3,156
Archived Theses
2
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Derin öğrenme yöntemleri ile yaprak görüntülerindenhastalıkların belirlenmesi
Yapay zekanın temelini oluşturan Konvolüsyonel Sinir Ağları (KSA), Derin Öğrenme (DÖ) modellerinde insan sinir ağlarının yapısına benzer şekilde tasarlanmıştır. Akıllı bilgisayarlar, tahmin, öneri ve karar verme yazılım sistemleri, yapay zekanın gelişmesiyle birlikte çok önemli hale gelmiştir. Birçok alanda (tarım, sağlık, siber güvenlik, savunma sanayi, ulaşım vb.) DÖ modelleriyle tahmin gücü ve doğruluğu yüksek hesaplamalar yapılabilmektedir. Özellikle DÖ modelleri ve analiz sistemleri, büyük ve karmaşık verileri sınıflandırırken insan gücü ve mantığının sınırlı olduğu alanlarda yüksek kaliteli ve doğru sonuçlar üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyük veri setleri kullanılarak DÖ modellerinin eğitilmesi ve hastalık tespiti süreçlerinin otomatikleştirilmesi tarım alanında verimliliği artırarak çiftçileri doğru teknikleri kullanmaya teşvik etmektedir. Bu teknolojilerin tarımda kullanılması hassasiyeti artırarak, zaman ve maliyet etkin, yüksek kaliteli ürün üretimini mümkün kılmaktadır. Havadan görüntü alma süreci, İnsansız Hava Araçlarının (İHA) gelişimi ve kullanımının artmasıyla hızlanmaktadır. Ayrıca gelişmiş kameralar kullanılarak alınan yüksek çözünürlüklü görüntülerin, üst seviye teknolojik bilgisayar sistemlerinde etkin yazılımlar ve görüntü işleme teknikleriyle beraber kullanımıyla bitki kalitesinin ve sağlığının otomatik olarak tespiti mümkün hale gelmektedir. Bu çalışma, tarım arazilerinden İHA ile alınan patates bitkisi görüntülerinden oluşan bir veri seti kullanılarak patates bitkilerinin genel sağlığını belirlemeyi ve bu yöntemin diğer bitki türlerine uygulanabilirliğinin tespitini amaçlamaktadır. Ayrıca Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) bölgesindeki tarım arazilerinden fotoğraf makinesi ve İHA ile alınacak bitki görüntülerinden oluşan bir veri seti ile uygulanabilirliği de araştırılmaktadır. Sağlıklı, EY ve GY hastalığı gösteren yaprak görüntülerinden oluşan veri seti, önceden ImageNet veri setiyle eğitilmiş olan VGG19, DenseNet201, InceptionV3 ve InceptionResNetV2 DÖ modellerinde transfer öğrenme yöntemiyle yeniden eğitilmiştir. Ayrıca derin, orta ve sığ özellikler çıkarılarak ve hiper parametre optimizasyonu da uygulanarak Destek Vektör Makineleri (DVM) ve K-En Yakın Komşu (K-EYK) Makine Öğrenme (MÖ) modelleriyle özellik çıkarma yöntemine göre yeniden eğitilmiştir. Sınıflandırma metriklerine göre performans sonuçları karşılaştırılmıştır. Özellik çıkarma yönteminde en yüksek sınıflandırma başarı oranı K-EYK ile DenseNet201 modelinde ve en düşük sınıflandırma başarı oranı DVM ile InceptionResNetV2 modelinde bulunmuştur. Transfer öğrenme yöntemine göre, en yüksek sınıflandırma başarı oranı, Adam optimizasyonu yapılan DenseNet201 modelinde ve en düşük sınıflandırma başarı oranı, Sgdm optimizasyonu yapılan InceptionResNetV2 modelinde elde edilmiştir. Genel olarak, InceptionResNetV2 modeli en uzun süren eğitimi verirken, VGG19 modeli en kısa süren eğitimi vermiştir. Çalışmada, tarım arazilerinden alınan görüntü verileri kullanılarak yetiştirilen herhangi bir bitki türü sağlığının başarılı bir şekilde sınıflandırabileceği sonucuna varılmıştır.
VLF-MF uygulamaları için tamsayı ve kesir-mertebeli akım-modlu süzgeç tasarımlarının gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışmasında, elektromanyetik spektrumun çok düşük frekans (VLF), düşük frekans (LF) ve orta frekans (MF) bant aralıklarında çalışan mühendislik sistemlerinin ihtiyaçlarına yanıt verebilecek analog süzgeç devrelerinin tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen süzgeç yapıları, akımmodlu olup, hem tamsayı-mertebeli hem de kesir-mertebeli olarak yapılandırılmış; denizaltı ve akustik haberleşme, havacılık ve denizcilik navigasyon sistemleri, biyomedikal uygulamalar ve kontrol sistemleri gibi dar bantlı ve düşük frekanslı uygulamalar için optimize edilmiştir. Çalışmanın kuramsal temelini, klasik türev ve integral işlemlerinin yalnızca tamsayı-mertebelerle sınırlı olmadığını savunan kesirli hesap disiplini oluşturmuştur. Bu bağlamda, analog süzgeç devrelerine kesirli hesap uygulanmasıyla; süzgeçlerin geçiş ve durdurma bantları arasındaki eğimin daha keskin ve hassas kontrol edilmesini sağlayarak, tasarımlara esneklik kazandırılmıştır. Tasarlanan süzgeç devreleri bünyelerindeki kapasitörler yardımıyla kesir-mertebeli hale getirilmiştir. Kesir-mertebeli kapasitörü ise süzgeçlerin kazanç cevaplarında gösterdiği üstün özelliklerinden dolayı Oustaloup yaklaşım aracı kullanılarak, uygun bir şekilde yapılandırılmış ve minimum sayıda pasif eleman içeren Foster type RC- I ağları yardımıyla elde edilmiştir. Tasarımı yapılan süzgeç devrelerinde iyileştirilmiş akım geri beslemeli işlemsel yükselteç (MCFOA) ve çok çıkışlı ikinci nesil akım kontrollü akım taşıyıcıları (MO-CCCII) gibi akım-modlu çalışmalara uygun aktif elemanlar tercih edilmiş, yalnızca topraklanmış pasif bileşenler kullanılarak; alçak-geçiren, yüksek-geçiren, bant-geçiren, bant-durduran, tüm-geçiren, basamak ve Chebyshev alçak geçiren süzgeç çıkışlarını verebilen sade, düşük güçlü ve entegre edilebilir yapılar elde edilmiştir. Tasarlanan süzgeç topolojilerinin performansları hem MATLAB ortamında hem de PSpice tabanlı simülasyon platformlarında test edilmiş; frekans tepkisi, geçiş eğimi ve kesim frekansı gibi özellikleri doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçlarından akım-modlu çalışmanın getirdiği; düşük total harmonik bozulma, geniş dinamik aralık ve düşük güç tüketimi gibi önemli performans kriterlerini de sağladıkları görülmüştür. Tasarlanan süzgeç topolojilerine Monte-Carlo analizleri de yapılmış ve analizleri sonucunda; VLF, LF ve MF bandı gibi yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda, parametrik değişkenliklere ve üretim toleranslarına karşı hedeflenen hassasiyet düzeylerini başarıyla sağladıkları görülmüştür. Ayrıca süzgeç topolojilerini sadece simülasyon ortamında değil gerçek dünyada da oluşturabilmek için kullanılan tüm pasif elemanların değerlerini IEC 60063' te tanımlanan E96 serisine uygun olarak seçilmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, kesirli hesaplama teorisini analog süzgeç tasarımıyla birleştirerek, düşük frekanslı haberleşme ve kontrol sistemleri için uygulanabilirliği yüksek, yenilikçi ve entegre edilebilir devre çözümleri ortaya koymuştur.
Hastane içi yardımcı servis robotu
Robot, mekanik sistemleri ve bunlarla ilişkili kontrol ve algılama sistemleri ile bilgisayar algoritmalarına bağlı olarak görev alan makinelerdir. Robotların esas amacı insan hayatını kolaylaştırmaktır. Hedef doğrultusunda taşıyıcı yardımcı robot tasarlandı. Tasarlamış olan robot hastanelerde, iş merkezlerinde, otellerde, okullarda kullanılabilecek biçimdedir. Çağırıldığı odalara giderek kendisine verilen eşyaları diğer odalara taşımaktadır. Böylece personeller zamandan kazanç sağlamış olurlar. Bunların yanı sıra robotun mekanizmasında yapılacak değişiklikler ile ağırlığı daha fazla olan yüklerinde taşınmasına olanak sağlar. Bu proje geliştirilmeye açıktır. Örneğin robotun mekanizmasında yapılacak değişiklikler ile restoranlarda yiyecek- içecek taşınması, hastanelerde ilaç taşınması, iş merkezlerinde evrak taşınması sağlanabilir. Projede uzaklık ve engel algılama için IR sensörü, HC-06 Bluetooth modülü ve 16F877A mikroişlemci kullanılmıştır. Bu projede devre kartları Ares programında çizilmiştir. Yazılımı Proton Basic de yazılmıştır.
KU BAND RF ön uç tasarımı
Bu tez, beş bölümden oluşmakta olup, her bir bölümün içerikleri ayrı ayrı incelenmiştir. Birinci bölümde, elektromanyetik alanlar ile ilgili bilgiler verilmiş olup tezin giriş niteliini taşımaktadır. İkinci bölümde, dalga polarizasyonu hakkında bilgiler verilmiş olup bu bağlamda doğrusal polarizasyonlu dalga, eliptik polarizasyonlu dalga ve dairesel polarizasyonlu dalga tipleri üzerinde incelemeler yapılmış ve açıklamalarda bulunulmuştur. Üçüncü bölümde, TEM, TE ve TM dalgaları incelenmiş ve açıklamalarda bulunulmuştur. Dördüncü bölümde, dalga kılavuzu teorisi konusu işlenmiş ve bu bağlamda, dikdörtgen dalga kılavuzu, dikdörtgen koordinatlarda dalga eşitlikleri, enine manyetik (TM) modu ve enine elektrik (TE) modu incelenmiş ve açıklamalarda bulunulmuştur. Son ve esas bölümü olan beşinci bölümde ise, KU BAND frekansında 10.7 GHZ ile 14.5 GHZ arasında çalışacak bir dik mod ayrıştırıcı tasarımı konusu incelenmiş ve ayrıca tasarlanan bu dik mod ayrıştırıcının ortak ucuna dizayn edilmiş bir horn anten eklenerek sistemin bir ofset parabolik antenle birlikte çalışması incelenmiştir. Burada 10.7 GHZ ile 12.75 GHZ arası alım bandı,13.75 GHZ ile14.5 GHZ arası ise iletim bandıdır. Bu tasarım ile, dikey polarizasyonda gönderme (transmitting) işlemi yapılırken aynı anda alış (receive) işlemi yapılabilmektedir.
Elektromanyetik uyumluluk için iletim yollu elektromanyetik girişime karşı bağışıklık artırma ve iletim yollu emisyon azaltma teknikleri
Elektrikle çalışan tüm cihazların CE etiketi alabilmeleri için tabi oldukları standartlardaki elektriksel testleri başarı ile geçerek bu gereklilikleri karşılamaları gerekir. Bu testler içerisinde cihazların elektromanyetik olarak kendi kendilerini ve çevredeki cihazların çalışmalarını olumsuz etkilemeyecek şekilde ve yine başka cihazların çalışmasından da olumsuz olarak etkilenmeden normal çalışmalarını sürdürebilmeleri "Elektromanyetik Uyumluluk" olarak adlandırılır. Cihazlar tasarım aşamasında elektromanyetik uyumluluk esaslarına göre tasarlanmalıdır. Tasarımdan sonra cihazlar birçok elektromanyetik uyumluluk testlerine tabi tutulurlar. Bu çalışmada elektronik cihazlarda elektromanyetik uyumluluğun sağlanması için iletim yollu kuplaj üzerinden elektromanyetik girişime karşı bağışıklığın artırılması ve emisyonların azaltılması teknikleri, gerekli elektromanyetik teori ve EMC/EMI ilkeleri ile birlikte sunulmuştur. Aynı zamanda EMC testleri, standartlar ve ürün belgelendirme konularına ilaveten elektronik bir cihazın iletim yollu emisyon ölçüm deneyi ile EMC probleminin tespiti ve uygun EMI şebeke filtre tasarlanmasıyla testten başarılı bir şekilde geçmesi sağlanmıştır.
Elektrik şebekeleri için aktif filtre tasarımı ve test edilmesi
Elektronik cihazların kullanımının ve çeşitliliğinin artması, beraberinde bazı sorunlar getirmektedir. Elektrik dağıtım şebekelerinden gelen elektrik sinyalinin dalga şekli sinüzoidal şekildedir. Elektronik cihazların kullandığı elektrik enerjisinin de dağıtım şebekesinde geldiği gibi kayıpsız veya bozulma içermeyen şekilde kullanılması gerekmektedir. Elektrik sistemi üzerindeki dengesiz yükler harmonik etkiler oluşturarak elektrik şebekesindeki sinüzoidal şeklinde bozulmalara neden olurlar. Harmonikler özellikle günümüz teknolojisinin getirdiği yarı iletken güç elektroniği devre elemanlarının kullanım sıklığının artması nedeniyle meydana gelmektedir. Özellikle endüstriyel anlamda tesislerde ve iş merkezlerindeki harmonik akım çeken cihazların kullanılması aktif filtreleme gibi çözümler gerektirmektedir. Oluşan harmonik etkiler bir şekilde giderilmezse hem şebekeye hem de şebeke üzerindeki diğer yüklere zarar verebilir. Yüklerin neden olduğu bozucu harmonik etkilere karşı, elektrik enerjisindeki bozulmayı bastırmak veya yok etmek amacıyla filtreler kullanılmaktadır. Filtreler, aktif filtre ve pasif filtre türünde olup kullanılacağı şebekeye göre tasarlanmalıdır. Tasarlanacak filtreler, uluslararası alanda kabul gören standartlar ve yönetmelikler gereğince belirlenen sınır değerlere uygun olmalıdır. Bu tezin amacı, elektrik şebekelerinde dengesiz ve yarı iletken esaslı yüklerin neden olduğu harmoniklerin aktif filtre veya hibrit filtre tasarımı ve test edilmesiyle standartların kabul ettiği seviyeye indirmektir. Çalışmada Haliç Üniversitesi 5. Levent Kampüsü içerisinde yer alan 7. bloğun enerji akışı, enerji analizörleriyle ölçülmüş, elde edilen veri analizine uygun hale dönüştürülmüş, Matlab/Simulink ile akım ve gerilim için ayrı ayrı aktif filtre tasarlanmış, elde edilen filtrelerin daha verimli sonuç vermesi için test sonuçlarına göre pasif filtre de tasarlanarak sisteme eklenmiştir. Yapılan ölçümler sonucu IEEE-519-2022'ye göre 1kV ve altı gerilimlerde bireysel harmonik %5 ve altı olması gerekirken çalışmamızda %0,5 çıkmıştır. Akım değerleri için ise IEEE-519-1992 standardına göre ISC/IL oranı 2…11 arası harmonik seviyesi aralığında olması gerekirken çalışmamızda bu oran en fazla 3,88 çıkmıştır. Daha sonra çalışmanın sonuçları, FFT analizi ve QuickField uygulaması karşılaştırılmış, THB değerinin standartlara uygun şekilde çıktığı anlaşılmıştır.
