH, sıcaklık ve solisyon miktarı değerleri sensörler ile ölçülmüş Arduino Nano kontrol kartında işlenerek analog sinyal olarak yine PLC'ye gönderilmiştir. PLC'de akım değerlendirildiği gibi bu değerler de değerlendirilerek proses limit değerlerine göre uyarı vermesi sağlanmıştır. Ölçüm ve kontrol sistemine ek olarak kaplama banyolarında kullanılabilecek özelliklerde anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS) tasarımı ve prototip uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan tam dalga doğrultuculu girişi 230 V AC ve çıkışı 12 V 10 A DC olan SMPS devresi kaplama prosesinde kullanılabilecek kapasitede güce sahip olabilecek SMPS'lere benzetim yapılarak devre haline getirilmiştir. Anahtarlama elemanı olarak metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET) kullanılmıştır. Bu MOSFET'ler 31 kHz ile Arduino Mega üzerinden tetiklenmiştir. Kaplama banyolarında standart tip redresörlerin yerine SMPS'lerin kullanılması ile akım ve gerilim dalgalanmalarının daha az olması sağlanabilmiştir. Çalışmanın sonucunda geliştirilen PLC'li uyarı sistemi ve SMPS ile kaplama banyolarındaki verimlilik artışı gerçekleştirilebilmiştir.
Elektromiyogram sinyaller ile robot kolunun gerçek zamanlı kontrolü
daha sonra doldurulacaktır.
Dörtlü tank sisteminin modellenmesi, benzetimi ve kontrolü
Simple processes with only one output that may controlled by one input (variable) are known as single input single output process. But many processes are not such simple. They have more than one input (variable) and one output, which are called Multi Input-Multi Output (MIMO) processes. Common MIMO systems have some difficulties, such that they are large and complex. In addition, they have nonlinearities and also loop interactions which are between inputs and outputs. On the purpose of studying multivariable systems and designing controllers, the quadruple tank process (QTP), which has two inputs and two outputs, nonlinearities and loop interactions, is chosen as a benchmark. QTP is suitable for studying linear and nonlinear controllers and exhibits minimum and non-minimum system behaviors due to changing valve positions. At first mathematical model of the system is obtained. Linearization of nonlinear process is delivered, than various control methods are applied and finally, the controlled system performance results are compared.
Design and implementation of a single-phase cascaded H-bridge multi-level converter based statcom
Reactive power control is very crucial in terms of voltage stability and power quality of electrical power systems. In steady-state, during heavy loading conditions, the system voltage may be lower than its reference value, or it might be observed an increase in system voltage during light loading conditions. In either of these cases, especially shunt reactive power support is necessary to restore the system. STATCOM is one of the most versatile member of FACTS devices that is used for VAR compensation and voltage control. When compared to old compensation technologies such as fixed capacitor or SVC, STATCOM has many advantages such as faster response and small size. In this thesis, a low-power single-phase STATCOM prototype has been modelled, designed and practically implemented. The proposed STATCOM comprises of a multilevel converter having three cascaded full H-bridges. It is aimed that the proposed STATCOM can operate both in capacitive and inductive modes. It is shown by both simulations and experiments that the STATCOM injects and absorbs reactive power into/from single-phase 220V grid. A closed loop control scheme has been implemented so that the STATCOM can generate the desired amount of capacitive/inductive reactive power. Some optimization methods have been used to determine many controller parameters which provide good dynamic performance to STATCOM.
Energy management system for smart home
Smart Home Energy Management system (SHEMS) monitors and controls the loads existing in a residential home and manages the available energy effectively. It plays a significant role in smart grid environment and helps in regulating the wastage of energy at residential homes. It provides a homeowner the ability to automatically perform smart load switching based on generation power and home owner preference and load priorities. In the thesis, energy consumption and energy management problems have been studied and new approaches have been proposed. In order to achieve the objectives of the thesis, the embedded system consisting of microcontroller, sensors, actuators, internet hardware and display device has been designed and realized. In addition to embedded hardware design, embedded software and webserver for remote access and control are designed and implemented. Our energy management system for smart house proposed for energy saving has 3 different modes for load management. These are economic, auto, and manual modes. The system allows remote control of power tools using the Internet protocol via the Web server according to the set power. Thus, it provides energy savings and decreases the electricity bill. In order to solve the second problem discussed in the thesis, the required electrical appliances are powered up with control algorithm in the proposed system at the time when the electrical network is not over loaded. The performance and effectiveness of the proposed system according to different load and scenarios have been evaluated. As evaluation criteria's; availability to monitor home appliance status, energy management and ease of use of household appliances by the user, manageability by the control center, support of multi-power sources and communication technologies have been used. Test results showed that the system was designed and implemented successfully.
Design of modular multi-level converter and permanent magnet synchronous generator-based wind energy conversion system
Wind is the important type of clean energy originated from sun. Wind energy conversion systems are important actors in developing smartgrids and microgrids. On the other hand, wind energy is a premier resource which has been one of the world's fastest growing renewables for producing clean electrical energy. Due to higher efficiency, reliability, and controllability, nowadays, variable speed wind turbines employing permanent magnet synchronous generators (PMSG) have been extensively adopted as the major source for power generation in wind energy conversion systems. As the power and voltage levels increase, utilizing multi-level converters are inevitable due to the salient features such as redundancy, high flexibility, low switching losses, low harmonic content, and less electromagnetic interference. Among multi-level converter topologies, modular multi-level converter (MMC) topology is a promising candidate which has been originally proposed for high voltage direct current transmission systems. The purpose of the thesis is to design, simulate, and validate a three-phase wind energy conversion system connected to the electric power grid. The overall system consists of a full-scale MMC and PMSG with no gearbox. In MMC topology, the capacitor voltage balancing problem is solved by a closed-loop control. Various case studies have been conducted in a simulation platform to verify the overall model of the proposed system.
