4,354
Archived Theses
3
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Mems ataletsel ölçüm birimi stokastik hata parametrelerinin tanılanması ve kestirimi
Navigasyon sistemleri için yaygın olarak kullanılan atalet sensörleri, deterministik ve stokastik hatalar olarak sınıflandırılan belirli hata özelliklerine sahiptir. Hata parametreleri atalet sensörünün performansını doğrudan etkilemektedir. Ataletsel bir sensörün hata özelliklerinin belirlenmesi, tanılama ve kestirim süreçlerinin kalitesine bağlıdır. Bu tezde, frekans-bölgesi ve zaman-bölgesi yaklaşımlarına bağlı olarak stokastik ataletsel sensör parametreleri tanılanmıştır. Stokastik sensör parametrelerini frekans-bölgesi yaklaşımını (yani, güç tayf yoğunluğu-GTY) kullanarak ortaya çıkarmak, zaman-bölgesi yaklaşımına (Allan sapması tabanlı) kıyasla daha karmaşık ve uygulaması daha zordur. Bu nedenle, zaman bölgesi yöntemleri daha ayrıntılı olarak incelenmiş ve stokastik hata parametrelerini tanılamak için yeni yöntemler geliştirilmiştir. Stokastik hata parametreleri, güç tayf yoğunluğu fonksiyonlarıyla Allan sapması arasında kurulan matematiksel ilişkiye dayanarak zaman-bölgesinde Allan sapması eğrisi üzerinde farklı eğimlere sahip doğrular sayesinde tanılanmıştır. Bu tezde kullanılan yeni yöntemler, en küçük kare algoritması ve unutma faktörlü, yinelemeli en küçük kareler algoritması üzerine inşa edilmiştir. En küçük kareler algoritması sayesinde belirli bir zaman diliminde toplanmış ataletsel ölçüm birimi (AÖB) verilerinin Allan sapması değerlerinden, her bir AÖB ekseninin stokastik hata parametreleri çözümlenerek elde edilmiştir. Unutma faktörlü en küçük kareler algoritması sayesindeyse bu çözümleme yinelemeli ve uyarlamalı olarak gerçekleştirilip, unutma faktörünün değerine bağlı olarak belirli miktardaki güncel veriler kullanılarak parametreler elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, Kalman filtresi algoritmasının modele dayalı sonuçları ve gerçek zamanlı sonuçları da bu tez kapsamında paylaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Allan sapması, ataletsel ölçüm birimi, Kalman filtresi, en küçük kareler algoritması, stokastik hatalar
Bir radar hedef ortam simülatörü için rastgele pürüzlü dünya yüzeyi üzerinde elektromanyetik dalga saçılımının modellenmesi
FMCW radar, akıllı füze sistemlerinde patlama etkisini artırmak için yaklaşım sensörü olarak kullanılmakla birlikte akıllı araç, endüstri ve depo doluluk uygulamalarında da sıklıkla kullanılmaktadır. Ayrıca FMCW tabanlı bu teknoloji, helikopter ve İHA' ların tüm operasyonel koşullarda hassas iniş-kalkış yapmasını sağlayan sensör olarak da kullanılmaktadır. Bu kapsamda, yerli olarak geliştirilen sensörün platform öncesi masaüstü işlevsellik testlerinin gerçeklemesini sağlayan ayrıntılı test sisteminin çalışma prensibi verilmiştir. Çalışmada, tek bir nokta kaynaktan yansıma olduğu varsayımı ile yaklaşım testlerinin gerçekleştirildiği bu test sisteminin gelişmiş hali olan ve yeryüzü yansımalarını gerçekte olduğu gibi dağınık yeryüzü parçalarından kaynaklanan çoklu ve karmaşık yapısı ile hesaplayan bir Radar Hedef Ortam Simülatörü (RHOS) tasarım ayrıntıları verilmiştir. Bu tezde, RHOS hesaplama hücresi içerisinde dağınık ve farklı yükseklikteki yeryüzü parçalarından olan yansımaların hesaplanması kısmında kullanılan RCS verisinin gerçek yüzeyler ile hesaplanması sağlanmıştır. Böylelikle RHOS hâlihazırda kullandığı ve önceden ölçülmüş veriler üzerinden bir istatistik ile atanan RCS değerlerini kullanmak yerine gerçek yüzeyler üzerinden istenilen yaklaşma açısı ile yeryüzü RCS değerini hesaplama yeteneğine sahip olmuştur. Tez kapsamında yeryüzü RCS verilerinin elde edilmesi için bir yüksek frekans tekniği olan PO kullanılmış ve bu kapsamda bir MATLAB kod bloğu geliştirilmiştir. Geliştirilen yazılımın doğrulanması için öncelikle basit nesneler üzerinden PO ile elde edilen sonuçlar FEKO ve CST ile hesaplanan RCS sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonraki adımda ise deniz yüzeyinin dinamik ve karmaşık yapısından dolayı farklı geliş açıları ve frekanslarda yüzey RCS'i PO yazılımı ile hesaplanmış ve sonuçlar CST sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda deniz yüzeyinin sürekli değişen yapısından dolayı belirlenen dağılımlarla oluşturulan çok sayıdaki yüzey üzerinden RCS hesaplaması yapılarak Monte Carlo analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca yüzey üzerinde ileri ve geri yöndeki yansımaların analizleri yapılarak deniz yüzeyinin davranışı çıkarılmıştır.
Sentetik açıklıklı radar görüntülerinde interferometri ve radargrametri tekniklerinin füzyonu
Uydu teknolojisinin gelişmesiyle beraber aktif ve pasif uzaktan algılama teknikleri de hızla ilerlemektedir. Uydular üzerindeki optik sensörlerin yanına elektromanyetik görüntüleme yapabilen Sentetik Açıklıklı Radar (SAR) sensörlerinin de eklenmesiyle beraber gece veya gündüz fark etmeksizin, bulutlu hatta yağışlı hava koşullarında bile görüntüleme imkânı elde edilmiştir. Elde edilen uydu görüntüleri; sınır güvenliği, doğal felaket sonrası değerlendirme, fay hattı takibi, demiryolu ve doğalgaz güvenliği, askeri ve sivil amaçlı haritalama gibi pek çok amaçla kullanılmaktadır. Kendi sensörü yardımıyla kendi ışın kaynağını üretip aktif uzaktan algılama sistemi olarak çalışan SAR sistemi, optik görüntüleyicilerden farklı olarak içinde faz bilgisini de bulunduran kompleks görüntüler üretebilmektedir. Üretilen SAR görüntülerini kıymetlendirmek için SAR interferometri ve radargrametri gibi birçok teknik geliştirilmiştir. SAR görüntülerinin genlik bilgisinin yanı sıra faz bilgisini de kullanan yöntemlere SAR İnterferometri (InSAR) denilmektedir. SAR interferometri tekniğinin; Faz Uyumlu Değişiklik Tespiti (FUDT), Faz Uyumlu Arazi Sınıflandırma (FUAS), Deformasyon Analizi ve Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) oluşturma gibi birçok alanda uygulaması bulunmaktadır. Radargrametri ise radar görüntülerinden yükseklik bilgisi üretmeyi amaçlayan bir tekniktir. Radargrametri tekniği özetle, radar görüntülerinde fotogrametri tekniğinin uygulanması ve görüntüden geometrik bilginin çıkartılmasıdır. Bu sebeple Stereo SAR olarak da bilinmektedir. Radargrametri tekniğinde SAR interferometri tekniğinden farklı olarak görüntüdeki faz bilgisinden yararlanılmaz ve sadece genlik bilgisi kullanılır. Görüntülenen bölgedeki hedeflerin sensörlere olan uzaklık bilgisi farkından yararlanılır. Tez kapsamında genel olarak; SAR İnterferometri ve Radargrametri teknikleri ile Sayısal Yükseklik Modellerinin oluşturulması ve bu tekniklerin füzyonu analiz edilmiştir. SAR interferometri tekniğinde yapılan analiz; SAR görüntü çiftinin alınıp, 3 boyutlu yükseklik modeli oluşturana kadar yapılması gereken tüm algoritma adımlarının incelenmesini içermektedir. Adımlar incelenirken, kullanılan algoritmaların teorik arka planı detaylı olarak incelenmiş ve benzetim ortamında modellenmesi yapılmıştır. InSAR tekniği ile SYM oluşturma algoritması, yine InSAR tekniği ile Faz Uyumlu Değişiklik Tespiti algoritmasının tamamını kapsadığı için tez içerisinde bu uygulamaya da kısaca değinilmiştir. Faz Uyumlu Değişiklik Tespitinin çıktısı olan korelasyon haritası, InSAR ile SYM oluşturma uygulamasında iki farklı adımda geri bildirim mekanizması ve rehber harita olarak kullanılmıştır. Korelasyon haritasının yanı sıra, sözde korelasyon, faz türev varyansı ve genlik değişiklik tespiti gibi birçok alternatif versiyonları da modellenmiştir. Benzer senaryolar için hepsi ayrı ayrı denenerek kıyaslamalı analizler yapılmıştır. Tez çalışmalarında üzerinde en fazla durulan konu ise InSAR tekniği ile SYM oluşturma tekniğinin kalbi niteliğinde olan katlı faz açma adımıdır. Literatürde var olan birçok katlı faz açma algoritması analiz edilmiş ve yine birçoğu benzetim ortamında farklı dillerde kodlamalar yapılarak modellenmiştir. Bazı algoritmaların yavaş çalışması sebebiyle hızlandırma işlemleri uygulanmış, bazıları da birden fazla dilde kodlanarak daha hızlı sonuç verir hale getirilmiştir. Bunların sonucunda modellenen tüm algoritmaların süre ve hata analizleri yapılmıştır. SYM üretirken yapılan hataların ana sebebi olan yanlış faz açma işleminin düzeltilmesi için alternatif çözümler üretilmiştir. Ayrıca tez kapsamında SAR görüntülerinden bölgeye ait SYM oluşturmanın bir diğer yolu olan Radargrametri tekniği de incelenmiştir. SAR interferometri tekniğindekine benzer şekilde Radargrametride tekniğinde de algoritma adımları tek tek teorik olarak incelenmiş ve benzetim ortamında modellenmiştir. Teknikler birbirlerinden farklı geometride toplanmış SAR görüntülerine ihtiyaç duysalar da her iki tekniğe de aynı bölgeye ait istenen geometrideki SAR görüntüleri beslenirse yine aynı bölgeye ait iki farklı SYM üretilmiş olacaktır. Tekniklerin doğası gereği SYM oluştururlarken belli özel durumlarda daha fazla hata oluşmaktadır. Ancak tekniklerin çıktısı olan SYM'ler füzyon işlemine tabi tutularak daha yüksek doğruluk oranına sahip yeni bir SYM elde edilebilecektir. Füzyon, tekniklerin çıktısı olan SYM'lerin belirli bir prosedür izlenerek birleştirilmesi şeklinde yapılabilir. Tez kapsamında bu işleme statik füzyon denilmiştir ve birçok statik füzyon alternatifi denenmiş, sonuçları karşılaştırılmıştır. Ancak her iki tekniğin çıktısında da benzer bölgede yapılan hatalar için statik füzyon çıktısı olan SYM'de doğru sonuç almak imkansızdır. Bunun yerine teknikler eş zamanlı olarak birlikte çalıştırılıp, tekniklerden birisinin çıktısı diğer tekniğe girdi olarak beslendiği yeni bir füzyon algoritması önerilmiştir. Tez kapsamında bu algoritmaya da dinamik füzyon adı verilmiştir. Tekniklere ait algoritmaların hem teorik hem de benzetim detaylarının anlatıldığı kısımlarda algoritma adımının karakteristiğine uygun farklı uydulara ait gerçek SAR görüntüleri kullanılmıştır. Ayrıca teknikleri ve süre analizlerini daha iyi kıyaslayabilmek için SAR interferometri ve Radargrametri tekniklerine beslenebilecek şekilde sentetik veriler de üretilmiştir. Tez kapsamında yapılan tüm benzetim çalışmaları bir kullanıcı arayüzü üzerinden kontrol edilebilir olarak geliştirilmiştir.