Servis odaklı mimari ile taşınır kayıt takip uygulamasının geliştirilmesi
Günümüzde, var olan kurumsal uygulamalar ile yeni geliştirilen veya satın alı-nan uygulamaların birlikte çalışabilirliğini sağlamak organizasyonların en fazla yatı-rım yaptığı alanlardan biridir. Otomasyonların kurum ve kuruluşlara en büyük maali-yet kalemleri; güvenlik, donanım, yeniden kullanılabilirlik ve lisanslamalardır. Oto-masyon sistemi, onu kullanan işletmelerin ihtiyaçlar doğrultusunda şekillendirebilece-ği esnek bir tasarımla üretilmelidir. Geleneksel yazılım mimarisi ve platform bağımlı çalışan otomasyon sistemlerinden farklı olarak Servis Odaklı Mimari ile diğer proje-lerle etkileşime hazır bir yapı oluşturulabilmektedir. Bu çalışmada örnek bir uygulama alanı üzerinde hem geleneksel yazılım mimarisi hem de Servis Odaklı Mimari yapısı-na uygun bir çözüm geliştirilmiştir. Hazırlanan bu iki uygulama avantaj ve dezavantaj açısından birbiriyle karşılaştırılmıştır.
Spektrogram tekniği kullanılarak derin öğrenme yöntemleri ile ses tanıma
Ses tanıma insan sesinin bir mikrofon vasıtasıyla bilgisayar tarafından algılanarak tanınması işlemidir. Gelişen teknoloji sürecinde kendine önemli bir yer oluşturmaya başlamıştır. Bu çalışmada, daha önceden kaydedilmiş konuşma komutlarının tanınması için derin öğrenme yöntemleri kullanılmıştır. İki boyutlu derin öğrenme yapılarında işlenmek üzere ses verileri spektogram yöntemi kullanılarak görüntüye çevrilmiştir. Spektogram yöntemi hızlı fourier dönüşümü temelli alt örnekleme tekniğidir. Beş farklı evrişimsel sinir ağı modeli oluşturularak spektogram tekniği ile elde edilen görüntülerin sınıflandırılması gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırmalı analiz kapsamında veri seti ayrı kategoriler halinde farklı sınıf sayısına bölünmüştür. Sınıf sayısının derin öğrenme yapıları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, farklı sayıda eğitim verileri kullanılarak ağın duyarlılığı değerlendirilmiştir. Ağların performansını değerlendirmek için Softmax ve Destek Vektör Makinesi olmak üzere iki sınıflandırıcı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar dikkate alındığında % 95'in üzerinde sınıflama doğruluğuna ulaşıldığı görülmüştür.
Optik interferometrenin uyarlamalı kayan kipli kontrolcü tasarımı
Bu çalışma, uyarlamalı kayan kipli denetleyici ile interferometri için yeni bir doğrusal olmayan kontrol sistemi sunmaktadır. Bu yönteme dayanan yaklaşım, sıfırlama devresine ihtiyaç duymadan, lineer kontrol sistemine kıyasla interferometrenin doğrusal olmayan davranışını tam olarak telafi edebilir. Ayrıca gürültülü ortamlarda bile yüksek doğruluk, düşük maliyet ve uygulama kolaylığı gibi avantajlara sahiptir. Sistemin küresel asimptotik kararlılığı, derin bir stabilite analizi ile gösterilmiştir. Yüksek gürültülü ortamlarda bile, rastgele sinyaller, sinüzoidal sinyaller veya sıfır giriş sinyalleri için doğrusal olmayan kontrolörün interferometreyi dörtlü noktada tutabildiğini gösterir. Piezoelektrik aktüatörü karakterize etmek için, yarım dalga boyundan daha küçük yer değiştirmelerin sistem için uygun olduğunu gözlemledik. Fabrika gibi ağır çalışma ortamlarında sistemde yer alarak interferometrelerin yüksek dayanıklılıkta kullanılmasını sağlar. Önermiş olduğumuz bu yöntem daha yüksek bir dinamik aralığa, çözünürlüğe sahip olup zaman gecikmesini ölçebilir ve isteğe bağlı zaman sinyalleriyle çalışabilir. Ayrıca, küçük genlikli sinyallerin doğruluğunu artıran zamansal demodülasyon yöntemlerini iyileştirir, karesel koşulun korunması (maksimum hassasiyet noktası) ve bu nedenle, sıcaklık değişimi ve hava akımı gibi güçlü dış bozucular altında bile sinyal solmasının etkisini ortadan kaldırır.
Van M8 dağıtım merkezinin modellenmesi ve power world programı ile simülasyonu
Gelişen teknoloji, yükselen yaşam düzeyi ve artan nüfusla birlikte enerjiye olan gereksinim her geçen gün büyük ölçüde artmaktadır. Bu çerçevede üretilen enerjinin verimli kullanılması ve güç sistemlerindeki kayıpların azaltılması önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, Vangölü Elektrik Dağıtım A.Ş.'ye bağlı Van İl İşletme Müdürlüğü'nün sorumluluk alanındaki 30.5 kV gerilim seviyesindeki Van M8 dağıtım merkezi ve bu dağıtım merkezini besleyen enerji nakil hatları incelenmiştir. Power world programı kullanılarak farklı yük aktarımları neticesinde gözlenen akım-gerilim değişimleri, kısa devre akımları ve gerilim düşümlerine yönelik simülasyon yapılmıştır. Simülasyonda elde edilen veriler ile bir dağıtım merkezine gelen enerjinin kayıp durumu incelenmiş ve güç optimizasyonu yapılmıştır. Van M8 dağıtım merkezinin giriş ve çıkış fiderlerinde kapalı xlpe kablo ile çelik özlü alüminyum iletken karşılaştırılması yapılmıştır. Bu dağıtım merkezinde kapalı alüminyum xlpe kablo, uzun vadede daha uygun olduğu tespit edilmiştir.
Android uygulama ile doğru akım (DA) motorunhız kontrolünün gerçekleştirilmesi
Son yıllarda iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte makinelerin uzaktan kontrolü üzerine yapılan çalışmalarda önemli bir artış olmuştur. Bu gelişmeler ışığında gerek ev uygulamalarında gerekse sanayide elektrik makinelerinin uzaktan ve kablosuz kontrolü önemli bir çalışma konusu haline gelmiştir. Akıllı ev uygulamalarının yanı sıra endüstride kullanılan birçok otomaysan sisteminde elektrik makineleri kullanılmaktadır. Elektrik makinelerinin düşük maliyetler ile yüksek verimlilikte hassas bir şekilde kontrol edilebilmeleri arzu edilen bir durumdur. Bu bağlamda yüksek verimlilik, hassas kontrol, hızlı tepki verme, ekonomik maliyet ve uzaktan kontrol parametrelerine sahip olmasından dolayı doğru akım (DA) motoru birçok uygulamada tercih edilen elektrik makinesidir. Android ve İOS gibi işletim sistemine sahip ve kullanımı yaygınlaşan telefon/tablet gibi birçok cihaz sahip oldukları bluetooth, WiFi veya GPRS özelliklerinden dolayı elektrik makinelerinin uzaktan kablosuz kontrolü için kullanılabilmektedir. Bu bağlamda DA motorunun Android işletim sistemine sahip bir cihaz ile uzaktan hız kontrolü ve hız izlemesi bu tez çalışmasının temel konusunu teşkil etmektedir. Bu tez çalışmasında DA motorunun Android işletim sistemine sahip bir cihaz ile uzaktan hız kontrolünün yansıra geliştirilen arayüz yazılımı ile motor hızının izlenmesi ve görüntülenmesi sağlanmıştır. Ayrıca DA motorun matematiksel modellemesi yapılarak transfer fonksiyonu elde edilmiştir. DA motorun hız kontrolünde PI (Oransal-İntegral) kontrol yöntemi kullanılmıştır. Modellemesi yapılan DA motorun hız kontrolünün benzetim çalışmaları tamamlandıktan sonra, deneysel çalışmaları yapılarak sonuçlar aktarılmıştır.
Asenkron motorun farklı yöntemler ile hız kontrolü
Bu tez çalışmasında, üç-fazlı asenkron motorun modellemesi yapılarak farklı kontrol yöntemleri ile hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. Gerilim/frekens (V/f) sabit oran ve Alan Yönlendirme yöntemi ile asenkron motor kontrolü yapılmıştır. Bu iki yöntemin karşılaştırması yapılarak avantaj ve dezavantajları ortaya konulmuştur. Yapılan çalışmada Matlab/Simulink programı tercih edilmiştir. V/f sabit oran kontrol metodu ve alan yönlendirme kontrol metodunda frekans, voltaj ve rotor dönme hız grafikleri incelenmiştir. Sapma miktarlarına değinilmiş ve yöntemlerin etkisi tartışılmıştır. Bu çalışmada ele alınan her iki kontrol yönteminden elde edilen sonuçlarına göre asenkron motorlar için, Alan Yönlendirme yönteminin V/f sabit oran yöntemine göre daha hassas bir kontrol yöntemi olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonucun ana sebebi Alan Yönlendirme yönteminde frekans ve voltajın geri bildirimli PI kontrol sistemi ile sürekli olarak düzeltilmesi ve hatanın hızla ortadan kaldırılmasıdır. Ancak asenkron motorlarına uygulaması oldukça karmaşık ve zor olduğu için endüstride en yaygın kullanılan kontrol yöntemi V/f sabit oran kontrol yöntemidir.
DC motorun kesir dereceli kayan kipli hız denetimi
Kesir dereceli kayan kipli kontrolcüsünün (KDKKK), oransal ve integral kontrolcü (PI) ve klasik kayan kipli kontrolcü (KKK) göre üstün kontrol performans göstermesi araştırmacıların ilgisini çekmeye başlamıştır. Bu kontrol yönteminin amacı, değişken yapı sistemlerine karşı, DC motorun hız ve torkunu kontrol etmek, tepe değerinin aşma miktarını azaltmak ve istenen değerlere oturma süresini azaltmaktır. İlk aşamada, DC Motorun hızını kontrol etmek için KKK ve PI denetleyicisi kullanılmıştır. Matlab / Simulink kullanılarak bir model geliştirilmiş ve simülasyonu tasarlanmıştır. Sonradaki aşamada, KDKKK sistemini temsil eden matematiksel denklemler çıkarılmıştır ve aynı şekilde denetleyicinin simülasyonu yapılmıştır. Robotik uygulamalarda yük altında çalışan motorların, yük durumuna bağlı değişikliklerden etkilenmemesi istenmektedir. DC motorun PI, KKK ve KDKKK sistemi kullanılarak hız kontrolü çalışılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca motorun değişen yük durumları analiz edilmiştir. Elde edilen teorik ve simülasyon sonuçlara göre, KDKKK sisteminin DC motorun hız ve moment kontrolü için PI ve KKK'den üstün olduğu görülmüştür. Ayrıca KDKKK yönteminin bozucu etkilere karşı daha gürbüz bir davranış gösterdiği saptanmıştır. Verilen referans hız mükemmel bir şekilde takip edilmiştir.
Aktif yumuşak anahtarlamalı hibrit yükselten DA/DA dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Bu tez çalışmasında, fotovoltaik (PV) gibi düşük gerilim değerlerine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının çıkış gerilimlerini yüksek kazançla arttırmak ve sert anahtarlama sonucu meydana gelen anahtar kayıplarını elemine etmek amacıyla hibrit yükselten yumuşak anahtarlamalı DA-DA dönüştürücü devre tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Klasik yükselten DA-DA dönüştürücüde yüksek çıkış gerilimi elde etmek için yüksek görev çarpanı gerektirir ve bu durum çeşitli problemler ortaya çıkartmaktadır. Düşük görev çarpanı ile yüksek çıkış gerilimi elde etmek için ya da yüksek gerilim kazancı elde etmek için hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü benzeri devre modelleri geliştirilmiştir. Ayrıca DA-DA devrelerin verimini arttırmak için aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri kullanılmaktadır. Literatürde mevcut birçok aktif yumuşak anahtarlama yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler genellikle MOSFET anahtarları için ZVT (sıfır gerilim geçişi), IGBT anahtarları için ise ZCT (sıfır akım geçişi) olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, bu tez çalışmasında klasik yükselten DA-DA dönüştürücüye oranla yüksek gerilim kazancına sahip Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücü için hem ZVT hem de ZCT aktif yumuşak anahtarlama yöntemleri geliştirilerek tüm devrenin tasarım ve uygulaması yapılmıştır. Çalışma kapsamında önerilen ZVT ve ZCT tabanlı Hibrit yükselten DA-DA dönüştürücünün analizi ve tasarımı yapıldıktan sonra Simplorer ve Orcad-PSpice programları vasıtasıyla benzetim çalışmaları yapılmıştır. Ayrıca önerilen devrenin deneysel çalışmaları yapılarak deneysel sonuçlar benzetim çalışması sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Değişken frekanslı ve yumuşak anahtarlamalı flyback dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Endüstride yüksek verimlilik ve düşük boyutu nedeniyle anahtarlamalı güç kaynaklarının kullanılması artmıştır. Devre boyutu ve maliyetin önem kazanmasıyla beraber flyback dönüştürücü, anahtarlamalı güç kaynaklarında düşük güç uygulamalarının vazgeçilmezi olmuştur. Flyback dönüştürücüde kullanılan trafonun daha küçük olması, giriş ile çıkış arasında izolasyonu sağlaması, farklı gerilim seviyesinde birden fazla çıkışa olanak sağlaması bu dönüştürücünün popülerliğini artırmıştır. Bu çalışmada, anahtarlamalı güç kaynağı devrelerinden biri olan Flyback dönüştürücünün, darbe genişlik modülasyonunda (PWM) sıklıkla kullanılan doluluk oranı değiştirme yöntemi yerine değişken frekanslı anahtarlama yöntemi kullanılmıştır. Benzetim programında değişken frekanslı PWM üretici bulunmadığından dolayı yeni bir değişken frekanslı PWM üreticisi tasarlanıp kullanılmıştır. Devrenin anahtarlama kayıplarını azaltmak için sıfır akımda anahtarlama yöntemi kullanılarak yumuşak anahtarlama uygulanmıştır. Bu yöntemle ayrıca trafonun kaçak endüktansından kaynaklanan ana anahtar üzerindeki gerilim stresi bastırılmıştır. Benzetim çalışmaları MATLAB/Simulink programında yapılan devrenin deneysel çalışmaları laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Hem benzetim hem de deneysel çalışma için giriş, çıkış, ana anahtar ve trafo sargılarının akım ve gerilim değerleri ölçülmüştür. Benzetim sonuçları ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçlardan, benzetim çalışma sonuçlarının ve deneysel çalışma sonuçlarının uyumlu olduğu, önerilen devrenin düşük çıkış gücünde daha kullanılabilir olduğu görülmüştür.