Development of a mathematical model for a secondary settling tank in wastewater treatment plants with control purposes
Sedimentation is one the most important processes in the understanding of wastewater treatment plants, and secondary settling tanks have been frequently investigated with mathematical models for design and operation. Modeling of secondary settling tanks has been a difficult problem due to highly coupled dynamics and non-linearity in the settling of sludge particles. A process control engineering approach is required to formulate the settling process and provide feedback control solutions for compensation of disturbances like rainfall and overflow. The main purpose of this research is to develop a mathematical model that covers all significant dynamics involved in the secondary settling tank of a typical wastewater treatment plant. The developed model is simple enough for computer simulations and convenient for feedback control applications, and it allows for freedom to maneuver with hindered settling, compression and dispersion properties of the suspended solids in a settling tank. Computer simulations are performed for testing the developed model in realistic conditions, and results are analyzed. A discussion of the simulation results is presented to reveal the efficacy of the developed model and possible implementation for feedback control solutions.
A new approach for one-bit compressed synthetic aperture radar imaging
Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging system requires too much measurements to achieve a high-resolution image. This situation also raises the need for fast analogue-to-digital-converters and large on board storage systems due to the large number of measurements. Using 1-bit quantization may be a rational solution to these issues. A new framework is introduced for 1-bit compressed SAR imaging by using time-varying thresholds in this dissertation. It has been demonstrated how to reconstruct sparse SAR images from noisy measurements which are quantized to 1-bit with time-varying thresholds. In conventional 1-bit Compressive Sensing (CS) algorithms 1-bit quantization has been done by comparing measurements to a zero threshold. This makes the magnitude information of the signal to be lost and exact signal recovery becomes impossible. Unlike those algorithms, we do 1-bit quantization by comparing the received signal to time-varying thresholds. With this 1-bit quantization method, unit-norm constraint, consistency function and sophisticated optimization algorithms are no longer needed. Moreover, the amplitudes of the signals obtained by this method are more accurate. Using this 1-bit quantization approach, we can formulate 1-bit CS SAR imaging reconstruction problem as an unconstrained optimization problem where the objective function includes l_2 data-fidelity term and a non-smooth regularization function. For solving this unconstrained optimization problem, we use variable splitting and the alternating direction method of multipliers which is computationally efficient and easy to implement. The results from simulations with real and synthetic SAR images validate the effectiveness of the proposed algorithm named as BCST-SAR (Binary CS with Time-varying thresholds in SAR imaging).
Design and simulation of a wind energy conversion system based on doubly fed induction generator and back-to-back modular multilevel converters
Wind energy is one of the most growing renewable energy types in the world. Doubly fed induction generator (DFIG) based wind turbines have been used for more than two decades. Modular multilevel converters (MMC), on the other hand, have been initially proposed for high voltage direct current transmission for the purpose of long distance huge power transmission. Voltage levels even up to 100 or more at the output can be obtained using many cascaded power semiconductor bridges in each phase. The major benefits of MMC are well-dropped harmonic distortion at the output and significant voltage rating reduction of power semiconductors. In this thesis, the potential benefits of utilizing a back-to-back MMC system for a DFIG based wind energy conversion system connected to main grid has been investigated by simulation studies. The dynamic performance of the current vector control scheme has been tested by applying unit step-changes which applied to the reference signals of the controllers. Many simulation studies have been designed to verify the simulation model of back-to-back MMC based DFIG wind energy conversion system.
Angle control of a single-degree-of-freedom mechanical helicopter model
A helicopter has a lot of uncertainties and disturbances affecting its aerodynamics, which raises the need for robust control. In this thesis a single-degree-of-freedom (1- DOF) laboratory scale helicopter model is designed and controlled via Proportional Integral Derivate (PID) control and Sliding Mode Control (SMC), both of which have solid performances to reject disturbances. The PID and SMC controllers are tested in presence of different types of uncertainties. The helicopter model consists of one arm that rotates on a rigid base with brushless Direct Current (DC) motor driven propeller on one side and counterweight on the other side. Proposed control methodologies are applied to improve the control performance of 1-DOF helicopter model. A potentiometer is used to measure the rotation angle, DAQ-6353 card is used for communication between computer and the Electronic Speed Controller (ESC). The performances are observed in terms of how fast arm angle follows the desired setpoint and also the steady state error. Results show that the desired robustness is obtained using the SMC and the control performance for the SMC is better than the PID. Keyword: 1-DOF helicopter, PID, SMC, Brushless DC motor.
Nesnelerin interneti ile endüstriyel su depolarının ve kimyasal üretim yapan tesislerin yağmur suyu kalitesinin uzaktan izlenmesi, analizi ve kontrolü
Bu çalışmada, Manisa Organize Sanayi Bölgesinde (MOSB) bulunan dört adet su kuyusundaki 110 kW'lık su pompalarının çalışma/durma durumlarını izleyen ve kontrollerini sağlama kabiliyetine sahip Raspberry Pi 3 ile nesnelerin interneti (IoT) tabanlı bir sistem tasarlanmış ve uygulamaya konulmuştur. Ayrıca, bu IoT sistemine dört adet 500 tonluk su depolarının seviyelerinin izlenmesini sağlayan başka bir Raspberry Pi 3 tabanlı IoT sistemi eklenmiştir. Bu sistemlere ilave olarak kimyasal üretim yapan bir fabrikanın yağmur suyu kanalına karışması muhtemel kimyasalların pH seviyesinin belirlenmesi için gerekli uyarıları yapan başka bir Raspberry Pi 3 tabanlı IoT sistemi ilave edilmiştir. Bu üç sistemde toplamda dokuz tane Raspberry Pi 3 programlanmıştır. Sahalardaki sensörler yardımıyla toplanan verilerin Raspberry Pi 3'lere iletilmesi için röle ve analog dijital çevrim (ADC) kartları tasarlanmış, üretilmiş ve Raspberry Pi 3'lerin pinlerine bağlantılı olarak kullanılmıştır. Röle kartları kuyularda bulunan motorların durumları için tercih edilirken, ADC kartları depolardaki seviyenin ve pH sensör bilgisinin dijitale çevrilmesi için tasarlanmış ve sisteme dahil edilmiştir. Bu sistemlerin verileri InfluxDB veri tabanında toplanmıştır. Bu veri tabanı ile çalışabilen kullanıcı arayüzü tasarlanmasına olanak tanıyan açık kaynak kodlu Grafana programı ile bu üç sistemin verileri ortak bir arayüz ekranı tasarlanarak görselleştirilmiştir. Bu Grafana ekranına dört adet su motorunun durumları, dört adet su depolarının seviyeleri ve bir fabrikanın pH durum bilgisi yerleştirilmiştir. Bu ekrandaki butonlar kullanılarak geriye dönük tüm sensör verilerine ulaşılabilinmiştir. Sonuçta MOSB'ndeki dört adet kuyunun, dört adet su deposunun ve bir kimyasal fabrikanın yağmur kanalına karışması muhtemel kimyasallarının pH seviyesini gösteren, kontrol eden, izleyen, geçmişe dönük tüm verilerini saklayan, uyarılar veren ve alarm gönderen bir IoT sistemi Raspberry Pi 3 tabanlı gerçekleştirilmiştir.