Silisyum karbür güç yarı iletkenlerine dayalı yüksek verimli da-da çevirgeç uygulamaları
Bu tez çalışmasında, yeni nesil Silisyum Karbür (SiC) anahtarlar kullanılarak, iki farklı alan için yüksek verimli DA-DA çevirgeç uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, ilk uygulama olarak tamamı SiC anahtarlara dayalı 20 kW, 20 kHz yüksek frekans bağlı maksimum güç noktası izleyicisi çevirgeci sunulmuştur. Geliştirilen çevirgeçte, hem yüksek verimlilik hem de yüksek güç yoğunluğu sağlamak amacı ile, düşük gerilimli fotovoltaik panel tarafında SiC güç MOSFET'leri, yüksek gerilim tarafında ise SiC Schottky diyotlar kullanılmıştır. Tasarlanan çift H-köprü devreli maksimum güç noktası izleyicisi çevirgecinin çalışma prensipleri, güç katı serimi ve çevirgeç tasarımına ait pratik yaklaşımlar detaylı olarak verilmiştir. SiC yarı iletkenler ile tasarlanan çevirgeç performansı, klasik Si-IGBT ve hibrit-IGBT yarı iletkenlerini kullanan çevirgeçler ile karşılaştırılmıştır. Tasarlanan çevirgeç şebeke bağlantılı fotovoltaik sistemlerde ortak olarak kullanılan yükseltici-tip çevirgeçlerle rekabet edecek düzeydedir. Bunun nedeni, bu topolojinin izole olmayan topolojilere göre gelişmiş ortak-mod elektromanyetik girişim performansı ve yüksek verimliliğidir. Tasarlanan çevirgecin tam yük verimi %98 olup güç yoğunluğu 1.6 kW/litre'dir. Gerçeklenen kompakt ve yüksek verimli çevirgecin gelecekte basit evirici topolojileri ile kullanılacağı önerilmektedir. Tez çalışmasının ikinci bölümünde ise, elektrikli araç uygulamaları için ya 700 V-28 V, 11.2 kW gücünde ağır-elektrikli araçlar için ya da 400 V-14 V, 3.7 kW gücünde hafif-elektrikli araçlar için kullanılabilecek genel bir çift aktif köprü (ÇAK) çevirgeci tasarımı anlatılmıştır. ÇAK çevirgecin yüksek gerilim tarafında SiC güç MOSFET anahtarları, düşük gerilim tarafında ise silisyum (CoolMOS) güç MOSFET anahtarları kullanılmıştır. İki adet ÇAK çevirgeç dönüşümlü (interleaved) olacak şekilde 2 x 5.6 kW gücünde çalışabilmektedir. Tasarlanan ÇAK çevirgecin çalışma evreleri ve kontrol yöntemi detaylı olarak verilmiştir. Hem bilgisayar benzetimleri, hem de laboratuvar testleri ile ÇAK çevirgecin anahtarlama karakteristiği, gerilim ve akım dalga şekilleri, ve verimi gibi çalışma performansları incelenmiştir. Güç yoğunluğunu tüm mekanik yapı dahil olmak üzere 1 kW/litre üzerinde tutabilmek için hem yeni nesil güç yarı iletkenleri hem de görece düşük kayıplara sahip manyetik devre elemanları kullanılmış ve tasarlanmıştır. Performans sonuçları, 50 kHz anahtarlama frekansı için, tam yükte %97, yarım yükte ise %98 verim olarak ölçülmüştür.
5G SİSTEMLERİ İÇİN ANTEN TASARIMI
Bu tez 5G sistemleri için aday olan milimetre dalga bantlarından 28 GHz bandında çalışan MIMO yapısındaki antenin tasarımını, üretimini ve ölçümlerini içermektedir. İlk önce literatür araştırılarak 5G sistemleri için aday frekans bantları incelenmiştir. Bu bantların avantaj ve dezavantajları tartışılmış ve yüksek frekans haberleşmesi için MIMO çözümü irdelenmiştir. Anten tasarımı teorik olarak incelenmiştir. Daha sonra tek anten tasarımı yapılmıştır. Besleme noktasının, alttaş yüksekliğinin anten geri dönüş kaybı, kazanç, bant genişliği gibi anten parametrelerine etkisi HFSS elektromanyetik çözümleyici yazılımı kullanılarak parametrik analizlerle incelenmiştir. Tek anten çoklanarak 2x2 ve 4x4 düzlemsel dizi yapıları elde edilmiş ve parametrik analizleri yapılmıştır. Tek anten analizlerine ek olarak, antenler arasındaki izolasyon değerleri, antenler arasında faz farkı uygulanarak hüzme yönlendirme kabiliyetleri incelenmiştir. Son olarak, tek anten ve 2x2 düzlemsel dizi yapısının üretimi yapılmıştır. Antenlerin üretim aşamaları gösterilmiş, ölçüm sonuçları simülasyonda elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak incelenmiştir.
UR5 işbirlikçi robotla farklı geometrik şekillere sahip nesnelerin sınıflandırılması
Günümüzde makine öğrenmesi, literatürdeki yapay zekâyla ilgili çalışmaların büyük bir alt kümesini oluşturmaktadır. Derin öğrenme teknikleri ise, evrişimli sinir ağlarının kullanıldığı, özelleştirilmiş bir makine öğrenmesi tekniğidir. Derin öğrenme tekniklerinde, nesne tanıma ve sınıflandırma problemlerinde, eğitim için kullanılan veri setinden istenilen özelliklerin kullanıcı tarafından elle çıkartılmasına gerek kalmamaktadır. Derin öğrenme ile görüntü işleme tekniklerinde, sinir ağları üzerinden, eğitim verisi işlenerek, sınıflandırma için gerekli özelliklerin otomatik olarak çıkarılması avantajına sahiptir. Bu tez kapsamında, bir üretim bandından teker teker ve rastgele bir düzenle gelmekte olan vida, pul ve somun gibi farklı geometrik özelliklerdeki malzemelerin sınıflandırılması için, derin öğrenme tekniklerini kullanarak malzemenin ne olduğunu tespit eden MATLAB tabanlı bir nesne tanıma yazılımı hazırlanmıştır. Hazırlanan yazılımda kullanılacak nesne tanıma algoritmasına karar vermek için, literatürde derin öğrenmeyle nesne tanıma problemlerinde yaygın olarak kullanılan, Alexnet, Googlenet ve Squeezenet algoritmalarının, tez çalışmasında kullanılacak vida, pul ve somunları tanıma ve sınıflandırma başarımları incelenmiştir. Her bir algoritmanın, kendi kütüphanesinde bulunan nesneler yerine, tez çalışmasının konusu olan vida, pul ve somunları tanıyıp sınıflandırabilmesi için, bu nesnelerin fotoğraflarından oluşan ortak bir veri seti hazırlanmıştır ve her bir algoritma, bu veri seti kullanılarak aktarım öğrenme yöntemiyle eğitilmiştir. Eğitilen algoritmaların başarımları; öncelikle veri setinin test için ayrılan fotoğraflarıyla yazılım ortamında test edilmiş, devamında USB tabanlı bir web kamerası kullanılarak, donanım ortamında kıyaslama testi yapılmıştır. Yazılım ve donanım ortamında gerçekleştirilen testler sonrasında, tezin konusu olan nesne sınıflandırma problemi için en uygun algoritmanın Squeezenet algoritması olduğu görülmüştür. Squeezenet algoritması kullanılarak hazırlanan nesne tanıma yazılımı, her bir tahmin durumu için, UR5 işbirlikçi robota TCP/IP üzerinden farklı bir mesaj göndererek haberleşmektedir. Robotun yapacağı hareketleri kontrol etmek amacıyla, UR5 robotun kendi multimedya arayüzü üzerinden, Polyscope programlama arabirimiyle robot kontrol yazılımı hazırlanmıştır. Robot kontrol yazılımı, TCP/IP üzerinden belirli bir portu sürekli olarak dinleyerek, MATLAB tabanlı nesne tanıma yazılımının çıktısı olan tahmine göre iletilen mesajları almakta ve gelen mesaja göre robot kol harekete geçerek malzemeyi alıp her malzemeyi ait olduğu kutulara atarak sınıflandırma işlemini gerçekleştirmektedir. Tezin çalışma konusu olan vida, pul ve somunların mıknatıslanma özelliği bulunduğu için robot kolun uç işlevcisi olarak gerilim kontrollü bir elektromıknatıs kullanılmıştır. Polyscope tabanlı robot kontrol yazılımında her bir malzeme için robot kolun yapması gereken işlemlere dair farklı senaryolar oluşturulmuştur. Son olarak oluşturulan sistemin başarımı test edilmiş ve sistemin tüm yazılım ve donanımlarıyla birlikte yüksek başarımla çalıştığı görülmüştür.