Rüzgar hızının farklı yöntemlerle tahminlenmesi ile ilgili örnek bir uygulama
Dünyada elektrik enerji talebini karşılamak için öncelikli olarak kullanılan fosil kökenli yakıtlar elektrik enerji üretiminde aşırı miktarlarda sera gazlarının salınımını oluşturduğundan dolayı insanlar sağlık problemleri ile karşı karşıya kalmaktadır. Fosil kökenli kaynakların gelecek yıllarda rezervleri azalarak tükenecek olmasından dolayı temin edilmesi daha pahalı olacaktır. Yenilenebilir enerji kaynakları temiz, çevreye zararsız ve üretim için herhangi bir hammadde ihtiyacı olmayan enerji kaynaklarıdır. Yenilebilir enerji kaynakları üretiminde ön plana çıkan rüzgâr enerjisi üretim sistemleri, ülkemizin var olan rüzgâr enerjisi potansiyeli göz önünde alındığında, önem kazanmaktadır. Rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi artmasına rağmen, elektrik şebekesi için halen güvenli bir enerji kaynağı olarak görülmemektedir. Rüzgâr değişken (istikrarsız ve düzensiz) bir kaynak olduğu için tahmin edilmesi zordur. Üretilen enerjinin şebekeye uyum sorunları olmaması için ve üretilen enerjiden etkin bir şekilde faydalanmak için rüzgâr üretim tahminlerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada Mardin Bölgesi için 2000-2010 yılları arasındaki on bir yıllık rüzgâr ve meteorolojik değerleri kullanarak yapay sinir ağları, radyal tabanlı sinir ağları, tekrarlı sinir ağları ve regresyon analizi yöntemleri kullanılarakgeleceğe yönelik rüzgâr hız tahmini yapılmaya çalışılmıştır.Kullandığımız yöntemler en iyi Ortalama Mutlak Yüzde Hata değerleri bulunarak karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda Regresyon ve Tekrarlı Sinir Ağlarının yıllık Ortalama Mutlak Yüzde Hata değerlerine göre karşılaştırdığımızda bu yöntemlerin diğer yöntemlere daha iyi sonuç verdiği görülmüştür.
Sayısal kontrolcü kullanarak buck konvertör tasarımı
ÖZET SAYISAL KONTROLCÜ KULLANARAK BUCK KONVERTÖR TASARIMI TÜRKTAM, Merve Yüksek Lisans Tezi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Doç. Dr. M. Nuri ALMALI Ocak 2020, 69 sayfa Bu çalışmada, 60W 12V-5V bir buck konvertör devresi sayısal kontrol yöntemi ile tasarlanmıştır. Bu amaçla öncelikle buck konvertörün matematiksel modeli elde edilmiş ve dönüştürücünün sürekli-akım modunda çalışabilmesi için kritik endüktans değeri hesaplanmış, ardından dalgalanma faktörü için kritik kapasitans değeri hesaplanmıştır. Çalışma frekansı ve devredeki diğer faktörler göz önünde bulundurularak diyot ve MOSFET seçilmiştir. Sayısal kontrolcü olarak Arduino mikrodenetleyici kartı kullanılmıştır. Sistem çalışırken kaynak gerilimi aniden değiştirilerek sistem tepkisi izlenmiştir. Bu işlem hem PID hem PI kontrol yöntemleri ile denenmiştir. Kaynak gerilimi değişikliklerinde sistem tepkisi ölçüldükten sonra referans değerleri üzerinde değişiklik yapılmıştır. Ani referans değişimleri karşısında sistem tepkisi izlenmiştir. Bu işlemler Arduino mikrodenetleyici karta yazılan kodlar ile gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak sayısal kontrolcü kullanımında PID-PI kontrol yöntemleri karşılaştırılmıştır. Arduino kullanılarak yapılan buck konvertör tasarımında PID kontrolcünün oturma süresi açısından daha başarılı olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler: Arduino, Buck konvertör, PI, PID
Bulanık C-ortalamalar kümeleme algoritması kullanllarak araç tanıma
Araç algılama ve tanımlama, trafik kontrolü ve yönetimi alanında önemli bir işlevdir. Genellikle bu işlevin ele alınması, büyük veri kümeleri ve alana özgü özellikler üzerinde çalışmayı gerektirir. Bu verilere en iyi şekilde uyacak modelin bulunmasına çalışılır. Ayrıca veriler için hazırlanan bu model temelde görüntü içindeki ögeleri tanımayı amaçlar. Bir başka deyişle ögeleri ayırt edebilmeyi veya doğru sınıflara atamayı amaçlar. Bu açıdan bir görüntü sınıflandırması yapılır. Bu çalışmada hareketli görüntüler için bir araç tanıma ve sayma uygulaması gerçekleştirilmiştir. Görüntü segmentasyonu için Bulanık C Ortalamalar ve görüntü sınıflandırması için Destek Vektör Makinesi (DVM)tercih edilmiştir. Kullanılacak olan bu yöntemlerinin güncel olmaları önemli bir özellikleridir. DVM, hem regresyon hem de desen tanıma için geçerli olan güncel bir evrensel öğrenme makinesidir. Makine öğrenmesinde DVM'ler, verileri analiz eden ve kalıpları tanıyan ilişkili öğrenme algoritmaları üzerinde çalışan denetimli öğrenme modelleridir. Anahtar kelimeler: Araç tanıma, Bulanık C-ortalamalar, Destek vektör makinesi, Kümeleme
Mikro şebeke uygulamalarında evirici kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynakları (YEK) güç elektroniği elemanları vasıtasıyla yüke ve elektrik şebekesine daha fazla bağlanmasıyla birlikte, mikro şebekeler (microgrid-MG) aktif ve reaktif güç salınımları, aktif ve reaktif güç paylaşımı, arıza sonrası katkı yeteneği ve aşırı akım problemi gibi çeşitli zorluklarla başa çıkmak için yeterli düzeyde yardımcı hizmetleri sağlamalıdır. Bu yüzden mikro şebekeler için tek veya paralel çalışan yenilenebilir enerji kaynaklı güç elektroniği cihazları kontrolü önemli bir araştırma konusu haline gelip ve kritik öneme sahip olmaktadır. Bu bağlamda, bu tez çalışmasının amacı MG uygulamalarında ada modunda ve şebekeye bağlı tek üç fazlı evirici ve paralel üç fazlı evirici topolojileri için kontrol stratejilerini geliştirmektir. Bu tez çalışmasında, i) evirici topolojilerinin şebeke ile etkileşiminin iyileştirilmesi, ii) güç/akım kalitesinin artırılması, iii) gerilim kararlılığının artırılması, iv) akım, gerilim ve frekans kontrolünün yapılması, v) aşırı akım korumasının sağlanması, vi) aktif ve reaktif güç salınımlarının elimine edilmesi, vii) gerilim desteğinin sağlanması, viii) reaktif güç desteğinin sağlanması ve ix) eviriciler arasında güç paylaşımının sağlanmasına yönelik; esnek kontrol, gerilim destekli kontrol, sıralı bileşenler tabanlı düşüm kontrolü ve öngörülü akım kontrol gibi çeşitli kontrol stratejileri önerilmiştir. Önerilen kontrol stratejilerinin etkinliği ve doğruluğu PSCAD/EMTDC ve MATLAB yazılım programları kullanılarak detaylı benzetim çalışmaları ve numerik analizler ile desteklenmiştir. Ayrıca DSP tabanlı PIL kullanılarak önerilen yöntemlerin etkinliği gerçek zamanlı sonuçlarla doğrulanmıştır.
Power factor correction of uninterrupted power supply systems
An Uninterruptible power supply (UPS) is used to avoid the main power line interrupting by supplying a load. Nowadays most critical loads (Devices) are connected to an on-line UPS system to avoid all problems coming from the main power supply. Usually, the uninterruptible power supply system is considered as backup power for the electrical system, because critical load applications always rely on the UPS system to uphold continuous power, when the main power source conditions are abnormal. Today reduction of line current harmonics or power factor correction is very necessary and in order to improve that, there are two types of power factor correction, passive PFC, and active PFC. Most commercial UPS systems used the passive power factor correction by using line LC filters to reduce the cost of the system. The objective of this thesis is to improve the minimum Total Harmonic Distortions (THD) and PF nearly unity, by using Full-Bridge rectifier with Boost converter as an APFC with Average Current mode Controller (ACMC) using two PI Controller. In this thesis, we design and compare APFC of a different kind of UPS system (simple UPS without PFC, Off-line UPS with active PFC, and On-line UPS with active PFC) in the input and output sides for an approximately 800 VA UPS system. A full-bridge double conversion topology was selected for its simplicity and the design topology was implemented by using the Matlab-Simulink software program to demonstrate a proof of concept for the UPS system. As a result, we get a power factor nearly unity in the Input and output side and the total harmonic distortions are reduced to around 4%. Key words: Off-Line, On-Line, PFC, PI Control, THD, UPS.
Endüksiyon pişirme sistemleri için yeni bir güç tabanlı kontrol yönteminin uygulanması
Endüksiyon ısıtma sistemlerinde kullanılan rezonans evirgeçlerde maksimum güç aktarımı, anahtarlama frekansı rezonans frekansına eşit olduğu zaman gerçekleşir. Endüksiyon ocaklarının tencere türüne ve konumuna göre ortaya çıkan empedansın sürekli değişmesi ve buna bağlı olarak güç aktarım problemi ciddi bir sorun oluşturmaktadır. Bu çalışmada endüksiyon ısıtma sistemlerinde maksimum güç iletmek amacıyla Frekans İzlemeyle Maksimum Güç Transfer (MPTFT) algoritması geliştirilmiş, değişen empedans koşullarında rezonans frekansına çok yakın bir frekansta anahtarlama yapılması garantilenmiştir. Kontrol algoritmalarına tam uyumluluğundan dolayı, tez çalışmasında tam köprü seri rezonans evirgeç topolojisi tercih edilmiştir. Çıkış güç kontrolünün yapılması amacıyla evirgeç girişinde DA/DA Düşüren (Buck) dönüştürücü devresi tercih edilmiş, anahtarlama elemanının doluluk oranının kontrolünde ise Oransal-Integral (PI) kontrolcü kullanılmış ve böylece DA-Bara gerilim kontrolü yapılmıştır. Tasarlanan sistemin benzetim analizleri; Matlab/Simulink ve ANSYS/Maxwell 3D SEA ortamında modellenerek benzetimi gerçekleştirilmiştir. Deneysel uygulamada hızlı işlem yapabilme yeteneğinden dolayı FPGA kontrol kartı kullanılmış ve 1 kW' lık bir sistem tasarlanmış olup benzetim sonuçları ve iki farklı tencere için uygulama sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda deneysel uygulama sonuçlarının Matlab/Simulink ve ANSYS/Maxwell 3D benzetim sonuçlarıyla uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: Endüksiyon ısıtma ve pişirme, Maksimum güç aktarım yöntemi, Frekans izlemeyle maksimum güç transfer (MPTFT) algoritması, FPGA, ANSYS/Maxwell 3D
Uyarlamalı delta modülatör tasarımı ve performans analizi
Bu çalışmada, Delta Modülasyon (DM) tasarımı ve analizi yapılmaktadır. Çalışma, Matlab üzerinde tasarlanmıştır. Delta değerindeki değişimlerin sisteme etkisi 5 farklı adım değer üzerinden, hem sinüs sinyali hem de kaydedilmiş ses sinyali üzerinden analiz edilmektedir. Sistemin diğer haberleşme adımları üzerindeki etkisi için haberleşme adımları da gönderici ve alıcı olarak tasarıma eklenmiştir. DM sisteminin avantajları, dezavantajları ve kullanılabilirliği bu çalışma kapsamında değerlendirilecektir. Bir analog sinyalin dijital hale yani ikili sisteme dönüştürülmesi için kullanılan DM yöntemi ve diğer Analog/Dijital Dönüşüm (ADD) sistemlerinden daha az devre elemanı kullanılarak daha hızlı yapılabilmektedir. Normal yöntemlerle yapılan bir ADD de, önce analog sinyallerden örneklemeler alınması ve bu örneklerin kuantize edilmesi gerekmektedir. Bu yöntemle çok fazla sayıda bit iletilmektedir. DM gibi tek bir yöntem kullanılarak bu işlemler yapılabilmekte ve sadece sinyal değişim bilgisi gönderildiğinden alıcı tarafına daha az bit gönderimi yapılabilmektedir. Böylece donanım ve yazılım açısından daha az devre elemanı ve daha az kodlama ile aynı işlemler yapılabilmektedir.
5G frekans bandında enerji harmanlama için yüksek verimli mikrodalga soğurucu yüzey tasarımı
5G iletişim sistemleri, özellikle hızlı veri trafiği ve düşük gecikme süresi gibi gereksinimleri karşılamak adına önemli bir gelişme sağlamaktadır ve dünya genelinde bu teknolojiye geçiş süreci hızla ilerlemektedir. 5G iletişim sistemlerinin yüksek frekanslı mikrodalga enerji yaymaları artan enerji ihtiyacını kısmen de olsa karşılamak için bu frekans bantlarında enerji harmanlama çalışmalarına olan ilgiyi artırmıştır. Bu çalışma, 5G frekanslarında enerji harmanlaması için yüksek verimli mikrodalga soğurucu yapı tasarımının kullanılabilirlik ve maliyet açısından en optimum seviyeye yaklaştırılmasını hedeflemektedir. Hedeflenen frekans bölgesinde yüksek verimlilikte soğurma yapacak birim hücre tasarımı dört farklı aşamada gerçekleştirilmiştir. Tasarım ve simülasyonlar CST STUDIO programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Tasarımın her aşaması için elde edilen sonuçlar analiz edilmiş ve birim hücre yapının soğurma performansı açısından en optimum hali baz alınarak alttaş malzeme ve kalınlık analizi de ayrıca yapılmıştır. 1.5 mm kalınlığında FR4 malzemesi üzerine tasarlanan birim hücre soğurucu yapı ile 3.8 GHz' de %98.04 oranında bir soğurma elde edilmiştir. Daha sonra tasarlanan bu birim hücre, soğurucu yüzey bir yapıya dönüştürülmek üzere farklı periyodik dizilimleri ile ayrı ayrı tasarlanıp simüle edilmiştir. Sonuç olarak, tasarlanan mikrodalga soğurucu yüzey yapısının 2x2 diziliminde 3.8 GHz ve 4.2 GHz çalışma frekanslarında sırasıyla % 98.94 ve %98.35'lük yüksek soğurma oranları elde edilmiştir. Yapının 3.5 GHz ile 4.5 GHz arasında 1 GHz' lik bir bant genişliği ile %85'in üzerinde soğurma yaptığı gözlemlenmiştir. Simülasyon sonuçlarının doğrulanması amacıyla, soğurucu yüzeyin prototip üretimi gerçekleştirilmiş ve laboratuvar ortamında ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümler sonucunda elde edilen veriler ile simülasyon sonuçları arasında önemli bir uyum tespit edilmiştir. Tüm bu veriler önerilen bu soğurucu yüzeyin 5G'nin n77 ve n78 bantlarında enerji harmanlaması için uygun bir aday olduğunu göstermektedir.