Akıllı üretim sistemlerinde kontrol ve otomasyon uygulamaları için esnek üretim sistemi deney seti geliştirilmesi
Üretim zincirinin her aşamasının dijitalleşmesi, makina-insan-altyapı etkileşiminin sağlanması sayesinde Akıllı Üretim Sistemleri'nin geliştirilmesi sanayide yeni bir yaklaşımı ve değişimi başlatmıştır. Teknolojide ortaya çıkan ilerlemeler insan yerine otomasyon tarafından yapılabilecek işleri artırdıkça, beceri uyumsuzluğunun daha çok artması söz konusu olmaktadır. Bu ortamda, teknolojiyi kullanarak katma değer üretebilen ve bu teknolojilerin gerektirdiği teknik becerilere sahip çözümler sunabilen çalışanlar daha avantajlı hale gelmektedir. Bu nedenle mesleki eğitimin niteliğini artırmaya yönelik çalışmaların odağında bireylerin yeni teknolojilere kolayca uyum sağlamalarını, işgücü piyasasında atıl kalmalarını engelleyecek şekilde öğrenmeyi öğrenmelerini sağlayan modeller geliştirmenin önemi her geçen gün daha da artmaktadır. Tez çalışması kapsamında, yukarıda sayılan gerekçeler doğrultusunda ve Modül Modern Eğitim Teknolojileri A.Ş. firması işbirliği ile bir Esnek Üretim Sistemi deney seti geliştirilmesi hedeflenmiştir. Deney seti ürün esnekliği ve istasyon sıralama esnekliği gibi yapılanma sunan bir fabrika otomasyon seti olarak planlanmıştır. Deney seti endüstriyel otomasyon ve haberleşme, veri işleme, hareket kontrol sistemleri, basınç, boyut vb. fiziksel değişkenlerin ölçülmesi ve analizi, kestirimci bakım, görselleştirme vb. birçok konuyu kapsayacak özelliklere sahip olarak geliştirilmiştir. TÜBİTAK tarafından 2016 yılında yayınlanan "Yeni Sanayi Devrimi: Akıllı Üretim Sistemleri Teknoloji Yol Haritası'nda en çok katma değer sağlayacağı değerlendirilen alanlara katkı olarak aşağıdaki hususlarda tez çalışması ile çıktılar elde edilmiştir: (i) Mesleki ve teknik eğitimde kullanılmak üzere güncel teknolojiler ile donatılmış esnek üretim sistemi deney seti geliştirilmiştir. (ii) Deney seti açık mimari ve modüler yapıda tasarlandığından hem fonksiyonellik hem de teknik bakımdan sürekli geliştirilmeye açık yapıda tasarlanmıştır.
Termoelektrik jeneratörlerde maksimum güç noktası izleme yöntemlerine metasezgisel algoritmaların uyarlanması ve performans değerlendirmesi
Enerji ihtiyacının ana kaynağı olan fosil yakıtların yenilenemez yapıları ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle, daha temiz daha sürdürülebilir enerji kaynakları arayışı ve enerjinin verimli kullanımı günümüzde büyük bir araştırma konusudur. Termoelektrik jeneratörler (TEG) atık ısıyı elektrik enerjisine çevirerek enerji verimliliğine katkıda bulunurlar. Ancak TEG sistemlerinin bir dezavantajı olan düşük verimliliği dikkate alındığında, TEG cihazının performansını iyileştirmek ve tam kapasitesine yakın çalışmasını sağlamak için TEG iç direnci ile yük direncinin empedans eşlemesi yapılarak TEG'i maksimum güç noktasında (MPP) çalıştırmak gerekir. Yük değeri her zaman iç dirence eşit olamayacağı için empedans eşlemesi işlemi DC-DC dönüştürücüler ile yapılır. DC-DC dönüştürücüler maksimum güç noktası izleme (MPPT) algoritmaları ile TEG'den hem kararlı bir gerilim alınmasını hem de MPP'nin yakalanmasını sağlarlar. Geleneksel MPPT yöntemleri ile global MPP'ye ulaşmada problemler yaşanmaktadır. Dolayısıyla geleneksel MPPT yöntemlerinin bu eksikliklerini gidermek amacıyla, günümüzde metasezgisel algoritmaların MPPT yöntemlerinde kullanıldığı görülmektedir. Bu çalışmada, ilk olarak, Kyroterm TGM-199-1.4-0.8 TEG modülünün MATLAB/Simulink® modeli oluşturulmuştur. Sonra, geleneksel algoritmalardan olan ve geliştirilen algoritmalara bir referans teşkil eden Değiştir ve Gözlemle (P&O) MPPT algoritması ile çalışan bir DC-DC yükselten dönüştürücünün ve TEG sisteminin tasarımı ve modellemesi gerçekleştirilerek MPP yakalama eğrileri çıkarılmıştır. Daha sonra, metasezgisel algoritmalardan olan ve geleneksel algoritmalarda yaşanan lokal MPP'ye takılma sorununu azaltıcı etkilere sahip Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO), Gri Kurt Optimizasyonu (GWO) ve daha önce MPPT yöntemi olarak TEG'lere uyarlanmamış Bal Porsuğu Optimizasyonu (HBO) algoritmaları kullanılmış ve gerçek TEG sistemine uygulanmıştır. Son olarak, simülasyon ve deneysel çalışmalarda yük değişimine bağlı olarak yöntemlerin çıktıları değerlendirilmiştir. Tüm algoritmalar MPP'yi izlemiş ve P&O algoritması ile kıyaslanmıştır. Farklı yükler altında en fazla güç sırasıyla HBO, GWO, PSO ve P&O algoritmaları ile elde edilmiştir.