Design of a quantum radar system with sustainable entanglement
This study mainly focuses on the sustainability of the entanglement in quantum radar working with different types of converters, either electro-opto-mechanical or optoelectronic converters, using full quantum theory at which the priority is to preserve the entanglement. The quantum radar is introduced as a quantum standoff detection system applying microwave photons the same as a classical radar. Quantum radar designed in this dissertation obeys the quantum illumination protocol. Accordingly, the device uses microwave entangled photons to improve detection and enhance identification strongly. From the quantum mechanical point of view, entanglement arises since two quantum particles, such as photons, are produced to interact with each other, and their properties are non-classically connected to each other. The shared properties between the entangled particles are independent of their inter-distance. Unfortunately, the entanglement behavior is so unstable, and more importantly, it is a crucial task to produce and preserve that for a long time. Additionally, the noise can easily affect the entangled states to cause a fast decaying. With knowledge of the crucial points mentioned, this study aimed to preserve the entangled states at each stage of the quantum radar operations, including I. Using a typical converter to create the entanglement between microwave and optical photons, II. Intensifying the entangled microwave photons (if it is necessary), III. Intensified photons propagation to the atmosphere (attenuation medium), IV. Photon scattering from the target. At each stage, the medium parameters can critically kill the entangled states. This Ph.D. dissertation specifically emphasizes the entanglement behavior of a quantum radar system with two different converters (electro-opto-mechanical and optoelectronics converters) as a basic substrate to generate the entangled photons. The converters mentioned will be designed to operate at L-band (microwave cavity resonate at 1.5 GHz) and S-band (microwave cavity resonate at 2.7 GHz), respectively. Thus, we will try to analyze the entanglement between retained photons with the returned photons as the main task of the thesis. The steps of the design of the quantum radar system are as follows: I. Design of the converter to generate entanglement between microwave and optical photons; in this dissertation, we specifically focus on designing the suitable converter to generate sustainable entangled photons to introduce a quantum radar system with high quality. In this step, the trade-off between critical quantities of the converters will be determined. II. Design of the intensifying medium (amplifier in the classic sense) to amplify the entangled photons; This stage plays a primary role in the classical radar since the large range detection is emphasized. III. Modeling the propagation channel as a lossy medium and study the contributed effects on the entangled modes IV. Modeling the entangled photons reflected from the target and target's parameters effect on their entanglement behavior V. Calculation of the RCS via the quantum approach; in this step, we show that the "dipole approximation method" is not a complete method to analyze the RCS.
Blind image quality metric for color images based on human vision system and deep CNN
In this study, a blind image quality metric (BIQM) for human vision system (HVS) has been developed by using deep convolutional neural network (CNN) for color images. The proposed quality metric consists of four stages. In the first stage, the colored image is transformed into YUV color space due to its compatibility with the HVS. In the second stage, pre-trained deep CNN is defined according to the noise type in the image (jpeg, gaussian, etc.). In the next step, the image whose quality is to be measured is denoised with deep CNN, and the image obtained as a result of this process is assumed to be the reference image. Thus, the problem is transformed into a full-reference quality measurement problem. In the last stage, each color channel (i.e., Y, U, and V) of the image whose quality is to be measured with the obtained reference image is measured by structural similarity (SSIM) method. The measurement results are weighted by considering the HVS. The experimental results show that the developed metric was able to sort the images that other quality metrics could not sort. Moreover, a survey was conducted with 100 participants to rank images in 3 different qualities, and the survey results support that the proposed method is compatible with the HVS. It also modified the SSIM which is normally a full-referenced method, to use as no-reference. Moreover, thanks to the proposed BIQM, more appropriate results are obtained compared to commonly used no-reference quality metrics. MATLAB codes and some images used for the proposed BIQM are available in the link: https://bit.ly/3NIrNBs
Yüksek gerilim doğru akım (HVDC) sistemlerinde hibrit algoritma ile güç kaybı minimizasyonu
Optimal reaktif güç akışı (ORGA) güç sistemlerinin mevcut bir problemidir. ORGA'nın amacı, müşteri tarafından talep edilen gücü, sistemde var olan fiziksel kısıtlamalar dahilinde karşılamak ve iletim hatları üzerindeki kayıplarını minimize etmektir. Güç elektroniğindeki gelişmeler ile yüksek gerilim doğru akım (YGDA) sistemlerinin kullanımı günden güne artmaktadır. YGDA sistemleri ile deniz aşırı ülkelere ve uzak mesafelere yüksek kapasitede güç iletilmektedir. Ayrıca frekansları farklı şebekeler birbirine bağlanmaktadır. YGDA'ların iletim sistemine dahil olmasıyla problemin çözümü daha da güçleşmiştir. Problemin doğrusal-konveks olmayışı ve karmaşıklığı sebebiyle çözümünde mevcut sayısal yöntemler yerine sezgisel yöntemler kullanılmaktadır. Literatürde var olan sonuçlar, sezgisel yöntemlerin sayısal yöntemlere göre daha başarılı olduğunu göstermektedir (Iba, 1994; Eremia and Tawfeeq, 2014; Tawfeeq and Eremia, 2015). Bu tez çalışmasında, YGDA sistemlerinde hibrit algoritma ile optimal reaktif güç akışının çözümü amaçlanmıştır. Geliştirilen hibrit algoritma, yapay arı koloni (YAK) algoritması ile benzetilmiş tavlama (BT) algoritmalarının birlikte kullanılması ile elde edilmiştir. Önerilen algoritma, modifiye IEEE 30 baralı test sisteminde test edilmiştir. Algoritmanın problemin çözümündeki etkinliğini ve efektifliğini göstermek amacıyla, elde edilen sonuçlar literatürdeki diğer sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Anahtar sözcükler: Yapay arı koloni (YAK) algoritması, benzetilmiş tavlama (BT) algoritması, hibrit algoritma, yüksek gerilim doğru akım (YGDA), optimal reaktif güç akışı (ORGA).
Cihazdan cihaza haberleşme tekniğinde kaynak paylaşım yöntemlerinin ağ hizmet kalitesi bakımından incelenmesi
Cihazdan Cihaza haberleşme, cihazların baz istasyonu olmadan kaynak paylaşımı yaparak doğrudan haberleşmesidir. Cihazdan Cihaza haberleşme geleneksel haberleşmeye göre yüksek veri hızı ve düşük gecikme sağlamaktadır. Kullanıcılar aynı kaynağı paylaştığından mevcut spektrum daha etkili kullanır fakat kullanıcılar arasında girişim gürültüsü ve güç tahsisi problemi meydana gelir. Kaynak paylaşımı dikgen ve dikgen olmayan kaynak paylaşımı olarak iki şekilde yapılmaktadır. Bu çalışmada, iki kaynak paylaşım yöntemi de incelenecek ve kaynak paylaşım yöntemlerinin spektral verim ve veri hızı açısından karşılaştırılması yapılacaktır. Kaynak paylaşım yöntemlerinin karşılaştırılması doğrusal olmayan optimizasyon yöntemiyle yapılacaktır. Daha sonra elde edilen veriler doğrultusunda daha iyi veri hızı ve spektral verim sağlayan kaynak paylaşım yöntemi için algoritma sunulacaktır. Önerilen algoritma matematiksel modele en yakın optimal değer sağlaması amacıyla iki aşamalı olarak oluşturulmuştur. İlk aşamada Cihazdan Cihaza kullanıcılarının en uygun hücresel kullanıcıyı seçmesi sağlanmıştır. İkinci aşamasında ise kaynak paylaşımdan dolayı meydana gelen girişim gürültüsünün giderilmesi için kullanıcı güç tahsisi yapılmaktadır. Ayrıca, Cihazdan Cihaza haberleşme yöntemi veri gecikmesi bakımından incelenmiştir. Veri gecikmesi Büyük sapma teorisi, Olasılıksal Lyapunov sapması ve eşleştirme algoritması kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen tüm veriler benzetim sonuçlarıyla MATLAB yazılımı ile gösterilmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde yapay zeka yöntemleri kullanılarak sistem performans analizlerinin gerçekleştirilmesi
Dünyada nüfusun hızla çoğalması ve sanayileşmenin de giderek artmasıyla elektrik enerjisine olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Artan bu talebi karşılamak için genellikle nükleer ve fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Fosil yakıtların kullanımındaki artış, CO2 salınımının artması ve bunlara bağlı olarak hava kirliliğinin artmasına sebep olmuştur. Hava kirliliği sonucunda asit yağmurlarının yağması, ozon tabakasının delinmesi ve küresel ısınmasının etkilerinin artması doğanın dengesini bozmakta ve insan yaşamını olumsuz yönde etki etmektedir. Ayrıca fosil yakıtların kullanımı ülkelerin dışa bağımlılığını artırmıştır. Ortaya çıkan bu olumsuzlukları azaltmak için alternatif enerji kaynaklarına yönelme olmuştur. Alternatif enerji kaynağı olarak kullanılabilecek en temiz ve çevreye duyarlı olan kaynaklar yenilenebilir enerji kaynakları olarak öne çıkmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde özellikle güneş enerjisi yüksek potansiyeli, güvenilir olması, kullanım kolaylığı ve çevre dostu olması gibi özellikleri ile hızlı bir şekilde yaygınlaşmaktadır. Fotovoltaik güneş enerjisine dayalı santral sayıları gün geçtikçe artmaktadır. Santrallerin artmasıyla birlikte fotovoltaik sistem performansına etki eden parametrelerin incelenmesi önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasında mevcutta kurulu durumdaki fotovoltaik santralde yapılacak olan ölçümlerle sistem performansını etkileyen tozlanma, gölgelenme ve fotovoltaik modül eğim açısı konuları hakkında analizler yapılmıştır. Yapılan analizlerde akım ve gerilim ölçüm işlemleri gerçekleştirilmiştir. Tozlanan, tozlanmayan, gölge alan, gölge almayan panellerdeki durumlar için çıkış gücü hesaplanmış ve farklı fotovoltaik modül eğimi açılarımdaki çıkış gücü farklılıkları grafiklerle açıklanmıştır. Bu analizler farklı hava koşullarında, farklı gölgelenme ve farklı fotovoltaik eğim açısı durumları için ayrı ayrı analiz edilmiştir. Ayrıca tez kapsamında kurulumu yapılan 3 kW fotovoltaik sistemden alınan güneş ışınımı, hava sıcaklığı, hücre sıcaklığı, çıkış gücü, rüzgâr hızı ve yönü verileri kullanılarak Matlab programında yapay sinir ağlarıyla güç tahminleri yapılmıştır. Güç tahminleri yapılırken yapay sinir ağındaki giriş verileri değiştirilerek farklı sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. İki farklı lokasyondan alınan ışınım verileri kullanılarak güç tahmini farklılıkları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar beş aylık ve farklı hava durumlarına göre günlük olarak grafiklerle açıklanmıştır. Böylece fotovoltaik sistemlerde üretime katkısı olan parametreler ve sistem performansını etkileyen durumlar hakkında yapılan analizler yeni kurulacak sistemlere yol gösterici olacaktır. Fotovoltaik sistem tasarımlarında üretim tahmini, tahminleri etkileyen değişkenlerin analizinde ve sistem yapısı hakkında önemli sonuçlar elde edilmiştir.