Çeşitlendirilmiş girdiler ile derin öğrenme tabanlı rulman hata tespit ve sınıflandırması
Elektrik motorları, sabit performansları ve kullanım kolaylıkları sayesinde pek çok endüstriyel alanda tercih edilmektedir. Ancak, rulman arızaları, motor bozulmaları içinde en sık karşılaşılan sorunlardan birisidir. Rulman bozukluklarının erken aşamalarda ve doğru bir şekilde teşhisi, maliyetli arızaların önlenmesi ve operasyonel verimlilik için kritik önem taşımaktadır. Arıza teşhis tekniklerinin geliştirilmesi, arızalanmış parçaların düşük maliyetle değiştirilmesine veya yerinde en etkin şekilde onarılmasına olanak sağlayarak, motorun ömrünü uzatır ve bakım masraflarını azaltır. Mevcut literatürdeki çalışmalar genellikle basit kategorizasyonlar ve hata tespiti için temel yöntemleri esas almıştır. Bu yaklaşımlar çoğunlukla az sayıda sensör verisi kullanmaktadır ve bu da teşhis sürekliliği ve doğruluğu konusunda sınırlamalara sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Dallas üniversitesinde geliştirilmiş özel bir sensör seti kullanılarak, motor ve rulmanlardan elde edilen sekiz çeşit veri üzerinden analiz yapılmıştır. Hedefimiz, rulmanlardaki beş farklı arıza tipi yanında bir sağlıklı durum olmak üzere altı farklı durumu doğru şekilde sınıflandırmaktır. Bu amaç doğrultusunda elde ettiğimiz deneysel verilere dayanarak, hangi giriş verilerin daha informatik ve öngörülebilir olduğunu değerlendirip, farklı girdi kombinasyonları ve modelleme teknikleri ile performans ve doğruluk oranları incelenmiştir. Böylece, rulman arızalarının teşhisi ve izlenmesi konusunda, mevcut literatürdeki eksikliklerin giderilmesi ve alanın ilerlemesine katkıda bulunacak yeni ve daha kapsamlı bir metodoloji sunulmuştur. Bu çalışmanın sonuçları, endüstriyel uygulamalarda kullanılan elektrik motorlarının güvenilirliğini artırarak, arıza yönetimi ve bakım stratejilerinin optimizasyonuna önemli bir katkı sağlayacaktır.
Katı hal transformatör bileşenleri üzerinde meydanagelen akım ve gerilim problemlerinin iyileştirilmesi
Dağıtım sistemi ve yenilenebilir enerjinin yaygınlaşması sonucu; güç kalitesi, ters ve geri güç akış problemleri gibi birçok zorluklarla karşılaşılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışması, Kademeli H-Köprü Tabanlı Katı Hal Transformatörlerinin (SST) katlarında ve bileşenlerinde meydana gelen akım ve gerilim problemlerini incelemeyi amaçlamaktadır. SST'lerin katları arasında AC/DC dönüştürücü katı, çift aktif köprü katı ile çift aktif köprünün merkezinde bulunan yüksek frekanslı transformatör katı ve bileşenleri arasında H-köprüsü modülleri, güç elektroniği dönüştürücüleri, yüksek frekanslı transformatör ve kontrol sistemleri bulunmaktadır. Bu bileşenlerde meydana gelen problemler; dengesiz akımlar, harmonikler ve aşırı yükleme gibi akım problemlerinin yanı sıra gerilim dalgalanmaları ve gerilim düşmeleri, aşırı gerilim ve gerilim dengesizliği şeklinde sıralanabilirler. Bu çalışmadaki devrelerin modellenmesi ve benzetimi için PSCAD/EMTDC programı kullanmıştır. Akım ve gerilim problemlerinin iyileştirilmesi amacıyla farklı anahtarlama ve denetleyicileri kullanılarak analizler ve karşılaştırmalar yapılmış ve öneriler sunulmaya çalışılmıştır.
İnsansız hava araçlarına yönelik görünürlük analizi ile atış başarısının arttırılması
Bu çalışma, İnsansız Hava Araçları (İHA) ile yapılan atışlarda başarı oranını artırmak, mühimmat zayiatını azaltmak ve çevresel faktörlere verilebilecek zararı minimize etmek maksadıyla gerçekleştirilmiş ve bu amacı gerçekleştirmek üzere görünürlük analizi yöntemi kullanılmıştır. Çalışma üç safhada ele alınmıştır. Çalışmanın birinci safhasında öncelikle hedef olarak yeryüzü üzerinde herhangi bir nokta ve İHA'nın izleyeceği rota belirlenmiştir. Bununla beraber İHA'nın hedefe olan mesafesi ve görünürlük analizi yapılacak aralık değişken olarak tanımlanmıştır. Yapılan tanımlamalar İHA ve mühimmatın teknik kabiliyeti ile birlikte çevresel faktörlerin değişken olabileceği ihtimali göz önünde bulundurularak sabit tutulmamıştır. Çalışmanın ikinci safhasında ise belirlenen bu kriter ve tanımlamalara göre hedefin İHA tarafından arada herhangi bir engel olmaksızın direkt olarak gördüğünün belirlendiği görünürlük analizi (Line of Sight) işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın son aşaması olan üçüncü safhada ise yapılan görünürlük analiz sonuçlarının elde edilmesi ve görselleştirilerek sunulması ile birlikte farklı noktalardan yapılan görünürlük analizi sonuçlarının avantaj-dezavantaj yönünden değerlendirilmesine yönelik çalışmalar yapılmış ve tanımlanan hedef için atış yapılacak en uygun pozisyon (enlem, boylam, irtifa) belirlenmiştir. Böylece çoğunlukla insanın tecrübesi ve o anki durumuna göre belirlenebilecek hedef tespit ve imha sürecinin, oluşturulan belirli modeller ile yeryüzüne ait yükseklik verisi (DTED) yardımıyla otonom ve hızlı bir şekilde belirlenmesi sağlanmıştır. Bu yöntemin hedefin imha edilmesi sürecinde çevresel faktörlere karşı oluşabilecek olası zararın önüne geçebileceği değerlendirilmektedir.
Hiperspektral görüntülerde eser miktarda kimyasal madde tespiti
Hiperspektral görüntüler doğası gereği sahip oldukları yüzlerce bant bilgisi sayesinde içeriğindeki nesneler hakkında oldukça detaylı bilgi sağlar. Bu sayede tek ya da 3 bantlı görüntülerin analizi ile ayırt edilemeyecek ya da sağlıklı bir şekilde tespit edilemeyecek farklılıkların ortaya çıkarılmasının önü açılır. Her piksel için yüzlerce banttan oluşan bir bilgi vektörü sağlayan hiperspektral kameralar ile yapılan çekimler görüntüdeki nesnelerin uzamsal analizinin mümkün olmadığı ya da çok kısıtlı yapılabildiği durumlarda bile spektral analiz imkânı sağlar. Hiperspektral görüntüleme teknolojisi ile renk ya da şekil olarak birbirine benzeyebilen nesne ya da arka planların spektral olarak ayrışması mümkün kılınır. Hiperspektral görüntülerin analizi ve bu görüntüler kullanılarak içeriğindeki nesnelerin sınıflandırılması ya da aranan bir nesnenin tespiti için denenebilecek birçok yaklaşım mevcuttur. Bu yaklaşımlar aranan nesneye ait ön bilgi olup olmamasına, problemin analizine dair zengin veri kümesine sahip olup olmamaya ya da veri çekim şartlarının ne kadar farklı parametreye göre değişip değişmediğine göre farklı yöntemleri temel alarak şekillenebilir. Örneğin ne olduğu tam olarak bilinmeyen ancak arka plandan ayrışmış nesnelerin tespiti için anomali tespiti temelli yöntemler baz alınırken aranılan nesneye dair ön bilginin sağlandığı durumlarda spektral imza eşleştirme odaklı yöntemler baz alınabilir. ii Bu tezde, farklı arka planlar üzerine nanogramlarla (500ng -10000ng) ölçülen seviyelerde yerleştirilmiş eser miktarda kimyasal maddelerin tespiti ve teşhisi amacıyla yapılan çalışmalar anlatılır. Hedef ve arka plan çeşitliliği, hedefin çok az miktarda olacak şekilde yerleştirilmesi, kullanılan sensörün herhangi bir radyometrik düzeltme işlemi yapmadan ham veri üretmesi, ışık ve hedefin konumunun değişebilmesi gibi birçok farklı zorluklar ile karşılaşılmıştır. Bu zorlukların olabildiğince önüne geçerek gürbüz bir algoritma üretebilmek için geliştirilen çözümler adım adım sunulmuştur. Öncelikle sensörden alınan ham radyans veriler incelendiğinde bu ham verilerde arka plan ve hedef ayrımının iyi yapılamadığı gözlenmiştir. Bu sebeple alınan radyans veriler üzerinde yapılan farklı işlemler ile doğrultma amaçlı bir takım veri dönüşüm algoritmaları uygulanmıştır. Böylece hedef ve arka plan ayrımı daha başarılı bir şekilde gerçekleştirilir. Daha sonra çeşitli imza tabanlı hedef tespit algoritmaları denenerek bu teze konu olan problem için başarılı sonuçlar üreten yöntemler ortaya çıkarılmıştır. Kimyasal maddelerin tespiti ve teşhisi probleminin çözümü, girdi olarak görüntü ve gerekli diğer bilgileri alıp çıktı olarak hedef tipi ve lokasyonu bilgisi veren bir algoritma yaratma gerektirir. Bu yüzden skor haritalarını oluşturmak yeterli değildir. İlgili skor haritalarını anlamlandırarak gerekli çıktıları üreten adımlara da ihtiyaç duyulur. Bu amaçla çeşitli son işleme adımları da denenerek daha gürbüz sonuçlar almayı sağlayan son işleme algoritmaları da bu tezde yapılan çalışmaların bir parçasıdır. Bu adımlar sayesinde yanlış alarmlar olabildiğince elenir. Özetle, yukarıda bahsi geçen problemin çözümü amaçlı literatürdeki farklı spektral imza eşleştirme odaklı yöntemler kullanılarak "Çoklu Hedef Tespiti" isimli hibrit bir yöntem geliştirilmiştir. İlk olarak ultraviyole ve yakın kızıl ötesi spektrumda çekilmiş hiperspektral görüntü ve görüntüde aranan hedef referans imzalarına uygulanan ön işleme adımları (beyazlatma ve Savitzky-Golay filtresi) detaylandırılmıştır. Sonrasında uygulanan hibrit tespit yöntemi detayları ile aktarılmıştır. Çapraz ilintileme ve spektral imza ayrımı algoritmaları temelli iki aşamalı bir skor haritası üretim algoritması anlatılmıştır. Daha sonra skor haritalarını anlamlandırmak için skora göre eşikleme ve sonrasında potansiyel hedef kümeleri için belirli bir eşik değerinden daha fazla sayıda piksel içerme gibi şartlar içeren son işleme adımları hakkında bilgi verilmiştir. "Çoklu Hedef Tespiti" yöntemine ek olarak, daha önce elde edilmiş skor haritaları üzerinde uygulanan son işleme adımlarını derin öğrenme ile sağlayan POSTNET isimli yöntem geliştirilmiş ve detaylarıyla sunulmuştur. Ayrıca hiperspektral veriye yapılan ön işleme iii
Kestirimci bakım yaklaşımıyla bir turbofan motorunun çözümlenmesi
Kestirimci bakım, sistemdeki sensörlerden toplanan fiziksel verilerin bir yazılım aracılığıyla işlenip değerlendirilmesinin ardından planlanan ve arızadan hemen önce gerçekleştirilen bakımdır. Beklenmedik arızaların sebep olduğu plansız duruş sürelerini kısaltmak ve verimliliği arttırmak için başvurulan kestirimci bakım yaklaşımı sayesinde üretimdeki kayıplar ve makinanın atıl kalma süresi azalır. Bu yöntem, zamana göre değil duruma göre uygulanan bir bakım yöntemi olduğu için yalnızca gerekli görüldüğü durumlarda uygulanması ile gereksiz bakım maliyetlerinin de önüne geçilmiş olur. Bu çalışma, uçak motorlarının arıza meydana gelmeden önce bakıma alınmasını sağlamak, arızalardan dolayı ortaya çıkan bakım/onarım/parça değişiminin sebep olduğu büyük maddi kayıplara ve özellikle can kayıplarına engel olmak amacıyla uçak motorlarının arıza meydana getirmesine kadar kalan faydalı ömürlerini tahmin etmeyi amaçlar. Bu çalışmada, 2008 yılında Uluslararası Prognostik ve Sağlık Yönetimi Konferansı'nda düzenlenen yarışma verileri kullanılmıştır. Eğitim setindeki turbofan motorlarından alınan veriler kullanılarak makina öğrenmesi modelleri eğitilmiş, bu modeller kullanılarak doğrulama setinde bulunan motorların kalan faydalı ömürleri tahmin edilmiş ve modellerin performansları karşılaştırılmıştır.