Denetimli makine öğrenmesi ile asenkron motorlarda kestirimci bakım tahmini
Asenkron motorlar (ASM) endüstride en kritik proseslerde yaygın bir şekilde kullanılırlar. Bu proseslerdeki ASM'ların arıza yapması, maliyet ve üretim kayıplarına neden olacağı için istenilmez. Bunun önlenmesi veya en aza indirilmesi için ASM'ların sürekli izlenmesi ile kestirimci bakım tahminlerinin yapılması önemlidir. Bu çalışmada, denetimli makine öğrenmesi (SML) kullanılarak ASM'ların kestirimci bakım tahmininin yapılması amaçlanmıştır. Bu amaçla ASM'un sıcaklık ve titreşim değişkenleri pozitif sıcaklık sabiteli (PTC) termistör ve MPU6050 ivmeölçer ile Atmega328P mikrodenetleyicisine (MCU) taşınmıştır. İlk olarak Atmega328P MCU'ya sağlam bir ASM'un sıcaklık ve titreşim bilgileri SML tabanlı algoritma ile öğretilmiştir. Sonra, öğretilen bu bilgilerin maksimum %20 değerini aştığında uyarı oluşturulması bilgisi girilmiştir. Daha sonra SML algoritmasını test etmek için ASM'a değişik değerlerde titreşim ve sıcaklıklar uygulanmış ve SML tabanlı ASM kestirimci bakım sisteminin çalışması izlenmiştir. SML'ye öğretilen bilgilerin gelen bilgiler ile sürekli karşılaştırma sonuçları mobil cihaza Bluetooth iletişimi ile Atmega328P MCU tarafından uyarılar şeklinde gönderilmiştir. Bu Android tabanlı mobil cihazın kontrol yazılımı sayesinde ASM'un durdurulması, çalıştırılması ve yakınındaki operatöre bilgi akışının sürekli olması sağlanmıştır. Böylece SML tabanlı bir ASM kestirimci bakım tahminin yapılması ve mobil cihaz ile operatörlerin uyarılması başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
Psikolojik uyarıma dayalı kaygılı durumların makine öğrenmesi iletespiti
Kaygı duygu durumu yaşayan kişinin bulunduğu yeni koşullara uyum sağlamasını destekleyip ruhsal gelişimin üst basamaklara çıkarılmasında destekleyici bir işlev görebilmesi gibi adaptif etkileri bulunurken, kişinin yaşam kalitesinin düşmesi, iş veriminin azalması, kişiler arası ilişkilerde bozulmaya sebep olması gibi insani yetkinliklerini olumsuz yönde etkileyen maladaptif etkileri de bulunmaktadır. Kaygı duygu durumunun maladaptif etkisinin sonucunda, çarpıntı, nefes almada zorluk, hızlı hızlı nefes alma, ellerde ve ayaklarda titreme, aşırı terleme gibi fizyolojik belirtiler ortaya çıkar. Fizyolojik belirtilerin yani sıra psikolojik olarak sıkıntı, heyecan, aniden çok kötü bir şey olacakmış hissi ve korkusu sayılabilir. Duygu durum bozukluklarının tespitinde psikiyatrik testler subjektif ölçüm ölçekleridir. Bu testlerin doğruluğu kanıtlanmış olsa da kısıtları bulunmaktadır. Denekler kendi deneyimlerine dayanarak soruyu yanlış anlayabilir, yorumlayabilir veya doğru yanıt vermeyebilirler. Kaygı duygu bozukluğunun ilerlemesi durumunda panik bozukluğu, genel tıbbi duruma bağlı kaygı bozukluğu, yaygın kaygı bozukluğu gibi çeşitli psikolojik rahatsızlıklara dönüşebilmektedir. EEG, beynin elektrik fonksiyonunun benzersiz ve değerli bir ölçüsü olarak tanımlanmaktadır; iki beyin fonksiyonu bölgesinden gelen voltaj farkının zaman içinde kaydedilen grafiksel bir gösterimidir. EEG kayıtları bir veya birden fazla elektrotun kafatası üzerine yerleştirilmesi yolu ile yapılmaktadır. Ham EEG sinyalleri mikrovolt (μ) cinsinden genliğe ve 300 Hz'e kadar frekansa sahiptir [16]. Elde edilen ham sinyallerden verimli bir sonuç elde edilebilmesi için sinyallerin amplifikatöre iletilerek işlenmesi, bu analog sinyallerin dijitalleştirilmeden önce veya sonra parazitten arındırılmak üzere filtrelenmesi böylece sinyallerin işlenmeye ve görselleştirmeye uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Yapılacak olan çalışmada kaygı durumunun ortaya çıkması üzerine Intelligent Machines Lab'deki Araştırma Gruplarının hazırlamış veri seti kullanılacaktır. Bu çalışma kapsamında da makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak, bireylere ait EEG verisinin biyobelirteç olarak kullanıldığı, tanı koymaya destek olacak bir model geliştirilmeye çalışılmıştır
Aracı bulanık mantık yöntemi ile kalp hastalıklarının tespiti
Mobil internetin hızlanması ile birlikte, uzaktan takip, uzaktan kontrol ve yapay zekâ sistemleri hayatımızın her yerinde sıklıkla karşımıza çıkmaya başladı. Her alanda olduğu gibi tıp alanında da oldukça fazla çalışmalar yapılarak bu hususta makaleler ve tezler yazılmıştır. Dünya genelinde, yaklaşık beş binden fazla, bu alanda, makale, tez, seminer ve yayınlanmamış eser bulunmaktadır. Gerek insanların hayatlarını kolaylaştırılması ve gerekse hastane giderlerinin düşürülmesi adına bu çalışmalar oldukça önem arz etmektedir. Arıca hükumetler, bu tür çalışmaları, bellerini büken sağlık giderlerinin, bu tür çalışmalarla ciddi oranlarda düşeceğine inandıkları için, teşvik edip desteklemektedirler. Mobil hasta takip sistemlerini cazip kılan diğer sebepler ise maliyetlerinin düşük, kullanımlarının kolay ve sağlık açısından neredeyse hiç bir sakıncalarının olmamasıdır. Bu sistemler, günümüzde henüz kullanılmaya başlanmış olmasa da, bu konuda yapılan çalışmaların yaygınlığı, hükumetlerin ciddi manada desteklemeleri ve AR-GE çalışmalarının yoğunlaşması, gelecekte bu sistemlerin yaygın olarak kullanılacağını göstermektedir. Bu tez çalışmamızda yapacağımız Bulanık Mantık ile kalp hastalığı tespiti ve Mobil EKG takip sistemi, bu alanda yapılan çalışmalara az da olsa katkı sağlayacağı ümidindeyiz. Artık hayatımızın bir parçası olan akıllı telefonun, Bulanık Mantık algoritmasının ki özellikle son zamanlarda ortaya çıkan ve tıp alanında başarılı olduğu düşünülen Mediadive Bulanık Mantık algoritmasının, kablosuz veri iletiminin, biyo sensörlerin ve ayrıca biyo verilerin depolanacağı bir veri tabanının birlikte kullanılacağı bir çalışma olacaktır. Bu çalışma ile; ▪ Kalp ve dolaşım bozuklukları adına hasta veya sağlıklı insanlardan (Projede kullanılacak EKG verileri için hasta veri tabanlarından yararlanılacaktır.) , sensorlar yardımı ile, alınacak veriler yapay zeka algoritmalarından bulanık mantık ile anında değerlendirilip kişinin sağlıklı olup olmadığı veya hastalığının hangi seviyede olduğu tespit edilecek. [1-6] ▪ Bulanık mantığın kalp hastalığı teşhisinde işe yarayıp yaramayacağını veya bu alanda ne kadar başarı sağlayacağını tespit etmeye çalışacağız. [4-8] ▪ Son zamanlarda ortaya atılan Mediative Fuzzy Logic sisteminin[7-8], Normal Fuzzy Logic sistemi karşısında ne kadar başarılı veya gerçekten başarılı olup olmadığının tespiti yapılacak.