Görüntü işleme yöntemleri kullanılarak medikal abdominal görüntülerde böbrek yeri ve böbrek taşlarının tespiti ve analizi
Yapılan çalışmada Toplu Kanal Özellikleri (ACF; Aggregate Channel Features), eşikleme ve morfoloji yöntemleri birleştirilerek kullanıcı müdahalesi gerekmeksizin abdominal BT (Bilgisayarlı Tomografi) görüntülerinde otomatik böbrek ve böbrek taşı tespiti gerçekleştiren bir yöntem önerilmiştir. ACF yöntemi daha az etiketli veri ile eğitim yaparak otomatik böbrek tespiti gerçekleştirir. Buna ek olarak, ACF herhangi bir ön işlemeye, görüntü iyileştirmeye ihtiyaç duymaz. ACF ile tespit edilen böbrek bölgelerine eşikleme ve morfolojik işlemler uygulanarak sadece böbrek bölgelerinde taş tespiti gerçekleştirilir. Bu sayede abdominal BT görüntülerinde, böbrek sınırı dışında kalan taşa benzer nesneler değerlendirmeye alınmamıştır. ACF yöntemi 150 adet abdominal BT görüntüsünden oluşan veri setine uygulanmıştır. Yöntemin performansı karışıklık matrisi ile değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar ACF, eşikleme ve morfoloji yöntemlerinin abdominal BT görüntülerinde böbrekleri ve böbrek taşlarını başarılı bir şekilde tespit ettiğini göstermiştir.
Kompleks ve elektriksel olarak büyük hedeflerin radar kesit alanı hesabı için kullanılan seken ışın yöntemi ve fiziksel kırınım kuramı çözücülerinin CPU ve GPU donanımlarında paralelleştirerek hızlandırılması
Bilgisayar destekli tasarım (BDT) modellerinin radar kesit alanlarının (RKA) elde edilmesi için farklı yöntemler ve farklı varsayımlar mevcuttur. Yüksek frekans RKA hesaplaması yapan çözümlerin çoğu metot olarak Geometrik Optik tekniğine dayanan Ling ve arkadaşları tarafından geliştirilen Seken Işın Yöntemi'ni (SIY) kullanmaktadır. 3 Boyutlu BDT modellerinden saçılan elektromanyetik alanların hesaplanması, kullanılan BDT modelinin yüzey sayısı, ihtiyaç duyulan bant genişliği ve açı aralığına göre sonuçları hesaplaması günlerce zaman almaktadır. Bu süre, çözünürlük kalitesinin artması beklentileriyle birlikte oldukça uzamaktadır. Elektromanyetik alanın gerçeğe maksimum derecede yaklaşması için hesaplamalar esnasında kayan nokta hesaplamalarında da yüksek hassasiyet gerekmektedir. Bu bağlamda SIY'nin hızlandırılabilmesi hedefiyle paralelleştirme yöntemleri ve Graphics Processing Unit (GPU) implementasyonu yöntemleri araştırılmış ve uygulanmıştır. Bu tez çalışması kapsamında birinci aşamada tek CPU ile çalışabilen SIY kullanan RKA hesaplama yazılımı kodlanmıştır. Referans hedefler üzerine yapılan karşılaştırmaların tutarlılığından emin olduktan sonra ikinci aşama olarak kodun paralelleştirilmesi yoluna gidilmiştir. İşçi iş parçacığı (worker thread) yapısı ile paralelleştirilen kod, önemli performans kazanımları sağlamıştır. SIY'nin üzerine Fiziksel Kırınım Teorisi (FKT) kodlanarak, simülasyon sonuçları ölçüm sonuçlarına neredeyse eşit noktaya ulaşmıştır. FKT ile özellikle keskin kenarlı geometriye sahip yapılarda, çok daha doğru hesaplama sonuçları elde edilmiştir. FKT kodlanması sürecinde, BDT modelinin kamalarının tespit edilmesi ihtiyacı doğmuş bu doğrultuda çok iş parçacıklı (multi threaded) kama tespit metodu geliştirilmiştir. Daha sonra FKT kodu da paralelleştirilmiştir. SIY hesaplama performansının daha da arttırılabilmesi için GPU teknolojilerinden faydalanma yoluna gidilmiştir. GPU kodlaması aşamasında NVIDIA CUDA kullanılmış olup hem çift duyarlıklı kayan nokta hem de tek duyarlıklı kayan nokta kullanan 2 ayrı SIY kodu geliştirilmiştir. Yeniden kodlanan CUDA tabanlı SIY kodları ile dramatik performans artışı elde edilmiştir. CPU üzerinde çalışabilen kod ile GPU kodu çıktıları arasında kabul edilebilir seviyede sayısal parazit oluşmakta ve sonuçlarda herhangi bir hesaplama hatası bulunmamaktadır.
Derin öğrenme yaklaşımlarıyla mikroskopi görüntülerinde mikroglial hücrelerin ve dopaminer nöronların tespiti ve nicelendirilmesi
Bu çalışmada nörolojik hastalıkların anlaşılması ve terapetik stratejilerin değerlendirilmesi için kritik olan 3D mikroskopi görüntülerinde mikroglial hücreler ve dopaminerjik nöronların otomatik tespiti ve sayımı için makine öğrenmesi yaklaşımları (Faster-RCNN, RetinaNET, YoloV3) kullanılmıştır. Kullanılan yapay zekâ algoritmasında, klasik metodlarla analizi ile karşılaştırıldığında iyi bir performans sergilediği gözlenmiştir. Yapay zekâ modelinin eğitimi, sıçan veri kümeleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Parkinson hastalığını kemirgen modelinde çalışılmıştır. Algoritma, türler arasında mikroglial hücreler ve dopaminerjik nöronları elle sayıma benzer bir doğrulukta nicel olarak sonuç vermiştir. Kullanılan makine öğrenme yöntemi, veri kümeleri içindeki ince değişkenlikleri yakalayabilmektedir. Nörolojik araştırmaları bu yöntemin kullanılabilirliği görülmüştür.
Çift bantlı soğurucu bant durduran filtre tasarımı
Bu tez çalışmasında, çift bantlı mikroşerit soğurucu bant durduran filtre tasarımları ortaya konulmuştur. Tez kapsamında önerilen filtre tasarımlarına ait incelemeler simülasyon çalışmaları ile kapsamlı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, önerilen filtre devresi tasarımında giriş ve çıkış portlarını birbirine bağlayan iletim hattının simetri ekseninde yer alacak şekilde bulunan kıvrımlı bir açık devre saplama yerleştirilmektedir. Daha sonra, giriş ve çıkış portlarına bağlı iletim hattına simetrik yapıya sahip açık devre kıvrımlı saplamalar yüklenerek üçüncü dereceden çift bantlı bant durduran filtre cevabına sahip bir filtre devresi tasarlanmıştır. Daha sonra, bantların soğurulmasını sağlamak amacıyla tasarlanan filtre devresinde yer alan saplamalara direnç eklenmesi suretiyle soğurucu bant durduran filtre tasarımları ortaya konulmuştur. Tasarlanan soğurucu bant durduran filtreler giriş portunda düşük yansıma katsayısına sahiptir. Devrede simetrik olarak yer alan saplamalardan bir tanesine direnç eklenerek tek durdurma bandı soğurucu (yansımasız) bant durduran filtre gerçekleştirilebilmektedir. Direncin bu saplama üzerindeki konumuna bağlı olarak sadece birinci ve sadece ikinci durdurma bandı soğurucu olan bant durduran filtre tasarlanabilir. Simetrik saplamalardan biri ve simetri ekseninde yer alan açık devre saplamaya direnç eklenmesiyle iki durdurma bandı da soğurucu olan çift bantlı bant durduran filtre cevabı elde edilmektedir. Bantların bağımsız şekilde soğurulmuş olarak elde edilebildiği üç filtre imal edilmiş ve deneysel çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarının, simülasyon sonuçları ile oldukça uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.
Rüzgâr türbini güç eğrileri için parametrik modelleme yaklaşımlarının karşılaştırılması
Sürdürülebilir ve temiz bir enerji kaynağı olan rüzgâr enerjisinin dünya çapında geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır. Ancak, rüzgâr dinamikleri, rüzgâr enerjisinin stokastik doğası ve rüzgâr türbinlerinin operasyonel özelliklerinden dolayı elektrik güç sistemlerinin kararlı olarak çalışmasında birçok zorlukla karşılaşılmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmenin önemli yollarından biri de rüzgâr türbini güç eğrisinin doğru olarak modellenmesidir. Bu tez çalışmasında, öncelikle, metasezgisel optimizasyon tabanlı parametrik metotlar kullanılarak rüzgar türbini güç eğrisi modelleri oluşturulmuş ve uyum iyiliği istatistikleri açısından detaylı olarak karşılaştırılmıştır. Bu aşamada, Afrika akbabaları, balçık küfü, deniz yırtıcıları, Fick yasası ve geometrik ortalama optimizasyon algoritmaları tarafından 3, 4 ve 5 parametreli lojistik, 5., 6. ve 7. dereceden polinom ve modifiye hiperbolik tanjant fonksiyonlarının tasarım katsayıları bulunmuştur. Geliştirilen güç eğrisi modelleri arasında, deniz yırtıcıları optimizasyon algoritması tabanlı modifiye hiperbolik tanjant modeli uyum iyiliği istatistikleri açısından en etkin performansı göstermiştir. Sonrasında, bu hibrit güç eğrisi modeline k-ortalamalar kümeleme algoritması entegre edilerek daha düşük karesel hataların toplamı ve karekök ortalama hata sonuçları elde edilmiş ve bu sayede, daha kararlı güç eğrisi modeli üretilmiştir.