Yer tabanlı destek sistemleri için uyarlamalı bölgesel iyonküre izleme yöntemi geliştirilmesi
Hava araçlarının inişleri esnasında doğruluğu yüksek konumlama bilgisini sağlayabilmek amacıyla, hava alanlarına yerleştirilmiş Yer Tabanlı Destek Sistemleri (YTDS) kullanılmaktadır. YTDS'ler birbirlerine göre belli mesafelerde konumlandırılmış GPS alıcı istasyonları ve bu alıcıların verilerini işleyerek anlamlandıran merkez istasyondan meydana gelir. GPS işaretleri uydudan alıcıya gelirken iyonkürenin değişken elektron yoğunluğu nedeniyle zamanda farklı gecikmelere uğrar. Bu durum GPS alıcıların konum kestirimlerinde 40 m'ye varan hatalara neden olur. YTDS iyonküre kaynaklı konum hatalarını algılayabilmek ve düzeltebilmek amacıyla bölgesel iyonküre izleme algoritmaları kullanmaktadır. İyonküre izleme algoritmalarında iyonkürede meydana gelen değişimleri gözlemleyebilmek için iyonküre gecikmeleri kullanılır. İyonküredeki elektron yoğunluğunun bir ifadesi olan Eğik Toplam Elektron İçeriği (ETEİ) kestirimlerinden elde edilir. ETEİ kestirimleri çift frekanslı GPS alıcılarının ölçüm dosyaları ve uydulara ait yanlılık bilgileri kullanılarak kestirilir. İyonkürede meydana gelen bir bozulma ETEİ verileri üzerinde sinüs biçimli değişimler veya ani yükselişler olarak gözlemlenir. Birbirine yakın iki GPS alıcısının iyonküre eğik gecikmeleri arasındaki farkın alıcılar arasındaki uzaklığa bölünmesiyle bulunan değer iyonküresel gradyant olarak tanımlanır. İzleme algoritmalarında birkaç günlük veya birkaç yıllık ölçümlere göre aynı uyduya bakan, alıcı çiftlerinden hesaplanan gradyant değerleri kullanılarak bir güvenli seviye tanımlanır ve bu eşik seviyeyi aşan değişimler iyonküre tehdidi olarak kabul edilir. Ancak mevcut sistemlerde algılanan bozulmaların parametresi kestirilmemekte ve zamanda takibi yapılmamaktadır. Kullanılan gradyant eşik değerleri yön ve saatlere göre sabittir. Bu durum iyonküre izleme algoritmalarının hatalı sezim olasılıklarını oldukça artırmaktadır. Ayrıca, mevcut sistemlerde kullanılan izleme algoritmaları yaklaşık 150 km bandı gibi yerel bir alanda çalışmaktadır. Bu tez çalışmasında, iyonküre izleme algoritmalarına girdi olabilecek yakın gerçek zamanda daha geniş bölgeleri kapsayarak çalışabilen, bozulmaları algılayıp parametre kestirimlerini gerçekleştiren sistematik ve stokastik bir yöntem önerilmiştir. Bölgedeki tehditlerin zamandaki değişimlerini inceleyebilmek için bozulmaların zamandaki değişim hızı yoğunluğunu ifade eden 'Differential Rate of TEC' (DROT) parametresi Türkiye üzerinde bulunan GPS istasyonları ve uyduları için hesaplanmıştır. Hesaplanan DROT değerleri genliklerine göre kategorilere ayrılarak tehdit sınıfları oluşturulmuş ve bu sınıfların zamanda oluşum sıklıkları incelenmiştir. Bozulma sınıflarının oluşum sıklıklarında literatürdeki bilgilerle örtüşen 8-9 saatten 15-16 güne kadar değişebilen periyodik yönsemeler olduğu bulunmuştur. İyonküre bozulmalarının uzay-zamanda değişimlerini inceleyebilmek için de mevcut iyonküre izleme algoritmalarında kullanılan gradyant değerleri her uydu-alıcı için hesaplanmıştır. Hesaplanan gradyant değerleri üzerinden farklı uydu yönleri, farklı zaman dilimleri ve farklı istasyon uzaklık gruplarına göre gradyant yönsemeleri bulunarak yönsemelere ait parametrik Olasılık Yoğunluk Fonksiyonları (OYF) kestirilmiştir. Yarım güneş döngüsü boyunca gerçekleştirilen analizlerde en yüksek gradyant değerinin 25 mm/km olduğu ve bozulmaların yönsemesinin konum, zaman ve yönlere göre değiştiği sonucu elde edilmiştir. DROT ve gradyant analizleri gerçekleştirilerek Türkiye iyonküresi için bozulmaların konum ve zaman değişimlerini gösteren çok geniş bir veritabanı oluşturulmuştur. Yakın gerçek zamanda çalışabilen iyonküre tehdit izleme algoritmasının birinci basamağında ETEİ değerleri üzerinden Krigleme yöntemlerine dayalı aradeğerleme yapılarak, yüksek çözünürlüklü ETEİ haritaları kestirimi için IONOLAB-SMAP algoritması geliştirilmiştir. IONOLAB-SMAP ile iyonkürenin geniş anlamda durağan kabul edildiği 15 dakikalık süre boyunca kestirilen yüksek çözünürlüklü ETEİ haritası, bozulmaların yön, dalga boyu ve genliklerini kestirebilen yöntemin ikinci basamağı olarak iki boyutlu Varyasyonel Kip Ayrıştırımı algoritması tabanlı parametre kestirim yöntemine girdi sağlamaktadır. ETEİ haritalarındaki alt yüzey ve parametre kestirim yönteminin başarımını belirleyebilmek amacıyla tek bileşenli ve çok bileşenli sinüs biçimli sentetik yüzeyler DROT ve gradyant veri tabanlarındaki bilgilere göre oluşturularak bozulma parametrelerinin kestirim başarımları belirlenmiştir. Geliştirilen parametre kestirim yöntemi literatürde çok kuvvetli birden fazla büyük ölçekli bozulma olduğu bildirilen Aziz Patrick Günü (17 Mart 2015) için Avrupa ve Türkiye üzerinde uygulanarak, elde edilen sonuçlar literatürde bildirilen sonuçlar ile karşılaştırılıp doğrulanmıştır. Uygulama sonucunda farklı enerjilere sahip, enlemde 32°, 16° ve 5-8° arasında dalga boyuna sahip kutuplardan ekvatora doğru ilerleyen bozulmalar tespit edilerek zaman içinde parametre kestirimleri elde edilmiştir.
Akıllı mühimmatlarda arayıcı başlık parametrelerinin güdüm başarımına etkilerinin incelenmesi
Bu tez kapsamında sonlanma güdümünü kararlı kılınmış (stabilize) görüntüleyici ile gerçekleştiren akıllı mühimmatlar üzerine çalışılmıştır. Arayıcı başlık, güdüm yöntemi ve otopilot benzetim ortamında modellenerek, arayıcı başlık parametrelerinin hedef kaçırma mesafesine etkileri incelenmiştir. Güdüm yöntemi olarak oransal seyir güdümü algoritması kullanılmıştır. Arayıcı başlık parametrelerinin angajman başarımına etkilerinin ayrık olarak incelenmesi adına angajman modeli katımlı sistem analiziyle etüt edilmiştir. Katımlı sistem analizi sonuçları benzetim sonuçları olarak verilmiş ve yorumlanmıştır. Çalışmanın çıktısı olarak, arayıcı başlık başarım kıstaslarının ve sensör hatalarının sapma mesafesindeki etkileri belirlenmiş, mühimmat kabiliyetlerinin arayıcı başlık hata bütçesinde belirliyici olduğu sonucuna varılmıştır.
Silisyum karbür mosfet'ler için kontrollü aktif kapı sürücü tasarımı
Bu tez çalışmasında SiC MOSFET'in güç elektroniği uygulamalarında kullanımı sırasında malzeme özelliklerinden dolayı sistem üzerinde oluşturduğu EMG, gerilim aşımı ve akım/gerilim üzerinde görülen osilasyonların, ısıl gereksinimler dikkate alınarak çözümüne yönelik kapı sürücü tasarım tekniği kapsamında yer alan aktif sürüş konsepti üzerine bir yaklaşım sunulmuştur. SiC MOSFET'in frekansının, hızının, ısıl iletkenliğinin yüksek oluşu ve küçük paket yapısı, anahtarlama sırasında parazitik indüktans ve kapasitansların olumsuz etkisiyle veriminin düşmesine sebep olur. Bu durum, devre tasarımında meydana gelen parazitiklerin etkisinin artmasına ve buna bağlı olarak elektromanyetik kirlilik artışına yol açar. Parazitiklerin optimize edilemediği tasarımlarda da transistörün kırılımına varıncaya kadar kötü sonuçlar oluşur. SiC MOSFET kullanım zorluklarının çözümüne yönelik tasarlanan aktif kapı sürücü baskı devre kartı sayesinde teknik çözüm gerçekleştirilmiş olup, düşük dirençle sürüşe göre ihmal edilebilir anahtarlama kaybı artışıyla deneysel çalışmalarda verimli sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca belirtilen parazitik indüktans ve kapasitansların olumsuz etkisine yönelik hızlı, etkin kısa devre ve yüksek gerilim koruması ihtiyacı oluşmaktadır. ii Desaturasyon ve aktif kırpıcı koruma tekniklerine SiC MOSFET özelinde sistematik bir yaklaşımla tasarım gerçekleştirilmiştir. Kısa devre koruması için kısa sürede aktifleşebilen, yüksek gerilim koruması için ise uygulama özelinde verimi artıracak konsept tasarımlar sunulmuş ve deneysel çalışmalarla etkinliği gösterilmiştir. Aktif kapı sürücünün kapı akımı kontrolünü sağlayan karşılaştırıcı bölümleri için ise sistematik olarak CMOS tasarımı oluşturulmuştur. Aktif kapı sürücü kartında ilerleyen süreçte kullanımı amaçlanan CMOS tasarımın tez içerisinde simülasyonu ve serimi gerçekleştirilmiştir. Tüm tez kapsamında, SiC MOSFET için aktif kapı sürücü konseptinin baskı devre kart (BDK) tasarımına, kısa devre ve yüksek gerilim koruma yapı tasarımlarına ve aynı zamanda aktif sürücü konseptinin kapı akımı kontrol bölümünün oluşturulduğu CMOS tabanlı uygulamaya özel entegre devre (ASIC) tasarımına yer verilmiştir.
Çift modlu dıelektrik rezonatör (DR) filtre tasarımı
Bu çalışmada Ka-Bantta çalışan Çift Modlu Filtre (ÇMF) yapıları tasarlanmış, üretilmiş ve ölçümleri yapılarak benzetim ve ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Tezin ilk aşamasında iki adet içi boş kavite, çapraz iris aracılığıyla birbiriyle eşlenerek ÇMF tasarımı yapılmıştır. Bu aşamada çapraz iriste ayar vidaları olmadan ve ayar vidaları eklenerek iki tip filtre tasarlanmıştır. Tasarımın ilk aşamasında eşleme matrisi yaklaşımı kullanılarak, 3 boyutlu (3B) benzetim çalışmalarında modellenecek yapının boyutları hesaplanmıştır. İstenilen frekans karakteristiğini elde etmek için 3B benzetim sonuçlarına göre filtre boyutlarında optimizasyonlar yapılmıştır. Literatürde ilk kez olarak çapraz irise ayar vidaları eklenerek, filtre bant genişliğinin ve sonlu geçiş sıfırlarının (Finite Transmission Zero, FTZ) konumlarının ayarlanabilir olması hedeflenmiştir. İkinci aşamada boş kaviteler içerisine birer adet dielektrik rezonatör (DR) eklenerek çapraz iris ayar vidalı ve vidasız olmak üzere iki farklı Çift Modlu Dielektrik Rezonatör Filtre (ÇMDRF) tasarımı yapılarak 3B benzetim ile ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Bu filtre yapısında DR'lerin montajı için, literatürde ilk kez olarak, kaynak/yük açıklıklarına montaj kulakçıkları tanımlanmıştır.
Zaman gecikmeli sistemlerin denetimi
Zaman gecikmesi, yapısı gereği frekans alanında sonsuz sayıda kutuplara sahip bir işlev olarak tanımlanmıştır ve dahil olduğu sistemlerde denetimi zorlaştırdığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında denetim kanalında zaman gecikmesi olan sistemlerin dört farklı denetim yöntemi ile denetim başarımlarının karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda farklı karmaşıklıklarda, zaman gecikmeli sistemler için benzetim çalışmaları ve gerçek bir sistem üzerinde denetim çalışmaları yapılmış, yöntemlerin başarımları karşılaştırılmıştır. Çalışmalar, sistem modelinin ve zaman gecikmesinin bilindiği durumlar için uyarlamasız, bunların tam olarak bilinmediği veya zamanla değişebileceği kabul edilen durumlar için ise uyarlamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalarda orantısal tümlevsel (OT) ve orantısal tümlevsel türevsel (OTT) denetleyiciler, doğrusal karesel denetim (DKD), durum öngörücüye dayalı durum geribeslemeli denetim (DÖDDGD) ve öykünücüye dayalı denetim (ÖDD) yöntemleri denetleyici tasarımında kullanılmıştır. Sürekli zaman en küçük kareler (SZEKK) yöntemi parametre kestirici olarak kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda, sunulan denetim yöntemlerinin, sistem karmaşıklığı ve gecikmenin miktarına bağlı olarak farklı başarımlar sağladığı gözlenmiştir. Bu tez çalışmasında bu farklılıklar sunulmuş ve yöntemlerin başarımları birbirleri ile karşılaştırılmıştır.
Anti-balistik füzelerin ateş kontrolü
Bu tez çalışmasında, günden güne gelişen balistik füze teknolojisine karşı ihtiyaç olarak doğan Hava Savunma Füzelerinin incelenerek atmosfer dışı önleme yapabilecek Anti Balistik Füze Sistemlerinin bu kabiliyetine ilişkin öğretiler oluşturulması hedeflenmiştir. Farklı kategorilerde, kısa, orta, ara ve kıtalararası balistik füzeler için yörünge hesapları gerçekleştirilmiş ve MATLAB-Simulink programı kullanılarak yörünge benzetimleri oluşturulmuştur. Hava Savunma Sistemlerine ilişkin temel kavramlar açıklanmış ve nasıl sınıflandırıldığı örnekler ile aktarılmıştır. Hava Savunma Füze Sistemlerinde kullanılabilecek güdüm yöntemleri incelenerek Balistik Füzelere karşı Oransal Seyir Güdüm Yöntemi uygulaması ile kaçırma mesafesinin en aza indirilebileceği gözlemlenmiştir. Atmosfer Dışı önleme yapabilen Yüksek İrtifa Hava Savunma Füze Sistemleri temel alınarak, 4 farklı kategorideki Balistik Füzelerin, Oransal Seyir Güdüm yöntemi kullanılarak önlenmesi amaçlanmıştır. MATLAB-Simulink programı ile belirli zaman aralıklarında ardışık benzetimler gerçekleştirilen senaryolar için önleme bölgesi ve önleme zamanı çıkartılmıştır. Elde edilen veriler interpolasyon yöntemi uygulanarak önleme zamanı, irtifa-zaman ve mesafe-zaman grafikleri ile gösterilmiştir. Çalışmalarda elde edilen veriler paylaşılarak, Yüksek İrtifa Hava Savunma Füze Sistemi kullanıcısı için zaman çizelgesine bağlı bir atış idaresi yöntemi oluşturulmuştur. Çalışmaların ileri dönemlerde en iyilenmesine yönelik yorumlar aktarılmıştır.
Nükleer reaktörlerin dinamiği ve kontrolü
Sürekli yakıt ikmaline ihtiyaç duyulmadan elektrik üretimi mümkün olduğu için, nükleer güç reaktörlerine son yıllarda yeniden artan bir ilgi mevcuttur. Dünya'da nükleer enerji alanında yapılan tüm çalışmalar güvenlik açısından kritik seviyede (safety-critical level) kabul edilmektedir. Bu sebeple, nükleer sistemler modellenirken gerçek sistem dinamikleri dikkate alınmalıdır. Bu çerçeve içinde, nükleer reaktör kinetiği, sıcaklık (yakıt ve soğutucu) geri beslemesi başta olmak üzere, kontrol çubuklarının hareketiyle oluşan reaktivite ve reaktör dinamiği sisteme eklenmiştir. Basınçlı su reaktörü (PWR) fiziksel sistemi, belirtilen dinamik denklemler kullanılarak matematiksel olarak modellenmiştir. Sistem, doğrusal olmayan elemanlar içermektedir ve denge noktasında kararsız davranışlar göstermektedir. Çalışma kapsamında, sistem için denetleyici geliştirilerek, reaktör gücünün, yakıt ve moderatör sıcaklıklarının kararlılığı sağlanmıştır. Bu amaçla, kontrol çubuklarının güç reaktörlerine sokulması ve geri çekilmesi modellenmiştir. Böylece, kontrol çubuklarının hareketi ile nükleer güç, reaktivite ve yakıt ve soğutucu sıcaklıklarındaki değişimler kararlı davranış gösterecek şekilde kontrol altına alınmıştır.