Rüzgâr-güneş hibrit enerji santrallerinde kapasite kullanım optimizasyonu
Çalışma kapsamında, rüzgâr santrallerinde kapasite kullanım oranının arttırılması ve atıl arazinin değerlendirilmesi amacıyla uygun görülen bölgelere fotovoltaik dönüşüm santrali kurularak hibrit modele geçişinin tekno-ekonomik analizi yapılmıştır. Bu amaçla, hali hazırda üretim yapan Çeşme Vega Rüzgâr Enerji Santrali'nin fotovoltaik sistemle hibrit hâle getirilmesi senaryosu ele alınmıştır. İlk aşamada rüzgâr enerji santralinin üretim verileri referans alınarak mevcut durumdaki kapasite kullanım oranları belirlenmiştir. İkinci aşamada rüzgâr santralinin alanında parsel/arazi çalışması yapılarak rüzgâr santral alanı beş bağımsız araziye ayrılmıştır. Bu araziler için sehpa arası mesafesi, güneş ışınım miktarı, varsayılan kayıpları da içeren incelemelerle fotovoltaik güneş enerji fizibilite çalışması yapılmıştır. Elde edilen çıktılara da dayanılarak bu arazilerin tek yüzlü veya çift yüzlü fotovoltaik panel kullanıldığı 12 farklı senaryo ele alınmıştır. Her senaryo için yıllık enerji üretimi, atıl enerji, net enerji ve kapasite kullanım oranı hesaplanmıştır. Tez kapsamında maliyet boyutu da dikkate alınarak her bir senaryonun yatırımı geri ödeme (amorti) süreleri hesaplanmıştır. Son aşamada ise tüm senaryolar için fotovoltaik panel ilavesi ile her %1 kapasite oranı artışı için amortisman süresinin ne ölçüde değiştiği hesaplanmıştır. Bu tespit sonucunda 12 senaryo kıyaslanarak bu oranın en düşük olduğu senaryo, optimal senaryo olarak tespit edilmiştir. Tez sonucunda rüzgâr santrallerinde atıl kapasitenin ve arazinin önerilen şekilde değerlendirilmesinin ekonomik açıdan kısa sürelerde önemli kâr potansiyeli sağlayan bir yatırım olduğu ortaya konulmuştur. Ayrıca, çalışmada önerilen model, rüzgâr santrallerinin dışında hidroelektrik santrallerin baraj gölleri ve uygun arazi boşluklarına da uygulanarak önemli kapasite kullanım artışı sağlanabilir. Tezin birinci bölümünde genel bilgiler ve literatür taraması, ikinci bölüm hibrit sistem bileşenlerinin teorik detayları verilmiştir. Üçüncü bölümde çalışmada kullanılan hesaplama yöntemleri, sayısal sonuçlar ve yorumlar yer almaktadır. Son bölümde elde edilen sonuçların genel değerlendirmesi yapılmış ve önerilen modelin gelişme potansiyelinden bahsedilmiştir.