Çok kanallı mikroşerit balun-çiftleyici tasarımı
Bu tez çalışmasında çok modlu rezonatörler kullanılarak, dengesiz bir giriş sinyalini dengeli iki çıkış sinyaline çeviren çok kanallı mikroşerit balun-çiftleyici tasarımı sunulmaktadır. Tasarlanan devrenin giriş portundan gelen dengesiz sinyal, ikinci ve üçüncü çıkışlarda 1.8 ve 2.0 GHz merkez frekanslarında, dördüncü ve beşinci çıkışlarda ise 3.0 ve 3.45 GHz merkez frekanslarında 1800 faz farkına sahip olacak şekilde dengeli sinyallere dönüştürülmektedir. Tasarlanan balun-çiftleyici iki farklı elektriksel uzunluktaki eş yönlü ayrık halka rezonatörler (EYAHR) kullanılarak oluşturulmaktadır. Bu rezonatörler, iç içe yerleştirilmiş iki açık halka rezonatörden ve iç rezonatörün açık uçları arasına yerleştirilen interdijital kapasitörden oluşmakta ve iki rezonans frekansı üretebilmektedir. Her bir çıkışta özdeş rezonatörlerin birbirine kuplajlanmasıyla tüm bandlarda iki kutup elde edilebilmektedir. Faz farkının 1800 elde edilebilmesi için, ikinci ve üçüncü çıkışlar ile dördüncü ve beşinci çıkışlar birbirine dönel simetrik olacak şekilde yerleştirilmektedir. Her bir çıkıştaki filtreleme işlemi için özdeş iki EYAHR kullanılmakta, böylece toplamda 8 EYAHR kullanılarak 1.8 GHz, 2.0 GHz, 3.0 GHz, 3.45 GHz merkez frekanslarında iki kutuplu 4 kapı elde edilmektedir. Tasarlanan balun-çiftleyicinin nihai boyutları elektromanyetik simülasyonlar sayesinde elde edilmiştir. Rogers RO4003C taban malzemesi üzerinde bir adet prototip üretilmiş ve ölçüm sonuçlarının simülasyonlarla uyum içerisinde olduğu gösterilmiştir. Tasarlanan dört kapılı balun-çiftleyici kayıp, izolasyon ve genlik/faz farkı performansı açısından modern haberleşme sistemlerinde kullanılabilecek düzeydedir.
Rüzgâr gücü tahmininde uzun kısa süreli bellek ve geçitli tekrarlayan birim modellerinin karşılaştırılması ve analizi
Temiz ve çevre dostu yapısıyla rüzgâr enerjisi, küresel ölçekte öne çıkan yenilebilir bir enerji kaynağıdır. Ancak, meteorolojik faktörler ve rüzgâr hızındaki değişkenlik, rüzgâr enerji sistemlerini istikrarsız hale getirmekte ve rüzgâr gücünün tahmin edilmesini zorunlu kılmaktadır. Rüzgâr gücü tahmini şebeke dengesinin korunması, yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli kullanımı ve enerji ticaretinin, bakım-onarım işlemlerinin ve enerji üretim planlamalarının optimize edilmesinde kritik bir rol oynamaktadır. Bu amaçla, bu tez çalışmasında, uzun kısa süreli bellek ve geçitli tekrarlayan birim derin öğrenme mimarileri tek, iki ve üç katmanlı yapılandırılarak uyarlanabilir moment tahmini, karekök ortalama kare yayılımı ve momentumlu stokastik gradyan azalması algoritmaları ile eğitilmiştir. Ayrıca, Bayes optimizasyon algoritmasından yararlanılarak her bir derin öğrenme modeli için en uygun hiper-parametre değerleri tespit edilmiştir. Oluşturulan tahmin modellerinin performansları ortalama mutlak yüzdesel hata, ortalama mutlak hata ve karekök ortalama hata ölçekleri açısından analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, uyarlanabilir moment tahmini eğitim algoritmasına dayalı tek katmanlı uzun kısa süreli bellek modeli en yüksek tahmin doğruluğunu sağlayan derin öğrenme modeli olarak ortaya çıkmıştır.
Ekonomik veriler kullanılarak Türkiye'nin uzun dönem elektrik talebi tahmini
Elektrik enerjisi giderek küreselleşen ve kaynakların kısıtlanmasıyla Türkiye gibi gelişmekte olan ülkelerde elektrik tüketiminin arz-talep dengesini sağlayabilmesi için tüketimin temeline inerek, sosyal ve ekonomik faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu durum bize uzun dönem yük tahminin değerlendirilmesiyle uzun vadeli projelerde kullanılmak üzere bir referans verecektir. Böylece uzun dönem yük tahminleri elektrik tüketimlerinin geniş zaman olarak planlanmasına olanak sağlamaktadır. Elektrik tüketiminin önceden bilinerek elektrik enerjisi üretmek imkânsız olduğundan gerçek değere en yakın değerler baz alınmaktadır. Bu değerlerin elde edilmesi farklı yöntemlerle gerçekleştirilebilir. Bu tez çalışmasında Türkiye'nin 2030 yılı elektrik enerjisi tüketimi yapay zekâ yöntemleri ve regresyon analizleriyle 1960-2021 nüfus, elektrik tüketimi, enflasyon, işsizlik, GSYH, büyüme, TÜFE ve dış borç verileri kullanılarak 2022-2030 yılları elektrik tüketimi tahmin edilmiştir.
Şebekeye bağlı 1 MW güneş enerji santralinin PVsyst ile simülasyonu ve performans parametrelerinin değerlendirilmesi
Bu çalışma, "Şebekeye Bağlı 1 MW Güneş Enerji Santralinin PVsyst ile Simülasyonu ve Performans Parametrelerinin Değerlendirilmesi" başlığı altında gerçekleştirilmiştir. Tez, güneş enerjisi santrallerinin performansını değerlendirmek ve optimize etmek için kullanılan PVsyst simülasyon yazılımı kullanılarak hazırlanmıştır. Öncelikle, çalışmada kullanılan 1 MW güneş enerji santrali ve bileşenleri detaylı olarak tanıtılmıştır. PVsyst simülasyon yazılımıyla, santralin günlük ve yıllık enerji üretim potansiyeli belirlenmiş ve simülasyon sonuçları dikkate alınarak sistemin performansı değerlendirilmiştir. Çalışmada ayrıca, güneş paneli eğim açısı, yönü ve sistem konfigürasyonunun performansa etkisi araştırılmıştır. Farklı parametrelerin değiştirilmesiyle elde edilen sonuçlar analiz edilmiş ve en iyi performansı sağlamak için öneriler sunulmuştur. Performans parametreleri arasında güç üretimi, verimlilik, enerji kaybı ve karbon salınımı gibi faktörler bulunmaktadır. Bu parametreler, PVsyst simülasyonu ve saha ölçümleriyle değerlendirilmiştir. Böylece, sistemin gerçek performansı ve simülasyon sonuçları arasındaki farklar analiz edilerek geliştirmeler önerilmiştir. Sonuç olarak, bu tez güneş enerji santrallerinin performansını değerlendirmek ve optimize etmek için PVsyst simülasyon yazılımının kullanımının önemini vurgulamaktadır. Çalışma, güneş enerjisi sektöründe enerji verimliliğini artırmak ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımını teşvik etmek için önemli bir katkı sunmaktadır.