Termoelektrik malzeme ve modül üretimi için 3D yazıcı geliştirilmesi
Dünya üzerinde kullandığımız enerjinin büyük çoğunluğu atık ısı olarak atmosfere karışmaktadır. Hiçbir dönüşüme tabi tutulmadan yok olan bu ısı enerjisinden doğrudan elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Bunun için en ideal teknoloji termoelektrik (TE) malzeme esasına dayanan TE jeneratörlerdir. Güneş ve rüzgar enerji kaynaklarına göre pek çok avantajı bulanan bu TE jeneratörler ile ilgili en önemli problem verimliliklerinin henüz istenen seviyede olmamasıdır. Bugün verimlilikleri her ne kadar %17 mertebesine ulaşmış olsa da bu cihazların güneş ve rüzgar panelleri ile rekabet edebilecek konuma gelmesi için verimliliklerinin %25-30 seviyesine ulaşması gerekmektedir. Dolayısıyla dünya genelinde bu alanda yapılan araştırmaların genel hedefi bu malzemelerin verimliliklerini artırmak, bunlardan modül yapmak ya da farklı uygulama alanlarını geliştirmektir. Bu çalışmamızın konusu farklı hazırlama teknikleri (katıhal reaksiyon, arc melting, fast quenching gibi) ve teorik yaklaşımlar [Phonon-Glass-Electron-Crystal (PGEC), Phonon-Liquid Electron-Crystal (PLEC), nano structuring) kullanarak yüksek verimli TE malzemeler sentezlemek ve sonrasında modül üretimi yaparak bunların teknolojik uygulamalarını geliştirmektir. TE malzemeler ve modüller uzun, enerji tüketen ve kısmen maliyetli üretim süreçleri ile üretilirler. TE malzemelerinin ve modüllerinin düşük maliyetli ve hızlı üretim yöntemlerinden biri Üç Boyutlu (3D) yazıcı üretim tekniğidir. Bu tezin amacı, yüksek verimli malzemeleri klasik yöntem ve 3D Yazıcı tekniği ile üreterek karşılaştırmasını yapmaktır. Bu tez çalışmasında ilk aşamada nano kompozit bileşikler sentezlenerek yapısal ve termoelektrik özellikler incelenmiş, daha sonra 3D baskı için özel bir yazıcı geliştirilmiştir. Son aşamada ise 3D yazıcı ile farklı şekillerde TE bileşikler yazdırılmıştır. Nano kompozit TE bileşikler için nano Cu2Se bileşiğine belirli oranda nano Fe3.25Co0.75Sb12 bileşikleri katkılanmış ve TE özellikleri incelenmiştir. Nano Cu2Se1-x (FeCoSb)x (x=0.0-0.5) farklı oranlarda FeCoSb katkılandığında, %0.5 oranında nano FeCoSb katkısının bileşiğin elektriksel iletkenliğini azalttığı, buna karşın Seebeck katsayısında önemli bir artış sağlayarak zT değerinde %15 oranında bir artış sağladığı görülmüştür. Bu tez çalışmasında yapılan bir diğer çalışma ise TE bileşiklerden kolayca modül yapımını sağlayacak fonksiyonel bir 3D yazıcı geliştirilmiştir. Geliştirilen fonksiyonel bir 3D yazıcı akışkan formda üretilmiş TE malzemelerin (N veya P tipi) homojen bir karışımın sağlanması ve akabinde istenilen geometrik şekilde TE modül üretilmiştir. 3D yazıcı ile A4 yazıcı kağıt üzerine üretilen TE modüller sırasıyla büyük (8x8 cm) ve küçük (3x3 cm) boyutlarda kelebek şeklinde 4 x1 cm boyutlarında altıgen formunda, 4x2 cm boyutlarında IUC logo ve 1.5x4 cm boyutlarında klasik (dikey) modüller üretilmiştir. Bu modüller için geliştirilen şerit ısıtıcı modüllerin bir yüzeyine uygulanarak sıcaklık farkına bağlı olarak 3D yazıcı ile modüllerin üretmiş olduğu açık uç gerilimleri ölçülmüştür. Sıcaklık farkı sırasıyla yaklaşık 10, 30 ve 60 K olarak uygulanmış ve sıcaklık farkı arttıkça tüm modüllerde üretilen açık uç gerilimin arttığı gözlenmiştir. En yüksek açık uç gerilimi geniş (8x8 cm) ve küçük (3x3 cm) boyutlarında sırasıyla 60 K 80 mV ve 16 mV olarak elde edilmiştir. Sonrasında aynı sıcaklık farklarında en yüksek açık uç gerilimleri sırasıyla logo formunda modül, altıgen ve klasik (dikey) modülde sırasıyla 12 mV, 8 mV ve 7 mV olarak elde edilmiştir. Elde edilen açık uç gerilimlerinde art formunda yani kelebek ve logo formunda daha yüksek açık uç gerilimi elde edilmesinin şekil itibari ile yüzeyler arasında sıcaklık farkının daha yüksek oluşturulabilmesinden kaynaklanmaktadır. 3D yazıcı ile üretilen modüller klasik yani (seramik plakalı rijit) modüllere göre üretmiş olduğu açık uç gerilimi düşük kalmıştır. Bu durum rijit modüllerde kullanılan bacak sayısının fazla olması, TE bacakların solid formda olması nedeniyle Seebeck voltajının yüksek olması, ısı kaynağının doğrudan modüllere homojen ve üniform (seramik plaka sayesinde) olarak temas etmesi ancak 3D yazıcıyla üretilenlerde bunun sağlanamamış olması gibi nedenlerden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen ve yazılım destekli otomatik kontrol sistemine sahip olma, akıtma ve sinterleme işleminin eş zamanlı olarak yapılabilme gibi özelliklere sahip 3D yazıcı ile farklı şekilllerde Bi-Sb-Te bazlı TE modüller başarılı şekilde üretilmiş ve bu yöntemle hızlı ve düşük maliyetli modül üretiminin mümkün olabildiği ortaya konulmuştur. Akıtma uçlarının TE bileşik tipine göre optimize edilmesi, sinterleme süresi ve TE malzemelerin vizkozitesinin optimize edilmesi ile daha yüksek performanslı TE modüllerinin de üretilebileceği bu tez çalışması sonunda elde edilen bir diğer sonuç olmuştur.
Yüz imgelerinden 2 boyutlu kip ayrışım yöntemleri kullanılarak duygu sezimi
İnsanlar kendileri ve çevreleriyle sürekli bir etkileşim ve iletişim içindedirler. Bu iletişim sadece sözlü olarak değil, jest ve mimikler aracılığıyla da gerçekleşir. İstemli veya istemsiz olarak sergilenen vücut hareketleri ve yüz ifadeleri, bireyin duygusal durumu hakkında önemli ipuçları taşır. Bu evrensel davranış örüntüleri, farklı kültürler arasında bile duyguları yansıtma konusunda ortak özellikler gösterir. Duygu tanıma teknolojisinin gelişimi, toplum ve iş dünyası için büyük önem taşır. Özellikle perakende ve pazarlama alanında, müşterilerin duygu ve tercihlerini anlamak, ürünlerin daha etkili bir şekilde sunulmasını sağlar. Aynı zamanda, güvenlik ve eğitim gibi alanlarda da duygu tanıma sistemlerinin kullanımı giderek artmaktadır. Örneğin, eğitimde öğrencilerin yüz ifadelerinin analizi ile derslere olan ilgileri değerlendirilebilir, bu da öğrenme süreçlerinin iyileştirilmesine yardımcı olur. Yüz ifadesi analizi ve duygu tanıma üzerine yapılan çalışmalar, geleneksel yöntemler ve derin öğrenmeye dayalı yöntemler olmak üzere iki ana kategori altında incelenebilir. Geleneksel yöntemler, öznitelik mühendisliği ve makine öğrenme yöntemleri ile sınıflandırma yaparken; derin öğrenmeye dayalı yöntemler, özellikle evrişimli sinir ağlarının kullanımıyla ön plana çıkmıştır. Bu tez çalışmasında iki boyutlu yüz imgelerinden duygu tanıma probleminin çözümünde, kip ayrışım yöntemleri kullanımının getireceği üstünlükler irdelenmiştir. Yüz imgeleri sonlu sayıda kip ile temsil edilerek, önerilen yaklaşımda yüz imgesi yerine bu kipler kullanılmaktadır. Üç önemli iki boyutlu kip ayrışım yöntemi ele alınmıştır. İki Boyutlu Görgül Kip Ayrıştırma (BEMD), İki Boyutlu Değişken Kip Ayrıştırma (2D-VMD) ve Geometrik Kip Ayrıştırma (GMD) yöntemleri ile elde edilen kipler duygu tanımada belirleyici olan öznitelikleri elde etmek için kullanılmıştır. BEMD, 2D-VMD ve GMD her biri birbirinden farklı avantajlara ve zorluklara sahiptir. BEMD, doğrusal olmayan ve durağan olmayan sinyalleri işlemede öne çıkarken, kip karışımı yaşayabilir. 2D-VMD, belirli frekans bantlarını izole etmede net bir avantaj sunarken, çeşitli veri setlerine uyum sağlamada sınırlı kalabilir. GMD, geometrik yapıları işlemede son derece etkili olmasına rağmen, daha genel görüntü işleme senaryolarında uygulanabilirliği sınırlı olabilir. Yüz imgelerinden duygu tanıma probleminin çözümünde, yüz imgesi yerine bu üç yöntemle elde edilen kiplerin kullanılmasının getirdiği katkılar, hem geleneksel makine öğrenme yöntemleri, hem de derin öğrenme yaklaşımları ile test edilerek elde edilen duygu kestirim sonuçları değerlendirilmiştir.
Bulanık-kaotik hibrit güvenli iletişim sistemi modellenmesi tasarımı ve kontrolü
Bu tezde, kaotik maskeleme sinyali üretimi ve geleneksel yöntemlere kıyasla daha yüksek güvenlik seviyesi sağlayan senkronizasyon prosedürünü içeren güvenli iletişim sistemi tasarımı için yeni bir yaklaşım önerildi. Verimlilik ve doğruluk gereksinimleri nedeniyle, gerçek karmaşık güvenli iletişim sisteminin belirsizliğini ve karmaşıklığını modellemek için bulanık mantık ve kaos teorilerinin kombinasyonu kullanıldı. Bu hibrit bulanık-kaotik yaklaşımın karmaşıklığı daha yüksek bir güvenlik seviyesi sağlamaktadır. Karmaşıklık ve güvenlik arasındaki denge, sistemde istenen belirli kaotik davranışın bulanık modellenmesi kullanılarak iletilen bilginin üretilmesiyle sağlanabilir. İletişim sisteminin güvenlik seviyesini artırmak için iletilen bilginin bulanık kaotik maskelemesinin ve uygun senkronizasyon prosedürlerinin kullanımı üzerine yapılan çalışmalar da ele alınmıştır. Bulanık kaotik sistemlerin bu ilginç özelliği, onları güvenli iletişim sistemlerinde çok kullanışlı kılmaktadır. Ele alınan problem, kaosun önemli özelliklerinin güvenli iletişim kurmak için kullanılmasıyla ilgilidir. Buna göre, iki kaotik sistem gereklidir: bir verici (master) sistem ve bir alıcı (slave) sistem. Genellikle, verici sistem kaotik bir sinyal üzerine mesaj ekler. Bu tür bir kodlama kaotik maskeleme olarak adlandırılır. Alıcı, verici sinyali ile onun üretilen kopyası arasında bir çıkarma işlemi yaparak mesajı çözer. En iyi bilinen doğrusal olmayan kaotik sistem Lorenz sistemidir. Tezde, bulanık sayı değerli başlangıç koşullarına ve bulanık parametrelere sahip bir sistem olarak bulanık Lorenz sistemi incelenmektedir. Bu durumda, durum değişkenlerinin yörüngeleri t zamanının bulanık fonksiyonları ile tanımlanacaktır. Bulanık-kaotik güvenli sistemde alıcı ve vericinin senkronizasyonu için zaman-tersine çevrilmiş bulanık Lorenz sistemi ve düzenli bulanık Lorenz sistemi kullanılmaktadır. Bulanık zaman korunumlu sistem, bulanık denetleyicili alıcı sistem olarak kabul edilir ve düzenli bulanık Lorenz sistemi verici sistem olarak kabul edilir. Bulanık kontrolör, minimum hata elde etmek için alıcı Lorenz sisteminin verici sistemle senkronizasyonunu sağlar. Önerilen hibrit bulanık-kaos güvenli iletişim sisteminin fizibilitesini ve etkinliğini doğrulamak için farklı iletimler incelenmiştir. Yazarların bildiği kadarıyla, bulanık-kotik güvenli sistemde alıcı tasarımı mevcut literatürde dikkate alınmamıştır. Bu çalışmada bu problemin çözümü ele alınmıştır.
Oda termostatları için sıcaklık ölçüm kararlılığını artıran bir algoritma geliştirilmesi
HVAC&R sistemleri kapalı ortam sıcaklığını ve hava kalitesini en düşük enerji tüketimi ile konfor şartlarında tutmayı amaçlamaktadır. HVAC&R sistemlerinde oda termostatları kullanıcı arayüzü olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında bir oda termostatının üzerinde bulundurduğu sensör aracılığı ile yaptığı ortam sıcaklığı ölçümünü etkileyen faktörler incelenecektir. Tez sonucunda oda termostatlarının sıcaklık ölçümünde, oluşan sapmaları en aza indirgeyerek, kararlılığı artıracak bir algoritma geliştirilmeye çalışılacaktır. Çalışma boyunca optimal kullanım şartlarına uygun olarak montajlanmış ve konumlandırılmış oda termostatları ve referans sensörler üzerinden sıcaklık ölçümleri yapılarak ve elde edilen veriler doğrultusunda sapmalar incelenmiştir. Tespit edilen sapmalar doğrultusunda algoritma geliştirilerek en optimal sonuç elde edilene kadar testler tekrarlanmıştır. Yapılan testler sonucunda oda termostatının yapısı gereği dahili sıcaklık sensörünün elektronik komponent ısınmalarından etkileniyor olduğu tespit edilmiştir. Bu kapsamda yük altında çalışan bir termostatın incelemeler ile sıcaklık ölçümünde oluşan sapmanın termostat çalışma süresine bağlı değişimi hesaplanmaya çalışılmıştır. Elde edilen verilen doğrultusunda oluşturulan denklem algoritmaya dahil edilerek zamana bağlı olarak ölçümlerde hata payı düzeltmesi yapılmıştır. Böylelikle termostatın elektronik olarak ısınma ve soğuma süreçleri algoritma üzerinde öngörülerek sıcaklık ölçümünde oluşan sapma en optimal şekilde ortadan kaldırılmıştır.