Afet sonrası durumlarda yenilenebilir enerji kaynakları ve elektrikli taşıtların kullanıldığı tüketim merkezleri için enerji yönetim sistemi geliştirilmesi
Günümüzde, doğal afetlerin sıklığı ve şiddetindeki artış, enerji altyapılarında ciddi aksamalara neden olmakta, bu da bireylerin yaşam konforunu ve güvenliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Literatürde şebeke dayanıklılığını artırmaya yönelik çeşitli yöntemler, özellikle talep yanıtı ve yük atma gibi araçlarla ele alınsa da bireysel hane halkı seviyesinde enerji yönetimi üzerine yapılan çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu eksikliği gidermek amacıyla bu tezde, yenilenebilir enerji kaynakları (YEK), elektrikli araçlar (EA) ve çok seviyeli yük sınıflandırması gibi bileşenleri içeren yenilikçi enerji yönetim sistemleri tasarlanmış ve uygulanabilirlikleri değerlendirilmiştir. Tez kapsamında ilk olarak, bir ev enerji yönetim sistemi (EEYS) tasarlanmıştır. Bu sistem, konutlarda bulunan cihazları kullanım önceliği seviyelerine göre sınıflandırarak ve EA bataryasının muhtemel kalan enerji değerlerini dikkate alarak dinamik bir yük kontrolü sağlamaktadır. EEYS, afet sonrası koşullarda beklenmedik enerji kesintilerine karşı yüklerin kesintisiz beslenmesini mümkün kılmakta ve kullanıcı konforunu en üst düzeye çıkarmaktadır. Sistem, gerçek zamanlı olarak yenilenebilir enerji üretimindeki değişikliklere ve beklenmedik tüketim artışlarına adapte olabilme yeteneğiyle ön plana çıkmaktadır. Sistem, en kötü senaryolarda dahi 24 saatlik süreler boyunca mevcut kaynakları etkili bir şekilde yöneterek, hanehalkının konforunu arttırmayı ve beklenmeyen kesintileri önlemeyi temel hedef olarak almaktadır. Önerilen sistem, geleneksel yöntemlere kıyasla kritik yükler için enerji tedarikinde 19,5 saatlik bir uzatma elde edebilmektedir. Dahası, önerilen EEYS, EA bataryasındaki tüm enerji rezervini tüketen geleneksel sistemlerin en az 14,35 km'lik bir afet sonrası hareketliliğe olanak tanıyan en az 2,67 kWh'lik bir enerji rezervi sağlamaktadır. Önerilen EEYS, ortalama olarak, kesintisiz enerji tedarikinin süresini %241 oranında iyileştirmekte ve belirli senaryolarda maksimum 4,71 kat iyileştirme sağlamaktadır. Ayrıca, binalarda enerji kaynaklarının adil paylaşımını sağlamak için bir bina enerji yönetim sistemi (BEYS) geliştirilmiştir. Önerilen BEYS, afet sonrası senaryolarda farklı hane tiplerinden oluşan bir binada yaşayan bireyler arasında enerji kaynaklarının adil bir şekilde paylaşılmasını sağlamakta ve kullanıcı refahını en üst düzeye çıkarmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda, hanelerin enerji ihtiyaçları ve yük profilleri ayrıntılı bir şekilde modellenmiş, sistemin optimizasyonu bir karmaşık tamsayılı doğrusal programlama (MILP) problemi çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sistemin enerji dayanıklılığını artırıcı etkileri adil paylaşım ve kullanıcı konforu açısından değerlendirilmiştir. Sistem, sakinler arasında fayda göstergesinin standart sapmasında %26,44'lük bir azalma sağlamaktadır. Bu iyileştirme, afet sonrası senaryolarda kesintisiz güç kaynağı süresini uzatırken adil enerji dağıtımını garanti etmektedir. Önerilen BEYS'nin enerji sürekliliğini %91,2 oranında uzattığı ve geleneksel yaklaşımlara kıyasla 11 saat 26 dakika daha kesintisiz tedarik sağladığı hesaplanmıştır. Ayrıca, EA bataryalarında 2 kWh'lik minimum rezervi koruyarak afet sonrası hareketliliği 10,75 km'ye kadar mesafelerde desteklemektedir. Tezde ayrıca, adalar şeklindeki mikroşebekelerde dinamik sınırlar ve değişken güç kısıtlamalarına uyum sağlayan adaptif EEYS (A-EEYS) önerilmiştir. A-EEYS, mikroşebeke operatörleri tarafından uygulanan değişken güç kısıtlamalarını etkili bir şekilde yöneterek, afet sonrası durumlarda kullanıcıların yaşam kalitesini artırmayı hedeflemektedir. Dinamik yük kontrol algoritması sayesinde sistem, farklı senaryolara anında tepki verebilmekte ve kritik yüklerin enerji tedarik sürelerini önemli ölçüde uzatmaktadır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalar, A-EEYS'in uygulanabilirliğini doğrulamış ve sistemin dayanıklılık artırıcı etkisini net bir şekilde ortaya koymuştur. Gerçek dünya koşullarında, A-EEYS enerji tedarik süresini geleneksel yöntemlere kıyasla 18 saat 26 dakika uzatabilmektedir. Deneysel doğrulama, EA batarya enerji tahminlerindeki sapmaların sadece %0,01 ile %1,03 arasında değişmesiyle olağanüstü bir doğruluk göstermektedir. Bu bulgular, A-EEYS'in sürekli güç tedarikini sağlama ve öngörülemeyen olaylara uyum sağlama konusundaki sağlamlığını ve güvenilirliğini vurgulamaktadır. Bu tez, enerji yönetim sistemlerinin dayanıklılığı artırmadaki potansiyelini ortaya koyarak literatüre önemli katkılar sağlamaktadır. Yenilikçi tasarımlar ve optimizasyon algoritmaları sayesinde kritik yüklerin enerji arz süreleri uzatılmış, yenilenebilir enerji kaynaklarının etkili kullanımı sağlanmış ve enerji kaynaklarının adil paylaşımı gerçekleştirilmiştir. Sunulan sistemler, konutlarda afet sonrası enerji yönetimi için hem teorik hem de pratik anlamda uygulanabilir çözümler sunarak, bireysel ve toplumsal düzeyde enerji dayanıklılığının artırılmasına yönelik önemli bir adım teşkil etmektedir.
Özel amaçlı bazı ağır vasıta araçlarına yönelik CAN-BUS tabanlı bilgisayar arayüzlü diyagnostik cihazın tasarımı
Günümüzde dizel motorlu ağır vasıta araçlar birçok özel uygulamada kullanılmaktadır. Vinçler, itfaiye araçları, vidanjörler, beton pompaları, çöp kamyonları, tarım makineleri, inşaat makineleri gibi uygulamalar bunlardan bazılarıdır. Özel amaçlı ağır vasıta araçlarında güç aktarma organları olan motor, şanzıman, direksiyon sistemi gibi parçaların dışında üstyapı olarak adlandırılan ve aracın özel işlevine göre üretilen bir bölüm bulunmaktadır. Üstyapı üzerinde araç su pompaları, beton pompaları, hidrolik pompalar, valf grupları, kullanıcı ekranları, giriş çıkış modülleri, çeşitli sensörler, üst yapı kontrol işlemcisi gibi birçok sistem bulunmaktadır. Bu sistemler tahrik gücünü şasi araç motorunda, elektrik enerjisi ise araç aküsünden almaktadır. Özel amaçlı ağır vasıta araçlarında üstyapı elektronik sistemlerinin kendi arasındaki ve araç elektronik kontrol üniteleri (ECU) arasındaki iletişim Kontrol Alan Ağı (CAN) haberleşme sistemi ile sağlanmaktadır. Araç güç aktarma organları haberleşme için Otomotiv Mühendisleri Topluluğu (SAE) J1939 protokolünü kullanırken, üstyapı sistemleri çoğunlukla CANopen protokolünü kullanmaktadır. Artan elektronik sistemler sebebiyle araçlar üzerinde oluşabilecek arızaların sayısı artmakta ve arızaların tespiti de gittikçe zorlaşmaktadır. Araca özel olarak üretilmiş bir diyagnostik cihazı arıza tespiti konusunda ihtiyaç olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada özel amaçlı ağır vasıta araçlarının CAN hatları üzerinden çeşitli arıza durumlarını ve verileri okuyabilen bir elektronik cihaz tasarımı yapılmıştır. Cihaz üzerinde iki adet CAN hattı bulunmaktadır. Hatlardan biri güç aktarma organlarının bulunduğu şasi aracın CAN hattına bağlanırken, diğeri ise üstyapı elektronik sistemlerinin bulunduğu CAN hattına bağlanmaktadır. Elde edilen veriler oluşturulan bilgisayar arayüzü sayesinde kullanıcıya aktarılmaktadır. Bu cihazın kullanımıyla; arızaların kolay bir şekilde tespiti, tamir sürelerinin azaltılması, bakım maliyetlerinin düşürülmesi amaçlanmıştır.