Dağıtık üretim tesislerinin şebekeye entegrasyonu
İklim değişikliğine karşı küresel ortalama yüzey sıcaklığındaki artışı 2 derece ile sınırlandırmayı, mümkünse 1,5 derecenin altında tutmayı ve bu doğrultuda, bu yüzyılın ortasına kadar sera gazı emisyonlarının sıfırlanmasını hedefleyen Paris İklim Anlaşması kapsamında 2053 yılına kadar net sıfır emisyon hedefinin benimsenmesiyle Türkiye'nin iklim politikasında yeni bir dönem başlamıştır. İklim değişikliğine en büyük etkiye neden olan enerji sektörü fosil yakıtlardan aşamalı olarak çıkması ve tüm kamu kaynaklarını güneş ve rüzgâr başta olmak üzere yenilenebilir enerji yatırımlarına, bunun için gerekli altyapı çalışmalarına ve tüm kesimleri kapsayacak bir şekilde adil bir dönüşüm planlarının yapılması öncelikli konular haline gelmiştir. Ülkemiz bu küresel dönüşüm de iklim dostu temiz tükenmez enerji kaynakları dağıtık üretim tesisleri ile ilgili mevzuatı 2014 yılında yürürlüğe koymuş olup günümüze kadar dağıtık üretim tesisleri hızlı bir ivme kazanarak enerji üretiminde önemli bir rol almaktadır ve bununla ilgili yatırımlar devam etmektedir. Mevcut elektrik dağıtım şebekeleri, enerji üretim kaynaklarının çeşitliliğine bağlı olarak entegrasyonu yapılacak şekilde dizayn edilmemiş olup dağıtım şebekelerinin dizaynında güç akışı tek yönlüdür. Dağıtık üretim tesislerinin devreye girmesi ile mevcut şebekelerimiz tamamen farklı bir yapıya doğru gitmektedir. Giderek artan dağıtık üretim sayısı ile birlikte dağıtım sisteminde gerçekleşecek üretim entegrasyonları mevcut şebeke üzerinde çok önemli etkilere neden olabileceği düşünüldüğünden bu çalışmada dağıtık üretim tesislerinin mevcut olan şebekeye etkilerinin incelenmesi yapılmıştır. Bu incelemeler sonucunda dağıtık üretim tesislerinin sisteme bağlantısı gerçekleştirilirken bağlantı yapılacak yerin ve şebekenin barındırma kapasitesinin en önemli faktörler olduğu görülmüştür. Üretim tüketim dengesi dikkate alınarak yapılan bağlantılarda dağıtık üretim tesisinin gerilimin nominal işletme sınırlarında çalışmasına pozitif etki yaptığı ve gerilim düşümünden kaynaklı ilave yatırımlar yapılmasına ihtiyaç kalmadığı, üretilen enerji yerinde tüketildiği için şebekenin toplam teknik kayıpları 0.48 MW iken DÜ sonrası 0.44 MW' a düşerek sistem kayıplarının azalmasında olumlu etki yaptığı görülmüştür. Ancak üretim tüketim dengesi ve hattın barındırma kapasitesi dikkate alınmadan yapılan bağlantılarda güç kalitesi parametrelerinde olumsuz etkiye neden olduğu görülmüştür. Özellikle gerilimin nominal işletme sınırı olan 31,5 kV' dan DÜ bağlantıları sonrası 31,9 kV' a yükselmesine neden olduğu ve nominal işletme geriliminin üzerinde çalıştığı, hem bara üç faz kısa devre akımına hem de bara üç faz kısa devre gücüne %14-21 katkıda bulunduğu, şebekenin kararlılığının bozulduğu ve bu olumsuzluklar sonucu sistemde kullanılan malzeme ve teçhizatın yıpranması, malzeme ömrünün azalacağı görülmüştür. Yapılan analizler sonucu kapasiteden kaynaklı bu olumsuz etkileri azaltma da enerji depolama tesisinin olumlu katkısı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Rezonans devrelerinin kapasitif sensörlerde kazanç artırımı olarak kullanımı
İnsanoğlunun tarihsel gelişimi endüstriyel devrimlerin ortaya çıknası ve bera- berinde teknolojinin gelişmesiyle devam etmiştir. Bu gelişmeler hala teknolojinin gelişmesiyle sürdürülebilir durumdadır. Bu yeni teknolojiler insan yaşamının her alanında yer alırken sensör teknolojisininde gelişmesine yardımcı olmuştur. Bu tek- nolojinin insan hayatında yer almasının sonucu olarak sensörlerin verimliliği ve güvenilirliği de son derece önem arz etmektedir. Bu durum akıllı sensörlerin haya- tımızın oldukça farklı alanlarında yer almasına neden olmaktadır. Kapasitif sensörler, endüstriyel, tıbbi, otomotiv ve birçok diğer uygulama ala- nında oldukça yoğun kullanılmaktadır. Bu yoğunlukta kullanılmalarının nedeni ka- pasitif sensörlerin sinyal işleme tekniğiyle ilgili olmasıdır. Sinyal işleme tekniğinin söz konusu olduğu durumda kapasitif sensörlerin ölçüm aralığını ve ve hassasiye- tini artırmak için rezonans devreler önemli bir yere sahiptir. Bir kapasitif sensörün çıkış sinyalini bir bobine bağlı olarak rezonans devrelerin kullanılması ile sinyal güçlendirilebilirken sinyalin hassasiyeti artırılabilmektedir. Sensörlerin ölçüm ara- lıklarının artırılması ise rezonans devrelerle sağlanabilir. Sensörlerin ölçüm aralığı sensör kapasitansına bağlı olarak sınırlandırılabilmektedir. Böylelikle rezonans dev- reler kullanılarak ölçüm aralığı genişletilebilir ve kazanım sağlanabilir. Rezonans frekansı sensörün kapasitans değerine bağlı olduğundan sensörün veya sensörün kapasitans değerinin değiştirilmesi durumunda devrenin yeniden ayarlan- ması gerekmektedir. Devreler seri rezonans durumunda kısa devre, paralel rezo- nansta açık devre gibi davranmaktadırlar. Seri bağlı olan bobin ve kondansatör devresi kısa devre görevi gördüğünden aktif olan devre kazanç üretememektedir.Düşük kapasitör ölçümü endüstriyel sensörlerde görülebilen bir durumdur. Ölçüm devrelerinde de ölçülen küçük kapasitöre yakın küçük kapasitörler kullanılabilir. Düşük kapasitans değerlerine sahip olan kapasitif elektrotları okumak için çok dü- şük kapasitörlerin kullanımında çeşitli problemler yaşanmaktadır. Bu problemler genellikle baskı devreden, lehimlemelerden ve komponentten kaynaklanmaktadır. Bu tezde; endüstride kullanılabilecek olan rezonans devrenin kapasitif sensörde kazanç artırımını sağlayacak bir devre tasarımı yapılmıştır. Bu tasarımın amacı rezonans devrelerde farklı kapasitörler kullanarak kazanç elde etmedir. Bu durum için tasarlanan devrede düşük değerde bir kapasitör kullanılarak opamp girişinde bulunan kapasitör elektrot kapasitörü olarak kullanılmıştır. Tasarlanan devreden rezonans kazanç elde edilmesi için devrede kullanılan diğer kapasitörler devre giri- şinde bulunan kapasitörün on katı büyüklüğünde seçilmiştir. Kazanç elde edilmek üzere dört tip devre tasarlanmıştır. İlk iki tasarım kazanç artırımı konusunda fay- dalı olmadığından tercih edilmezken üçüncü tip devre osilasyon yapmasından dolayı tercih edilmemiştir. Dördüncü tip devre beklenen kazanç artırımını tüm testlerde istenilen düzeyde verdiğinden üzerinde çalışılmıştır. Tasarlanan devre karışık bir devre filtresi olup kapasitör, bobin, direnç ve opanmp bulunmaktadır. Opamp için yüksek frekansları geçiren LF351 opampı kullanılmıştır.
Uzaktan etkileşimli kara aracı için engelden kaçış ve otonom yönlendirme kontrolünün bulanık mantık ile gerçekleştirilmesi
Otonom kontrol uygulamalarının gittikçe yaygınlaştığı günümüzde, yaşanan hızlı teknolojik gelişmelerden geleneksel kara araçları da önemli ölçüde etkilenmiştir. Otonom araçların kendilerini geleneksel araçlardan ayıran yeteneği, belirlenen hedefe insan müdahalesi olmadan ilerleyebilmeleridir. Otonom bir araç bulunduğu konumu referans alarak, ulaşması gereken hedef noktasına nasıl ulaşabileceğini belirleyebilir. Bu amaçla öncelikle hangi yöne doğru hareket etmesi gerektiğine karar verir, ardından önüne çıkan engelleri algılayıp aşarak ulaşması gereken konuma varır. Bu tez çalışmasında, üzerine ultrasonik sensörler yerleştirilerek prototip tasarımı yapılan kara aracı için yön tayini ve engelden kaçma görevlerinin yerine getirilmesine yönelik otonom kontrol uygulaması gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen deneysel çalışmada, araç direksiyon sisteminde tank paleti yerine geleneksel direksiyon sistemi kullanılması tercih edilmiştir. Direksiyon hareket kontrolü için servo motordan faydalanılmıştır. Araca hareket vermek için ise düşük hızlı yüksek torklu doğru akım motoru kullanılmıştır. Araç üzerinde kontrol ünitesi olarak Arduino Mega Programlama kartı bulunmaktadır. Ayrıca yön tayini için IMU sensör modülü ve konum bilgisi okuma için GPS modülü yer almaktadır. Otonom araç kontrolü için dört farklı senaryo üzerinde test çalışmaları yapılmış olup, elde edilen sonuçlar hedeflenen konuma ulaşmak için uygulanan yön tespit ve engelden kaçma algoritmalarının benzer amaçlı gerçek hayat senaryolarında uygulanabileceğini göstermiştir.
Temel veri madenciliği algoritmalarının başarımlarının endokrin veri seti üzerinde karşılaştırılması
Gelişen teknoloji olanaklarının artması ile birlikte, birçok alanda veri depolanmaktadır. Elde edilen verilerden yol çıkılarak, anlamlı, yorumlanabilir ve insanlığın faydasına yönelik kullanılabilmesi için veri analiz yöntemlerine ve çözümlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte tıp alanında da büyük ve karmaşık veri tabanları oluşmaktadır. Veri madenciliği yöntemleri ile bu karmaşık veri tabanları içerisinden anlamlı verileri tespit etmek; bir altyapı oluşturmak, problemi tespit etmek, problemi çözmek veya bir hastalık teşhisinde daha hızlı ve çeşitli bakış açısı kazandırmaktadır. Bu tez çalışmasında Pamukkale Üniversitesi Hastanesi İç Hastalıkları Polikliniğine başvurmuş hastaların kan testleri bilgilerini içeren veri seti ele alınarak hasta profili belirlenmeye çalışılmıştır. Üzerine çalışılan hastalıklardan birine sahip olduğu bilinen bir kişinin, çalışılan diğer üç hastalık ile ilişkisi incelenmiş ve bu dört hastalık arasındaki ilişkinin gelecekte oluşabilecek rahatsızlıkların ön teşhisinde kullanılabileceği düşünülmüştür. Ayrıca çalışmada kullanılan Apriori, ECLAT, FP-Tree ve H-Mine algoritmaların veri seti üzerindeki performansları incelenmiş ve birbirleri arasında performans farkları değerlendirilmiştir.
FTFN ve INIC tabanlı yüzen simülatör devresi tasarımı, benzetimleri ve deneyleri
Bu tezde, bir pozitif dört terminalli yüzen nülor (PFTFN) ve iki tane akım negatif empedans çeviricisi (INIC) kullanılarak yüzen (iki ucu açık) kayıpsız bir simülatör tasarlanmıştır. Önerilen devrede pasif eleman seçimlerine bağlı olarak yüzen bobin simülatörü (SFI) devresi ve yüzen frekansa bağımlı negatif direnç (FDNR) devresi elde edilebilmektedir. Tasarlanan devrenin teorik analizleri PFTFN ve INIC aktif blok yapılarının ideal ve ideal olmayan durumları için yapılmıştır. Bu devre, minimum sayıda pasif eleman içermektedir. Önerilen devrenin pasif elemanları, herhangi bir eşleştirmeye ihtiyaç duymamaktadır. Fakat, tüm pasif elemanlar yüzen olarak seçilmiştir. Elde edilen SFI devresinin benzetimleri ve deneyleri yapılmıştır. Ayrıca, elde edilen kayıpsız SFI devresi, uygulama olarak ikinci dereceden alçak geçiren, yüksek geçiren (HP), bant geçiren ve çentik süzgeç devrelerinde test edilmiştir. Süzgeç uygulama devrelerinin hem benzetimleri hem de deneyleri yapılmıştır. Elde edilen yüzen FDNR devresinin ve FDNR devresinin kullanıldığı HP süzgeç uygulamasının benzetimleri yapılmıştır. Yapılan tüm benzetimlerde 0.18 µm TSMC CMOS teknoloji parametreleri kullanılmıştır. Benzetimler, SPICE programı aracılığı ile yapılmıştır. Yapılan tüm deneylerde, SFI devresinde kullanılan aktif blok yapılarının yerine AD844'ler kullanılmıştır.