Katkı malzemelerinin polyester yalıtkanlardaki elektriksel ve mekanik özelliklere etkileri
Polimerik malzemeler sahip olduğu avantajlarla günümüzde yaygın bir biçimde kullanılır. Bu malzemelerin genelde yalıtım malzemeleri olarak kullanılması ve bu doğrultuda mekanik ve elektriksel mukavemeti iyileştirmek için katkı maddelerinin kullanılması polimerlerde yaygın bir uygulamadır. Bu tez çalışmasında polimerik malzeme olarak polyester reçine ile çalışılmıştır. Çalışmada ilk olarak katkı malzemelerinin ve oranlarının, polyester reçinenin elektriksel özelliklerine etkisini incelemek için örnekler IEC 60587 eğik düzlemde yüzeyde iz oluşumu testine tabi tutulmuştur. Bu çalışmada kullanılan katkı malzemeleri borik asit, bor oksit, boraks pentahidrat, silisyum karbür ve alüminadır. Bu doğrultuda %2, %1 ve %0.5 katkı oranlarında üretilen polyester reçine örnekleri eğik düzlemde yüzeyde iz oluşumu testi uygulanarak bozulma süreleri incelenmiştir. Bu tez çalışmasının amacı malzemenin tanecik boyutu, saflık yüzdesi, katkı oranı, yoğunluğu ve üretim koşullarının dayanıklılığına etkisini incelemektir. Tüm örnekler laboratuvarda üretilmiş olup bor bileşiklerinin tanecik boyutları dijital mikroskop ile ölçülmüştür ve tablo olarak sunulmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında üretilen polyester reçine örneklerinin dielektriksel özelliklerini belirlemek amacıyla belirlenen frekans değerlerinde empedans ölçümü, kayıp faktörü ve kapasite ölçümü yapılmıştır. Çalışmada belirlenen frekans değerleri 10 Hz ile 300 kHz arasında seçilmiştir ve grafikleri verilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında üretilen polyester reçine örnekleri hidrofobisite testine tabi tutulmuştur. Böylece üretilen örneklerin suya dayanıklılıkları incelenmiştir ve temas açısı değerleri yorumlanmıştır.
FPGA tabanlı çok kanallı sayısallaştırıcı tasarımı
Son bir kaç yıldaki teknolijideki atılımlarla birlikte, farklı elektronik donanım sistemlerinde merkezi olmayan bir biçimde çalışan alt sistemlerin kullanımı artmıştır, özellikle yüksek hızlar gerektiren ölçüm işlemleri için ihtiyaç duyulan donanım sistemleri ile görseleştirme ve arayüz sistemleri için daha düşük hızlardaki donanımlar farklılık gösterebilmektedir ve çesitlilik sağlamaktadır. Ancak bu sistemlerde, farklı hızlarda çalışan birimler arasında veri aktarımı önemli bir gerekliliktir. Doğru ve güvenilir bir veri iletimi için farklı hızlardaki birimler arasında bir arabellek kurmak en etkili yol olarak kabul edilmektedir. Bu tezin amacı, FPGA üzerinde farklı saat hızlarında çalışan sayısallaştırıcı ve seri iletişim birimleri arasında en az veri kaybı ile ölçüm yapmak ve haberleşmeyi sağlamak için düşük maliyetli bir sayısal dönüştürücü tasarlamaktır. Tez kapsamında, FPGA üzerinde FIFO arabellek mimarileri incelenmiş ve uygun bir yapı kurulmuştur. Ayrıca hem düşük maliyet gözetilerek hem de ADC hızı yeterli görülen bir donanım seçilmiştir. Bunun sonucunda 8 kanaldan 16 bit ADC ile 0-3.3V arası ölçümler alınmış ve 20 ms periyotlar halinde UART aracılığıyla görselleştirici cihaza aktarılmıştır. ADC ve UART arasındaki Farklı saat hızlarından kaynaklanabilecek senkronizasyon sorunlarını önlemek amacıyla da FIFO kullanılmıştır.
Gerçek hayat senaryolarında dar bant nesnelerin interneti ve kategori 1 LTE modülünün güç tüketiminin karşılaştırılması
Uzun yıllar önce insanların sadece arama yapabildiği hücresel haberleşme teknolojisi zaman içerisinde gelişerek global internete bağlanabildiğimiz bir araç haline gelmiştir. İnternet kavramı sonucunda sadece insanların birbiri ile iletişimi değil aynı zamanda akla gelebilecek tüm nesnelerinde bilgi aktarması veya kontrolü amacı ile internete bağlanabilmesi nesnelerin interneti (IoT) kavramını ortaya çıkarmıştır. IoT'nin günden güne büyümesi hücresel haberleşmenin de IoT kategorisinde bir hizmet verebilmesi ihtiyacını doğurmuş ve bunun sonucunda NB-IoT, LTE-M ve CAT1bis gibi IoT odaklı ve telefonlarımızda kullandığımızdan farklı 4G kategorileri kullanıma açılmıştır. Günümüzde, NB-IoT güç tüketimi konusunda ve CAT1bis hızlı veri transferi konusunda öne çıkan iki hücresel IoT kategorileri olarak karşımıza çıkmaktadır ve kullanımı son derece yaygındır. Fakat, her iki kategori arasında hangi IoT ürünü için hangi teknolojinin kullanılması gerektiği henüz kesin bir çizgi ile belirlenememektedir. Bu karmaşadaki en önemli etken ise düşük güç tüketimi ile öne çıkan NB-IoT kategorisi ile gönderilmek istenen veri boyutu arttıkça, NB-IoT'ye göre çok daha hızlı veri transferi yapabilen CAT1bis kategorisinin NB-IoT'den daha düşük güç tüketimi performansı gösterip gösteremeyeceği şeklinde kesin bir sonucun olmamasıdır. Bu çalışma her iki kategorinin100 Bayt ve 100 kilobayt arasında değişen veri transferleri yapma durumunda hangi boyuttaki veri transferi için hangi kategorinin kullanımının güç tüketimi açısından daha iyi performans göstereceğini ortaya koymayı hedeflermiştir. Bu çalışma ilk olarak teorik bir sonuç ortaya koyarak, sonrasında gerçek hayat testleri ile hesaplanan bu teorik ölçümlerin doğruluğunu test etmiş ve her iki kategori arasındaki güç tüketimi performans farkını 100 Bayt ve 100KB arasında ortaya koymuştur. Testler yapılırken SIMCom marka bir adet NB-IoT ve bir adet CAT1bis destekli modüller kullanılmıştır. İlk etapta bu modüllerin katalog verilerinden teorik olarak bir güç tüketimi hesaplaması ortaya koyulmuştur. Teorik hesaplamanın doğruluğunu artırmak amacı ile gerçek hayat testleri yapılmıştır. Gerçek hayat testlerinde her bir modül için 100 Bayt – 100KB arasında 7 farklı veri boyutu seçilmiş ve her bir veri boyutunu modüller bir TCP sunucusuna aktarırken güç tüketimleri ölçülmüş, her bir test seçilen 7 farklı boyut için 10 defa tekrar edilip ortalaması alınmıştır. Aynı zamanda, modülerin bu verileri kendi desteklediği ağ hızlarından bağımsız olarak ne kadar sürede gönderdiği eş zamanlı ölçülerek, her bir modül ve her bir veri boyutu için ağ gecikme süreleri kayıt altına alınmıştır. Son olarak, güç tüketimleri ve ağ gecikme süreleri interpolasyon yöntemi ile bir fonksiyon haline getirilmiş ve bu fonksiyon sayesinde teorik hesaplamanın doğruluğu artırılmıştır. Sonuçlar, NB-IoT kategorisinin 53KB ve altında veri transferi yapılması durumunda daha düşük güç tüketimi sağladığını ortaya koymuştur.
Karşılaştırmalı iz oluşumu indeksi yöntemi ile silikonyalıtkanların elektriksel davranışının incelenmesi
Bu çalışma, yüksek gerilimli kablolar için kullanılan silikon yalıtkanlarda karbonlaşma, iz oluşumu ve kısa devre davranışlarının incelenmesine odaklanmaktadır. Silikon malzemeler, elektrik yalıtımında yaygın olarak tercih edilmesinin yanı sıra, yüksek gerilim uygulamalarında termal ve mekanik stabilite sağlamasıyla bilinmektedir. Ancak, operasyonel koşullarda karşılaşabileceği karbonlaşma ve iz oluşumu, malzemenin uzun vadeli performansını olumsuz yönde etkileyebilir. Bu çalışmanın temel amacı, Wavelet Transform-based Time-Reassigned Multisynchrosqueezing Transform (WTMSST) yönteminin elektrik yalıtım malzemelerindeki uygulanabilirliğini göstermektir. Bu yöntem, geçici sinyallerin zaman-frekans karakteristiklerini grup gecikmesini temel alarak analiz edebilme yeteneği sunar ve bu sayede malzemelerin harmonik bileşenlerini hassas bir şekilde karakterize edebilir. Deneylerde, IEC ve ASTM standartlarına uygun olarak silikon yalıtkanların yüzeysel iz oluşumu test edilmiştir. Deneyler, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Yüksek Gerilim Laboratuvarı'nda özel olarak kurulan deney düzeneği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneylerde, 500 ve 600 volt gerilim seviyelerinde, 10, 20 ve 30 saniye sürelerle su damlatılarak oluşan karbonlaşma izleri ve kısa devre görülen damlaların harmonik analizi yapılmıştır. Deneyler sırasında elde edilen veriler, MATLAB yazılımı kullanılarak detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Özellikle, karbonlaşma izleri ve kısa devre görülen damlalar üzerinden 0.2 saniyelik kesitler alınarak zaman-frekans analizleri gerçekleştirilmiştir. WTMSST yöntemi, bu analizlerde kullanılarak malzemelerin zaman içindeki performans değişiklikleri incelenmiş ve harmonik distorsiyonların detaylı analizi sağlanmıştır. Elde edilen bulgular, farklı gerilim seviyeleri ve su damlatma süreleri altında WTMSST yönteminin etkinliğini ve uygulanabilirliğini göstererek, elektrik yalıtım malzemelerinin performansının değerlendirilmesinde yeni bir yöntem sunmaktadır. Bu analizler, endüstriyel uygulamalarda kullanılan silikon yalıtkanların geliştirilmesi ve güvenilirliğinin artırılması için önemli bir adımı temsil etmektedir. Bu çalışmanın amacı, WTMSST yönteminin silikon yalıtkanların pratik uygulamalarda nasıl kullanılabileceğini ve elektrik yalıtım malzemelerinin geliştirilmesinde nasıl bir araç olarak hizmet edebileceğini anlamaktır. Sonuç olarak, bu araştırma, elektrik iletiminde kullanılan malzemelerin mühendislik uygulamalarında güvenilirliğini artırmak ve endüstriye katkı sağlamak amacıyla önemli bir bilimsel katkı sunmaktadır.
Design of broadband amplifiers for microwave transmitters via real frequency techniques
The evolution of wireless communication, led by notable figures including Maxwell, Marconi, Hertz, and Tesla, had a major impact on technology from the late 19th century. As radio technology advanced in the early 20th century, wireless communication became widespread and played a crucial role in various sectors, including civil, industrial, military, and medical applications. Antennas and power amplifiers are vital components within wireless communication systems, grounded in the fundamental principles of EM wave propagation. The rise of commercial communication systems such as Wi-Fi and WiMax and the ongoing development of 5G and 6G technologies have expanded the market for antennas and power amplifiers. These technologies are integral to today's commercial landscape and extend their impact on space research and technologies, underscoring the versatile applications of antennas and microwave power amplifiers. The diverse landscape of existing and emerging wireless communication systems necessitates continuously advancing antennas and power amplifiers with unique features. Microwave engineers find the study of antenna and power amplifier design particularly intriguing due to the various modulation types and frequency bands. In practical applications, antenna design emphasizes crucial factors, including bandwidth, beamwidth, polarization, and gain. The power amplifier design process begins with selecting the antenna and power transistor for the amplifier, considering specific design parameters like power gain, output power, efficiency, and amplifier bandwidth. The design of broadband antennas and power amplifiers is significant as a research focus, particularly for systems that integrate communication across different wavelengths for diverse purposes. Designing wideband antennas and amplifiers poses challenges, especially when dealing with microstrip patch antennas that typically have a single resonance frequency. A double-matching network between the transistor output and antenna input was employed to address these challenges and enable resonance across multiband frequencies. The design approach involved using the new model of RFT-LS (Real Frequency Technics), known as Unified Real Frequency Techniques, for double-matching problems. A chapter in the work is dedicated to the Real Frequency Technique (RFT) method, specifically SRFT (Simplified Real Frequency Technique). This method is particularly useful for designing broadband microwave amplifiers. In this method, a lossless equalizer is characterized through its unit-normalized scattering parameters, and computations are performed using the scattering parameters of the blocks to be matched. The SRFT method is faster and more accessible than other computer-aided design (CAD) algorithms. It's inherently suitable for designing broadband microwave amplifiers. The method optimizes the system's transducer power gain (TPG) to be matched. However, more than gain optimization is needed to ensure successful matching networks. For instance, an amplifier engineered to achieve a specific flat gain level may demonstrate inadequate input and/or output reflection characteristics. To address this, the work emphasizes the integration of optimization goals for input/output reflections along with TPG in the SRFT method. Customized objective functions optimize multiple performance metrics, ensuring achieving various goals and specifying optimization priorities. The proposed technique goes beyond the conventional SRFT method, where input/output matching circuits are typically created separately, leading to a time-consuming iterative design sequence. The proposed method optimizes scattering parameters based on derived equations for the entire amplifier block, enabling the simultaneous design of the input/output matching circuit. The approach is implemented via package programs written in MATLAB, providing a comprehensive design tool for microwave engineers. Another chapter in the work explores the Unified Real Frequency Techniques (U-RFT) method, divided into three main parts: Basic Concepts of Unified RFT, Assessment of GBWL (Gain-Bandwidth Limit) via Uni RFT, and Building Models for Network Functions. The effort to achieve wideband resonance involved testing various geometric shapes of antennas, including Conical and Horn antennas and, later, the microstrip patch antenna. However, regular Microstrip antenna structures are limited to achieving the desired wideband resonance (100-200MHz). Therefore, alternative approaches were explored, leading to the testing of monopole antenna structures and their variations, which were simulated to assess their performance. The Power Amplifier (PA) underwent simulations with different transistors during the design process. Initially, simulations were based on the small signal analysis of Mini-Circuits SAV581+ transistor; later, MACOM`s CGH40010 transistor operating in the range of DC-6GHz was used. However, the final design work shifted towards simulation and design based on MACOM`s CG2H40010F Power Amplifier HEMT Gallium Nitride – GaN Transistor. This comprehensive exploration of antenna models and power amplifiers, combined with Unified Real Frequency Techniques, demonstrates a systematic approach to achieving wideband resonance and optimizing the performance of microwave systems.