INVESTIGATION OF ASYMMETRIC TRANSMISSION PROPERTIES IN 2-D PHOTONIC CRYSTALS
This study is theoretical investigation on the properties of asymmetric transmission in 2-D photonic crystals. In particular, this thesis concerns the transmittance of terahertz waves on metallic dual layers. The effects of different geometric and optical parameters on the transmission are investigated by using MATLAB and freely available MEEP software based on the FDTD method. The three different structures made of silver are used to manipulate electromagnetic propagation of different wave lengths. The simulation results represent transmittance values for the TM mode where the electromagnetic propagation transverse to the same way of incidence wave. As a result, the best comparative asymmetric transmittance values are obtained as 0.75, and 0.15 from top and bottom sides, respectively.
Kalp seslerinin segmentasyonu ve sınıflandırılması
Kardiyovasküler hastalıklar, dünya çapında önemli sağlık sorunlarından biridir ve erken teşhis, hastaların yaşam kalitesini artırabilirken tedavi süreçlerini de iyileştirebilir. Bu çalışmada, kalp seslerinin derinlemesine analizi ve kardiyovasküler hastalıkların teşhisi için bir yöntem geliştirilmiştir. İki farklı kalp sesleri veri seti üzerinde kapsamlı bir analiz gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, veri setleri çentik filtre, eliptik filtre ve normalizasyon gibi ön işleme adımlarından geçirilmiştir. Daha sonra, Otsu eşikleme yöntemi kullanılarak tepe değerleri bulunmuş ve Shannon enerjisi kullanılarak segmentasyon gerçekleştirilmiştir. Elde edilen segmentler üzerinde, Ampirik Kip Ayrışımı (EMD) ve Mel Frekansı Kepstrum Katsayıları (MFCC) gibi öznitelik çıkarım yöntemleri uygulanmıştır. Bu öznitelikler, kalp seslerinin zaman – frekans alanında temsil edilmesini sağlamıştır. Son adımda, farklı sınıflandırma algoritmaları (k – En Yakın Komşu, Destek Vektör Makineleri, Yapay Sinir Ağları, Evrişimli Sinir Ağları) kullanılarak, hastalıklı ve sağlıklı kalp seslerinin sınıflandırılması gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel sonuçlar, önerilen yöntemin yüksek doğruluk oranlarına ve güvenilir sonuçlara sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, kalp hastalıklarının erken teşhisinde ve tedavi süreçlerinin izlenmesinde kullanılabilecek etkili bir araç sunmaktadır.
Senkron relüktans motorlarda rotor tasarımı ile performans arttırılması
Dünyada gelişen teknoloji ve sanayileşme ile beraber enerji ihtiyacı da giderek artmaktadır. Artan enerji ihtiyacı üreticileri mevcut kaynakları etkin kullanmaya başka bir deyişle enerji verimliliği kavramına zorunlu hale getirmiştir. Enerji tüketim verilerine baktığımızda ise endüstride enerjinin büyük bir miktarı elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren elektrik motorları tarafından kullanılmaktadır. Asenkron motorlar ise bu motorların başında gelmektedir. Bununla beraber endüstride yaygın olarak kullanılan asenkron motorlara alternatif olabilecek ve yüksek verimlilik sağlayabilecek motor tasarımları giderek önem kazanmaktadır. Yapılan gelişmeler ve araştırmalar doğrultusunda asenkron motorlara kıyasla daha iyi verimliliğe sahip olan senkron relüktans motorlar ilk akla gelen alternatif motor tipleri olmuştur. Son yıllarda verim ve güvenilirlikleri açısından asenkron motorlara kıyasla senkron relüktans motorların verimlerinde yapılacak olan küçük bir iyileştirmenin dahi yıllık enerji tüketiminde büyük verimlilikler sağlayacağı düşünülmektedir. Asenkron motora göre verimi ve moment yoğunluğu yüksek, sabit mıknatıslı senkron motora göre ucuz olan senkron relüktans motor endüstride güçlü bir alternatif olarak yerini almıştır. SynRM'ler, yüksek verimlilikleri ve düşük üretim maliyetleri ile dikkat çeken modern elektrik motorlarıdır. Ancak, bu motorların performansı büyük ölçüde rotor tasarımına bağlıdır. Bu çalışmanın amacı, çeşitli rotor yapılarını analiz ederek SynRM'lerin performansını optimize etmektir. Bu tez, Senkron Relüktans Motorlar için rotor tasarımının motor performansına olan etkilerini incelemektedir. Enerji verimliliği ve maliyet avantajları nedeniyle modern elektrikli motor sistemlerinde önemli bir rol oynayan senkron relüktans motorların performansı büyük ölçüde rotor tasarımına bağlıdır. Bu çalışmanın amacı, çeşitli rotor yapılarını analiz ederek SynRM'lerin performans karakteristiklerini optimize etmektir. Verimlilik, tork üretimi, güç faktörü ve soğutma gibi performans parametreleri üzerindeki etkilerini incelemektedir. Bu amaçla, bilgisayar destekli tasarım programları kullanılarak çeşitli rotor modelleri simüle edilmiş ve analizler gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, deneysel verilerle doğrulanmış ve analiz edilmiştir. Elde edilen bulgular, rotor yapısının motorun performansını nasıl etkilediğini göstermektedir. Özellikle, optimum bariyer sayısı ve yerleşiminin tork dalgalanmalarını minimize ettiği ve güç faktörünü iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, rotor malzemesinin manyetik özelliklerinin, motor verimliliği ve ısınma karakteristikleri üzerinde belirleyici bir rol oynadığı tespit edilmiştir. Bu tez, SynRM tasarımında rotor yapısının optimize edilmesiyle motor performansının artırılabileceğini ortaya koymaktadır. Sonuçlar, endüstriyel uygulamalar için yüksek verimli ve düşük maliyetli SynRM'lerin geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Developing a crime analysis simulator using machine learning methods