Su altı otonom araçlarda navigasyon ve yol planlama çözümleri
Teknolojinin hızlı ilerlemesi, insansız su altı sistemlerine olan ilgiyi artırmıştır. Bu sistemler, keşif, gözlem ve su altı operasyonları gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Ancak, su altındaki konum belirleme işlemi, hava ve kara sistemlerinde yaygın olarak kullanılan GPS teknolojisi ile mümkün değildir. Bu ihtiyaca cevap olarak geliştirilen insansız su altı araçları, konumlarını belirlemek için akustik yöntemler veya su yüzeyindeki istasyonlardan alınan GPS referansları ile su altı sensörleri kullanarak çalışırlar. Açık denizlerde yapılan konumlandırma çözümleri oldukça pahalı sistemlerdir. Kapalı bir alan içinde bu tarz sistemler yerine daha uygulanabilir yöntemler yapılması gerekmektedir. Bu çalışma, iki aşamalı bir süreci içermektedir. İlk aşamada, su altı aracı bir kapalı havuz ortamına bırakılır ve üzerinde bulunan 360 derece tarama sonarı ile çevresini tarar. Elde edilen tarama verileri, K-means algoritması kullanılarak sınıflandırılır ve köşe bulma yöntemi ile aracın havuz içindeki konumu belirlenir. Daha sonra, aracın üzerinde bulunan mesafe sensörü verileri, makine öğrenme algoritmaları kullanılarak modellenir. Yapılan modellemede, Doğrusal Regresyon, KNN, Karar Ağacı ve Rastgele Orman algoritmaları arasında en iyi sonuçları Rastgele Orman algoritması verir. Bu modelle, su altı aracının hareketi sırasında kat ettiği mesafe tahmin edilebilmektedir.
S ve C bandları için ayarlanabilir dielektrik tabanda bütünleşmiş dalga kılavuzu (DBD) balun filtre tasarımı
Bu tezde balun devre için S ve C bandında mikroşerit çok modlu band geçiren filtre tasarımları, dielektrik tabanda bütünleşmiş (DBD) band geçiren filtre devreleri ve DBD balun filtre devre tasarımları ve uygulamaları sunulmaktadır. Filtre tasarım ve analizlerinde kuplaj matrisi sentezi ve çift-tek mod empedans analizi yöntemleri kullanılmaktadır. Çok modlu çift bandlı mikroşerit band geçiren filtre devresi için kare yama rezonatör ve kare halka rezonatör kullanılmıştır. Yama rezonatör yerine, halka rezonatör kullanılarak tasarlanan filtrenin boyut açısından daha avantajlı olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, her iki filtre devresinde rezönatörlerin yerleşimlerine bağlı olarak iki türde filtreleme karakteristiği (lineer ve kuasi-eliptik) elde edilebileceği gösterilmiştir. Son yıllarda mikrodalga devre tasarımında yaygın olarak kullanılan dielektrik tabanda bütünleşmiş dalga kılavuzu yapısı ve özellikleri detaylı olarak anlatılmıştır. Tezin nihai hedeflerinden olan ayarlanabilir DBD balun filtre devresi için kare DBD rezonatörü önerilmiştir. DBD rezonatörde mod uyarımını sağlamak için rezonatörün dört köşesinin herhangi birinde toprak düzleme geçiş iletkeni (via) kullanılmıştır. Pertürbasyon için kullanılan bu vianın konumuna bağlı olarak iki türde filtreleme karakteristiği (lineer ve kuasi-eliptik) elde edilebileceği gösterilmiştir. Ayrıca tasarlanan filtrede kuplaj için giriş ve çıkışta kullanılan yarıkların boyutlarının farklı alınması suretiyle iletim sıfırlarının kontrol edilebildildiği gösterilmiştir. Lineer ve kuasi-eliptik karakteristeki filtre devrelerinin teorik cevaplarını ortaya koymak için kuplaj matrisi sentezi yöntemi kullanılmıştır. Önerilen DBD rezonatöre dayalı olarak DBD balun filtre devresi tasarlanmıştır. DBD balun devresinde de DBD filtrede olduğu gibi iletim sıfırları kontrol edilebilmektedir. Ayrıca, DBD balun filtre devresinde köşelerden açılan yarıklara varaktör diyot yerleştirilerek S ve C bandı bölgesinde merkez frekansın ayarlanabildiği gösterilmiştir. Filtre devreleri, önerilen tasarımların geçerliliğini göstermek için imal edilip ölçümleri gerçekleştirilmiş, ölçüm sonuçlarının teorik ve simülasyon sonuçları ile uyumlu oldukları gözlenmiştir. Önerilen devreler 5G teknolojisinde 6 GHz altındaki frekans bölgelerini kapsayan uygulamalarda kullanıma uygundur.
5G uyumlu 6GHz altı IoT uygulamaları için düzlemsel güç bölücü tasarımı
Bu tez çalışmasında; geleneksel Wilkinson güç bölücü devrelerinin boyutlarını küçültmek amacıyla; çeyrek dalga boyu iletim hatları yerine bu hatlar üzerinde dar yarıklar açılması veya menderes biçimi kazandırılması suretiyle oluşturulan indüktif yüklü yavaş dalgalı iletim hatları kullanılarak 2, 4 ve 8 yollu Wilkinson güç bölücüler tasarlanmıştır. Ayrıca, giriş/çıkış kapılarının ve menderes biçimli iletim hatlarının farklı konfigürasyonlarda yerleştirilmesiyle elde edilen farklı güç bölme oranlarına sahip yeni Wilkinson güç bölücü konfigürasyonları da tasarlanmıştır. Öncelikle 1/2, 1/4 ve 1/4 güç oranına sahip aynı katman üzerinde özdeş iki adet 3 yollu Wilkinson güç bölücüler geliştirilmiş ve daha sonra çok katmalı uygulama olarak ayrı katmanlar üzerine yerleştirilmiş iletim hatlarının kullanılmasıyla yine aynı güç oranına sahip özdeş iki adet 3 yollu güç bölücü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Çift yüzlü taban malzemesi üzerinde gerçekleştirilen iki katmanlı uygulamalar, farklı katmanlarda birbirinden bağımsız giriş ve çıkış kapılarına sahip ortak toprak düzlemli güç bölücüler iki farklı devre olarak oldukça kompakt boyuta sahip olduklarından yaklaşık 1/2 oranında bir minyatürizasyon elde edilmiştir. Bir sonraki tasarım adımında bir başka çok katmanlı uygulama örneği olarak bir katmanda 1/2 ve 1/4 diğer katmanda ise 1/8, 1/16 ve 1/16 güç oranlarına sahip olan bir adet 5 yollu Wilkinson güç bölücü tasarlanmıştır. Önerilen yeni tip Wilkinson güç bölücüler, hem farklı giriş/çıkış güç oranlarına hem de farklı kapı düzenlemelerine ihtiyaç duyan anten dizilerinde hem beslemelerde hem de arzu edilen bir frekans bandında filtreleme işlevinde kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Güç bölücü tasarımlarıyla ilgili yapılan çalışmalarda; öncelikle çalışma frekans bandı belirlenmiş ve ikinci olarak gerekli minyatürizasyon ve empedans değerleri yavaş-dalga etkisiyle ilişkilendirilerek teorik olarak hesaplanmıştır. Üçüncü aşamada, Tam-Dalga Elektromanyetik Simülatör ile en iyi performansa sahip güç bölücüler tespit edilip son aşamada deneysel çalışmalar kapsamında devreler imal edilerek performans ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen tüm devreler yaklaşık 2 GHz merkez frekansına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Teorik, ölçüm ve simülasyon sonuçlarında oldukça iyi bir uyum sağlanmıştır. Deneysel çalışmalarda, araya girme ve yansıma kayıpları, giriş ve çıkışlar kapıları arasındaki izolasyon ile çıkış kapılarının arasındaki genlik farkı performansları ölçülmüştür. Sonuç olarak tasarlanan Wilkinson güç bölücülerin 5G standartlarına uygun bir şekilde 6 GHz altındaki IoT uygulamalarında kullanılabileceği gözlenmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde iki yönlü DC/DC dönüştürücülü bir diferansiyel güç işleyicisi tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Fotovoltaik sistem, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir enerji üretim sistemidir. Yenilenebilir enerji türleri arasında en hızlı gelişen ve en büyük yatırımları alan enerji kaynağıdır. Fotovoltaik sistemler genellikle bir dizi modülün seri bağlanması ile kullanılır. Bu bağlantı yapısının en büyük dezavantajı uyumsuzluk durumlarıdır. Fotovoltaik modüller arasında kısmi gölgelenme, kirlenme, sıcaklık farkı gibi nedenler ile farklı güçler oluştuğunda çıkış gücünde büyük bir düşüş meydana gelir. Geleneksel bypass diyotları bu sorunu bir miktar çözer ancak tüm gücün çıkışa aktarılmasını sağlayamaz. Diferansiyel güç işleyicisi bu etkiyi azaltmak için yaygın olarak kullanılan bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Ancak, diferansiyel güç işleyicisi mimarilerinin uygulanması sistem maliyeti, güvenilirlik, kontrol uygulaması ve modülerlik gibi zorlukları beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, iki yönlü flyback dönüştürücüler kullanan düşük maliyetli ve modüler bir diferansiyel güç işleyicisi mimarisi üzerinde yürütülen basitleştirilmiş bir gerilim eşitleme algoritması önerilmektedir. Özellikle, hafif ve orta dereceli uyumsuzluk koşulları altında, fotovoltaik sisteminin çıkış gücü, bypass diyotlu geleneksel dizi konfigürasyonuna kıyasla önemli bir artış göstermektedir. Sistem performansını optimize etmek için gerilim eşitleme algoritmasına uyarlanmış bir metodoloji önerilmiş ve genel verimliliği artırırken işlenen gücü en aza indirmiştir. Önerilen çözümler simülasyonlar ve deneyler aracılığıyla kapsamlı testlerden geçirilmiştir. Sonuçlar, kısmi gölgeleme koşulları altında sistem verimliliğinin yaklaşık %90'a ulaştığını doğrulamaktadır.