Akıllı şehir uygulamalarında kullanılan PV panellerin kusur tiplerinin belirlenmesi ve arıza analizi
Dünya'daki hızlı nüfus artışı ve artan hava kirliliği, insanlığı yenilebilir enerji kaynaklarına yoğun bir şekilde yöneltmiştir. Güneş enerjisine olan talep de bundan nasibini alarak hızlı bir artış göstermiştir. Bu doğrultuda kurulan devasa güneş enerji santrallerinin yanı sıra, bakım ve işletme maliyetlerinin düşük olduğu, daha düşük enerji gerektiren pratik PV çözümleri de hayatımıza entegre olmuştur. Akıllı şehir mobilyaları da bu PV çözümlerine bir örnek teşkil etmektedir. PV panellerin akıllı şehir mobilyalarında kullanımı durumunda, paneller atmosferik koşullara ve fiziksel etkilere daha açık bir hale gelmektedir. Bu yüzden hâlihazırda önemli olan PV panel sağlığı analizi daha da önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, akıllı şehir mobilyalarında kullanılan PV panellerin yaşlanma durumları incelenmiş ve belirli bir süre kullanılarak hasar görmüş panellerde bozulma analizi yapılmıştır. Analizler; EL Görüntüleme, Termal Kamera ve Elektriksel Parametre testleri aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Bu test yöntemlerinden Termal Kamera testi ile panelin arıza durumu hakkında daha bütüncül veriler elde edilirken, EL Görüntüleme testi ile kusur çeşitlerini ve bulundukları hücreleri daha net bir şekilde tespit etmek mümkün olmaktadır. Elektriksel Parametre testi kapsamında, kullanılan tüm panel çeşitleri için I-V ve P-V karakteristik eğrileri çıkarılarak verim yüzde düşümleri hesaplanmıştır. Üç farklı analiz yöntemi kullanılarak hibrit bir yaklaşım izlenmesiyle analizlerin daha isabetli bir şekilde pekiştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma neticesinde yaşlanma etkileri somut olarak ortaya konarak, akıllı şehir mobilyalarındaki PV panellerin sağlığının titizlikle takip edilmesinin önemine dikkat çekilmek istenmiştir.
Farklı üretim santrallerinden beslenen elektrik güç sistemlerinin çeşitli işletme şartlarında analiz edilmesi
Sürdürülebilir ekonomik ve sosyal kalkınmanın temel ölçütlerinden biride enerjidir. Sanayi Devrimi'nden bu yana nüfus artışı ve teknolojik gelişmeler eşliğinde gündelik hayatta ve üretim aşamaları için enerjiye olan ihtiyaç ve talep artmaktadır. Bu durum enerjinin üretiminde, iletimde ve dağıtımda kontrol, koruma ve kumanda gereksinimlerini daha verimli ve etkin bir şekilde yapmak gerektiğini ortaya çıkarmıştır. Ayrıca elektrik güç sistemlerinin verimli ve kullanışlı olabilmesi için ekonomik yük arzını sağlayarak gerekli şekilde planlama, projelendirme, inşası ve işletilmesi gerekmektedir. Bu sistemleri sürdürülebilir bir şeklide işletilmesini sağlamak adına bilgisayar programlarına dayalı çözüm tekniklerine başvurulması kaçınılmazdır. Elektrik güç sistemlerinin bilgisayar ortamında modellenmesinin en önemli faydası sistemdeki manevra ve kumanda ayarlarını yapabilme, hata ve arızaları grafik ve analiz sonucu üzerinden yorumlayarak sistemdeki problemlere daha erken müdahale edebilme imkânı sunmaktadır. Bu sistemlerin bilgisayar ortamında modellenerek simüle edilebilmesi ve birçok yönden analiz edebilecek şekilde tasarlanmasını sağlayan programlardan biride Matlab/Simulinktir. Elektrik güç sistemlerinde gerek işletmeye alınmadan önce, gerekse mevcut şebekeye ilave edilmesi durumlarında sistemin sürekli, kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için yük akışı, kısa devre ve harmonik analizi gibi bazı mühendislik analizleri önem arz etmektedir. Bu analizlerde kullanılan, PSS/E, DIgSILENT, NEPLAN, SIMARIS, ETAP, PowerWorld gibi paket programlara ek olarak, bu çalışmada da Matlab/Simulink programı kullanılarak tasarlanan 10 baralı IEEE test sistemli modellemenin yük akış analizi ile, çeşitli baralardaki akım, gerilim ve güç değişimleri görülebilecektir.Kısa devre analizi ile, kısa devre olduğu noktalarda nominal çalışma akımlarından çok daha büyük değerlere ulaştığı tespit edilebilecektir. Harmonik analizi ile de lineer olmayan yüklerin çektikleri harmonik akım bileşenlerinin temel bileşene göre seviyeleri belirlenebilecektir. Tespit edilen bu değerler doğrultusunda, mevcut sistemin yük taşıma kapasitesi ve ileriye yönelik şebeke yatırım planlamasının önceden tahmin edilebilmesi, röle koordinasyonu, gerilim yalıtım seviyelerinin kontrolü, gerilim düşümü ve hat kayıpları analiz edilebilecektir.
Akım modlu DC/DC buck dönüştürücü devresine yönelik yeni bir empedans çarpıcı tabanlı tip-II kompanzasyon devresi tasarımı
DC/DC dönüştürücüler, sabit bir doğru akım gerilimini farklı bir seviyeye dönüştürmek için kullanılan temel güç elektroniği devreleridir. Özellikle buck dönüştürücüler, düşük çıkış gerilimlerine ihtiyaç duyan birçok elektronik sistemde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu dönüştürücüler, yüksek verimlilik, düşük gürültü ve hassas çıkış gerilimi sağlama avantajları sunmaktadır. Ancak, buck dönüştürücülerde kullanılan kompanzasyon devreleri, çip üzerinde yüksek değerli pasif bileşenlerin entegrasyonu nedeniyle büyük çip alanı ve yüksek maliyet gibi tasarım zorluklarıyla karşı karşıyadır. Bu tezde, buck dönüştürücülerde kullanılan kompanzasyon devrelerindeki yüksek değerli kapasitörlerin yerine kullanılmak üzere yeni bir kapasitans çarpıcı devresi önerilmiştir. Önerilen devre, empedans çarpıcı modeli temelinde geliştirilmiş olup, yalnızca kapasitans çarpıcı değil, aynı zamanda direnç ve endüktans çarpıcı olarak da çalışabilen genişletilmiş bir yapı sunmaktadır. Devre, elektronik olarak kontrol edilebilir bir yapıya sahip olup, iki ucu serbest bir tasarımla esneklik sağlamaktadır. Önerilen devre, 0.18µm TSMC CMOS teknolojisi kullanılarak tasarlanmış ve LTspice yazılımında zaman alanı ve frekans alanı simülasyonları ile doğrulanmıştır. Deneysel doğrulama amacıyla OPA861 OTA entegresi kullanılarak devrenin prototipi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ELECTRIC VLSI yazılımı kullanılarak çip üzerindeki yerleşim tasarımı yapılmıştır. Tez kapsamında önerilen kapasitans çarpıcı devresinin performansı, literatürdeki diğer kapasitans çarpıcı devreleri ile karşılaştırılmış ve düşük çip alanı kullanımı ile benzer elektriksel performans sunduğu gösterilmiştir. Monte Carlo ve PVT analizleri, devrenin proses, besleme gerilimi ve sıcaklık değişimlerine karşı yüksek kararlılık sağladığını ortaya koymuştur.
Akıllı su yönetimi çerçevesinde İstanbul su ve kanalizasyon idaresi Kâğıthane eski terfi merkezi'nin enerji verimlilik analizi
Günümüz şehirleri ve mega kentleri, atık yönetimindeki zorluklar, doğal kaynakların tükenmesi, hava kirliliği, trafik sıkışıklığı, insan sağlığı sorunları ve eskiyen altyapılar gibi birçok teknik ve fiziksel sorunu da beraberinde getirmektedir. Hızla artan kentsel nüfus, yaşanabilir koşulların sağlanmasını güçleştirmekte, bu durum ise akıllı şehir konseptine olan ilgiyi artırmaktadır. Akıllı şehirler, çevresel sürdürülebilirliği ön planda tutarak kaynakların etkin kullanımını hedefleyen bir yaklaşımı temsil etmiştir. Bu konsept, enerji, ulaşım, su yönetimi, güvenlik ve eğitim gibi birçok alanın, gelişmiş teknolojilerle entegre edilip bir merkezden yönetilmesiyle ortaya çıkmıştır. Artan nüfus ve su kaynaklarının giderek azalmasıyla da, özellikle su yönetiminin akıllı şehirlerin ayrılmaz bir parçası olmasını gerektirmiştir. Akıllı su yönetimi; su kaynaklarının daha verimli, sürdürülebilir ve etkin bir şekilde yönetilmesini sağlamak amacıyla modern teknolojilerden ve veri analizinden faydalanan bir yaklaşımdır. Bu sistemler, veri toplama, analiz ve karar verme süreçlerini iyileştirerek su yönetimini optimize etmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada, İSKİ Kağıthane Eski Terfi Merkezi'nde enerji verimliliğini artırmak amacıyla akıllı su yönetimi sistemlerinin bir parçası olan uzaktan izleme/yönetim ve veri analitiği uygulamalarıyla beraber yeni nesil elektrik motorlarının verimliliğe etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışma da İSKİ Kağıthane Eski Terfi Merkezi'nde mevcut yapısı ele alınmış, yapılan revizyon işlemleri sonucunda mevcut sistemlerin enerji tüketim profilleri detaylı bir şekilde incelenmiş, verimlilik artırma potansiyelleri belirlenmiştir. Enerji verimli motorların mevcut sistemlere entegrasyonu, enerji tüketimi, maliyet avantajları ve çevresel etkiler açısından değerlendirilmiştir. Literatür taraması ve saha çalışmaları ışığında, eski nesil motorların yeni nesil elektrik motorlarıyla değiştirilmesinin enerji tüketiminde kayda değer oranda tasarruf sağladığı tespit edilmiştir. Çalışma ayrıca su idareleri için su yönetiminin bir parçası olan terfi merkezlerinde enerji verimliliği odaklı dönüşüme katkıda bulunmayı amaçlamaktadır.
Lityum tabanlı bataryalar için kablosuz batarya yönetim sistemi tasarımı
Gelişen teknolojiler ile birlikte lityum tabanlı bataryaların günlük yaşamdaki kullanım alanları sürekli olarak artış göstermektedir. Özellikle elektrikli araçlardaki ve yenilenebilir enerji santrallerindeki yüksek enerji talebi hem lityum tabanlı bataryaların kullanım alanlarını artırmakta hem de yeni teknolojilerin araştırılmasına öncülük etmektedir. Kullanıldıkları sistemlerde en kritik unsur olan lityum tabanlı bataryalar, sürekli olarak uygun sıcaklık ve gerilim değerlerinde tutulmalıdır. Bu nedenle lityum tabanlı batarya paketlerinde uygun sıcaklık ve gerilim değerlerinde çalışılmasına olanak sağlayan Batarya Yönetim Sistemleri kullanılmaktadır. Batarya Yönetim Sistemleri, batarya paketindeki tüm hücrelerin gerilimlerini izlemekte, sıcaklık değerlerini kontrol etmekte ve soruna yol açabilecek veriler tespit ettiğinde ise güvenlik amacıyla sistemi kapatabilmektedir. Aynı zamanda batarya şarj durumu, batarya sağlık durumu, deşarj oranı vb. gibi birçok matematiksel hesaplamaları da yaparak kullanıcıyı bilgilendirmektedir. Geleneksel Batarya Yönetim Sistemleri, merkezi bir işlemci birimi ve ona bağlı olan yardımcı birimler ile sensörler arasında zincirleme bir mimari kullanmaktadır. Bu zincirleme mimari içeriği kablolu haberleşme ve kablolu sensör ara bağlantılarını kapsamaktadır. Haberleşme ve sensörler için kullanılan kablolu sistemler, karmaşık batarya paketlerinde güvenlik ve verimlilik problemlerine yol açabilmektedir. Bu nedenle karşılaşılan problemlere çözüm sunabilmek amacıyla alternatif mimari tasarımları arayışına gidilmiştir. Bu tez çalışmasında, Kablosuz Batarya Yönetim Sistemi Tasarımı ile kabloların bataryalar arasında yol almasının önüne geçilmekte, batarya paketi içerisinde yer alan modüllerin seri bir haberleşme arayüzüne ihtiyaç duymadan kablosuz olarak haberleşebilmesi sağlanmakta, gerinim ölçer sensörleri vasıtasıyla bataryalarda oluşabilecek şişme gibi fiziksel deformasyonlar saptanabilmekte ve hücre dengeleme sistemi için kullanılan devrelerdeki izoleli elektronik komponent kullanımı ortadan kaldırılmaktadır. Sistem tasarımı içerisinde yer alan bu özellikler ile batarya paketi güvenliği artırılmış ve entegrasyon veya onarım gibi işlemlerin süreçlerinin kısalması sağlanmıştır. Kontrol Modülü üzerinden elde edilen veriler kaydedilerek batarya paketinin kullanımı ile ilgili teknik veriler kullanıcıya sunulmuştur. Kablosuz haberleşme altyapısı desteğiyle sensörler gibi harici güvenlik ekipmanlarının batarya paketine entegre edilebilmesi geleneksel sistemlere göre daha da kolay hale getirilmiştir.
Yeni nesil binalarda derin öğrenmeyle enerji analizi
İnsanların aydınlatma, ısınma ve konfor ihtiyaçlarının artmasıyla birlikte dünya çapında elektrik enerjisine olan ihtiyaç da artmaktadır. Mesken olarak kullanılan konutlarda ve ortak kullanım alanı olarak hizmet veren binalarda, teknoloji geliştikçe farklı elektronik cihaz çeşitleri konfor talebine cevap vermekte ve bu durumla birlikte elektrik tüketimi de yıldan yıla artmaktadır. Elektrik tüketimiyle ilgili yapılan çalışmalarda, dünyadaki toplam elektrik tüketiminin yarıya yakın kısmının binaların yaptığı elektrik sarfiyatından oluştuğu görülmektedir. Kamu hizmeti yapan binalar, alışveriş merkezleri, hastaneler ve oteller bu tür yüksek enerji tüketen yapılara tipik örneklerdir. Bu binalar içerisinde hastaneler, çok çeşitli özellikte, yüksek yük çeken cihazlar barındırması ve insan sağlığı için kritik değerde olması nedeniyle ayrıca önem kazanan bir bina tipidir. Otel ve alışveriş merkezleri gibi mekânlarda enerji tüketimi, konfor isteği üzerinden değerlendirilebilirken hastanelerde ise konfor isteğinden ziyade bir zorunluluktur. Bu nedenle hastanelerin tükettiği enerjinin analizi, elektrik tüketiminin çevreye verdiği zararı azaltmak için yapılması gereken başlıca şeylerden biridir. Bu çalışmada, İstanbul'daki 55.000 metrekare kurulu alana sahip yeşil bina statüsündeki bir hastanenin enerji analizi yapılmıştır. Yapılan analiz çalışmalarında derin öğrenme teknikleri kullanılmıştır. Bina enerji analizinde kullanılan birçok yöntemle mevcut veri seti analiz edilerek sınıflandırma ve tahmin işlemleri gerçekleştirilmiştir. Veri setinde öne çıkan parametreler üzerinden yapılan analizlerde, uzun kısa süreli bellek (LSTM) modeli başta olmak üzere birçok yöntemle çalışma tamamlanmıştır. Yöntemler arasından hangisinin yeşil bina tipi hastanelerde analiz için daha yararlı olacağı tartışılmıştır. Her yöntem için hata oranları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, vanilla LSTM modelinin bina enerji analizinde kabul edilebilir çıktılar verdiğini göstermiştir. Tez kapsamında önerilen model, literatürde daha önce yapılan çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmaya göre yeşil bina tipi için önerilen yöntemin geçerli olduğu gösterilmiştir.