Crime analysis plays important role in prevention of crimes, investigate the relations among crimes, detection of criminals, helping police investigations and revealing the events quickly. In addition, it is also important to perform crime analysis for efficient use of human and technical resources. In the thesis, crime analysis is performed by using a forecasting model based on Bayesian network. As a result, decision-making system based on GIS is proposed. So, the synthetic crime data set, is used to find the crime trends and potential criminal among crime incident-level. Generally five contributions are provided in this thesis: First of this contrubution, , a parametric model is proposed to generate the incident-level crime datasets involving crimes, GIS, criminals and criminals' suspicious acquaintances where the parameters are used for fine tuned adaptation of the model. The datasets are generated by modeling the population in real-life. The model can also produce random geographical maps and distribute population, crimes and criminals to the geography based on real-life approximations .Second, the relationship between the crime events and the relationship between the crime is determined in the determination of the relationship. Here, it was determined that the criminals were related to other crimes and the inclinations of the types of crimes were found. Third, a clustering based method is proposed to infer the closely related incidents using hybrid similarity metrics and it is demonstrated a decision-making process using hierarchical clustering algorithms in finding important patterns between criminals' social network and crimes in trend. Fourth, this thesis demonstrate the results of some queries related to crime analysis over the GIS dataset and discover committing criminal on given synthetic dataset. Finally, it is used to detect the relationship between crime groups and reach the leaders of the crime organizations with through criminals and criminal's acquaintances.
Distributed solar power generation effects on short circuit protection of distribution network: New techniques for improvements regarding adverse effects
Distributed generation is a new application field regarding electricity generation and distribution. As this application grows, the network will face new challenges. One of the candidates for complications that may arise is the possibility of malfunction of the current relay coordination. Circuit breakers may be triggered, although there are no faults. Circuit breakers that must be triggered in the event of a fault might not interrupt the circuit unexpectedly. The network protection systems may lose their function. SAIDI (System Average Interruption Duration Index), SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) and EENS (Expected Energy Not Served) values of the network may increase. In this thesis, the wide application of distributed generation (especially solar energy power plants) in the future is investigated and the possible effects on the existing relay coordination are predicted. In the network topology where the solar power plants are connected, the branches are systematically investigated in terms of safety. In order to conduct this investigation, the superposition analysis was applied for the first time in distributed generation short-circuit analysis. As a matter of fact that, the superposition analysis serve practical and easy ways to examine the effects of distributed generation on the distribution network. The literature survey shows that the IEEE 13-Node or IEEE 34-Node radial distribution test feeder topologies have been frequently used when the distribution network is examined. However, instead of using these topologies, an alternative topology which is sufficient and more useful for the required PSCAD simulation has been developed for the sake of simplicity, in this study. In order to obtain realistic results in PSCAD simulations, an Excel-based computing platform (Master Program) was developed that calculates the distribution network circuit parameters to be used in PSCAD. New applications are proposed that will help to reduce the adverse effects that are predicted/identified during all these simulations and investigation studies.
Elektrikli araçlarda sistem güvenliğinin arttırılması
Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte araçlar ve otomotiv elektroniğinde bir değişim süreci yaşanmaktadır. Bu doğrultuda elektrikli araçların hayatımızdaki yeri artmış, gelişmiş elektronik cihazlar, akıllı araç özellikleri, gelişmiş sürücü destek sistemleri gibi özellikler ve cihazlar otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Araçlarda kullanılan Elektronik Kontrol Ünitelerinin (ECU) sayıları artmakta, bu kontrol ünitelerine ek olarak çok sayıda ekran, modem, bilgi-eğlence sistemleri, gelişmiş sürücü destek sistemleri gibi elektronik bileşenler ve özellikler elektrikli araçlarda yerini almaya başlamıştır. Tüm bu özellikler ve elektronik bileşenler beraberinde birçok sensör ve ECU kullanımını gerektirmektedir. Sensörlerden gelen yüksek güvenlik seviyesindeki veriler, farklı haberleşme protokolleri üzerinden denetleyicilere taşınmakta ve denetleyiciler tarafından işlenmektedir. Bu yüksek güvenlikli veriler dışarıdan manipüle edilerek, aracın kritik özellikleri (direksiyon, gaz pedalı, fren, kilit, vb.) kontrol edilebilmektedir. Bilgi-eğlence (infotainment) ve bağlanabilirlik (connectivity) özelliklerinin gelişmiş versiyonlarının araçlarda yer alması ile birlikte araçlar dış birimler ile haberleşebilir duruma gelmiştir. Araçtan her şeye (V2X) ve ECU yazılım güncellemeleri için havadan (OTA) güncelleme gibi özellikler araçlarda kullanılmaktadır. Bulut ve internetten araca alınan veriler, araç içi ağındaki bazı ECU'lar tarafından kullanılmakta ve araçtaki bazı kritik özellikleri kontrol etmektedir. Bu durumda hem dış haberleşme hem de araç içi haberleşme güvenli bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Bu çalışmada, Gelişmiş Şifreleme Standartı (AES) ve Özel Veya (XOR) şifreleme yöntemlerini içeren bir şifreleme mekanizmasına ve kimlik doğrulama fonksiyonuna sahip güvenli bir araç içi haberleşme sistemi tasarlanarak elektrikli aracın sistem güvenliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Kontrol Alan Ağı (CAN) ve Evrensel Asenkron Alıcı Verici (UART) haberleşme protokolleri kullanılarak hibrit bir sistem oluşturulmuştur. Şifreleme işlemlerinde rastgele sayılar kullanılarak şifreleme güvenliğinde artış sağlanmıştır. Tüm bu gerçekleştirilen işlemler ile araç haberleşme ağındaki kritik ve önemli verilerin dışarıdan ulaşılabilir, anlamlandırılabilir ve manipüle edilebilir olmaması amaçlanmıştır.