ICCII tabanlı analog devrelerin tasarımı ve benzetimi
Bu tezde, negatif tipli eviren ikinci kuşak akım taşıyıcı (ICCII-) tabanlı iki devre tasarlanmıştır. Bu devrelerden ilki akım modlu evrensel süzgeç devresidir. Devre tasarımında üç adet ICCII-, iki adet bir ucu topraklı kondansatör, iki adet bir ucu topraklı direnç ve bir adet yüzen direnç bulunmaktadır. Devrenin üç tane akım girişi bulunurken iki adet akım çıkışı bulunmaktadır. Giriş akımlarının tercihlerine göre çıkışlardan; alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren, tüm geçiren ve çentik süzgeç çıkışları elde edilebilmektedir. Tez kapsamında tasarlanan ikinci devre ise dört fazlı osilatör devresidir. Bu devre de aynı şekilde üç adet ICCII-, iki adet bir ucu topraklı kondansatör, iki adet bir ucu topraklı direnç ve bir adet yüzen dirençten oluşmaktadır. İlgili osilasyon şartı sağlanması durumunda aralarındaki faz farkı 90o olan dört adet gerilim çıkışı ve bu çıkışlara ilave bir tane akım çıkışı bulunmaktadır. Devrelerin benzetimleri SPICE programında yapılmıştır. ICCII-'lerin iç yapısında kullanılan MOS transistörler için 0.13 μm IBM CMOS teknoloji parametreleri kullanılmıştır.
Elektrikli araçlar için rejeneratif sürücü tasarımı ve farklı sürüş profillerinde test edilmesi
Günümüz şartlarında ulaşım sektörü açısından harcanan enerji sektör için önemli bir miktara ulaşmış durumdadır. İçten yanmalı motorlar'da (İYM) kullanılan enerji kaynağı genellikle fosil yakıtlardır. Bu yakıtlar çevre kirliliğini arttırmaktadır. Bu araçlarda kullanılan motorların verimliliği elektrikli araçlara (EA) göre daha düşüktür. Son yıllarda EA'lar İYM'lerle kıyaslandığında enerji verimliliği açısından öne çıkmaktadır. Ancak EA'larda menzil açısından az da olsa dezavantajlı olduğu durumlar ortaya çıkmaktadır. Menzil ise EA'larda kullanılan bataryanın enerji kapasitesine ve yeterli sayıda şarj istasyonunun olmasına bağlıdır. Bundan dolayı enerjinin verimli kullanılması ve enerjinin geri kazanımı menzil ve maliyet açısından önem arz etmektedir. EA'larda, gerek boşta seyirde (rampa inişlerdeki gibi), gerek frenleme ile yavaşlama gerekse durmak için yapılan frenlemede disk balatalarında harcanan mekanik geri kazanılması adına araç tahrik motorunun jeneratör modunda çalışmasını sağlayan güç elektroniği tabanlı sürücülerin tasarımı ve kullanımı zorunludur. Bu tez çalışmasında, EA'ların laboratuvar modellemesi yapılmış olup hususen rejeneratif çalışma modunu test edebilmek ve geliştirilen rejeneratif model algoritmasını doğrulamak için rejeneratif modlu bir güç elektroniği sürücüsü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, EA'larda menzil artışına etki eden faktörler incelenmiştir. Bu test platformunda; hafif EA'larda yaygın olarak kullanılan motorlardan biri olan fırçasız doğru akım motoru (FDAM) tercih edilmiş olup araç sürüş profillerinin testi, rejenerasyon bilgilerinin görselleştirilmesi ve grafik tabanlı incelenebilmesi için bir test devresi tasarlanmış olup çeşitli sürüş profillerinde testler gerçekleştirilerek akım, gerilim, devir değerleri veriseti olarak bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Yapılan çalışmalar sonunda tüm sürüş profillerinde rejeneratif modun EA'larda menzili artırdığı anlaşılmıştır.
Denizli ili için farklı zemin ve sicaklik koşullarında çift yüzlü fotovoltaik panellerin performans analizi
Fotovoltaik paneller, güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine çeviren modern ve çevreci bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır. Güneş ışığını emen yarı iletken malzemeler sayesinde, sürdürülebilir enerji üretimi sağlanarak fosil yakıtlara bağımlılık azaltılmaktadır. Güneş enerjisi, sınırsız ve yenilenebilir bir kaynak olmasıyla birlikte, enerji sektöründe hızla önem kazanmaktadır. Fotovoltaik paneller, geniş uygulama alanlarıyla bireysel evlerden büyük enerji santrallerine kadar farklı ölçeklerde kullanılmakta, aynı zamanda enerji maliyetlerini düşürmekte ve karbon salınımını azaltmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, daha verimli ve ekonomik paneller üretilmekte, bu da küresel enerji dönüşümüne katkı sağlamaktadır. Bu çalışma, çift yüzlü PV hücre ve modüllerinin güneş ışığı altında nasıl performans gösterdiğini basit ve ekonomik bir yöntemle ölçmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada, güneş ışınımı değerinin ışık aydınlatma şiddeti ile ölçülmesi hedeflenmektedir. Denizli ili için farklı zemin ve sıcaklık koşullarında çift yüzlü fotovoltaik panellerin performansının detaylı bir analizi gerçekleştirilmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının etkin kullanımının artırılması amacıyla, çift yüzlü fotovoltaik panellerin zemin türüne ve çevresel sıcaklık değişimlerine karşı gösterdiği performansın belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Çift yüzlü PV paneller, her iki yüzeyleri aracılığıyla güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürebilme kapasitesine sahiptir ve bu özellikleriyle geleneksel tek yüzlü panellere kıyasla daha yüksek verimlilik sunarlar. Araştırma kapsamında, Denizli ilinde belirlenen farklı zemin türleri (beyaz çakıl, siyah çakıl, toprak vb.) ve çeşitli sıcaklık koşulları altında çift yüzlü PV panellerin enerji üretim performansları karşılaştırılmıştır. Her zemin türü için panelin albedo etkisi (yüzeyden yansıyan ışık) ve çevresel sıcaklıkların panel verimliliğine etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Bu ölçümler sonucunda çift yüzlü fotovoltaik panel ile yapılan ölçümlerde beyaz çakıl zemin ile siyah çakıl zemin arasında %8,56 fark olduğu tespit edilmiştir.
İHA görüntüleri üzerinde derin öğrenme yaklaşımları kullanılarak yg havai hatların gözlemi ve hata tespiti
Enerji sektörü, sürdürülebilirlik ve güvenilirlik açısından dünyanın en kritik sektörlerinden biridir. Geleneksel yöntemlerle şebeke izleme, bakım ve yenileme karar mekanizmaları karmaşık hale gelmiştir. Bu bağlamda, görüntü işleme süreçleriyle farklı boyutlardaki nesnelerin tespiti ve arızaya neden olabilecek ekipmanların otomatik olarak belirlenmesi kritik önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, makine öğrenmesi aşamasında toplam 588 görüntü YOLOV5 ile eğitildi ve değerlendirme aşamasında 207 adet görüntü ile kesinlik belirlendi. Uygulanan model, izolatör nesneleri tespit ederken daha az yanlış pozitif üreterek daha fazla doğru tespit yapmaktadır. İzolatör sınıfında 0,5 eşiği için mAP değeri 0,702 (% 70,2)'dir. Kırık izolatörlerde 0,5 eşiği için ise mAP 0,507 olup izolatör sınıfına göre daha düşüktür. İzolatör sınıfında yüksek güven oranlarında bile nispeten daha yüksek duyarlılık değerleri görülmekte olup uygulanan modelin izolatör sınıfını tanımakta daha iyi olduğunu göstermektedir. Kırık izolatör sınıfının düşük güven oranlarında duyarlılık değerlerini daha yüksek elde ettiği, fakat güven oranı arttıkça duyarlılığın hızla düştüğü görülmekte olup uygulanan modelin kırık izolatörleri ayırt etmekte daha zorlandığı anlaşılmaktadır. Her iki sınıf birlikte değerlendirildiğinde ortalama performans olarak oldukça başarılı olan 0.96 duyarlılık değeri göstermektedir. Uygulanan model, izolatör sınıfında kırık izolatör sınıfına göre daha iyi performans sergilemektedir. Modelin kırık izolatörleri tespit etmede gösterdiği nispeten düşük değerleri iyileştirmek için veri arttırmak, izolatör çeşitlerini farklı sınıflarda değerlendiren sınıflar oluşturmak gelecekte yapılacak çalışmalar için faydalı olacaktır.
Yapay zeka yöntemlerini kullanarak geçiş üstünlüğüne sahip araçların gerçek zamanlı tespiti
Günümüzde nesne takibi ve tespiti, en çok araştırılan konular arasında yer almaktadır. Bunun nedeni, günlük yaşamda karşılaşılan savunma, güvenlik, tıp, robotik , oto pilot araçlar ve plaka tanıma kullanımlarında kritik öneme sahip olmasıdır. Plaka tanıma, otomatik ve kartlı geçiş sistemlerin artması ile artık araç geçiş noktalarında insan ihtiyacına gerek duyulmamaya başlanmıştır. Bariyer sistemlerin olduğu yerde sadece yetkisi olan araçlar geçişlerini sağlayabilmektedir yetkisi olmayan araçlar ya yetkili bir kişi ile görüşmesi gerekmekte ya da giriş yapamadan geri dönmektedir. Kurum ve kuruluşlarda özel bölgelere araç ile girişlerde bariyerlerden geçebilmeleri için yetki olması gerekmektedir. Başta hastane olmak üzere acil hasta taşıyan kırmızı şeritli ve hasta nakil için kullanılana mavi şeritli ambulansların geçiş yaptığı güzergahlarda sivil araçların girişine izin verilmemektedir. Bunun nedeni, sivil araçların trafik oluşturarak ambulansların gecikmesine yol açmalarıdır. Bu sorunu önlemek için genellikle kollu bariyer tercih edilir. Bu tezin amacı insan kontrolünün olmadığı ve başka sistemler ile kontrol edilen (OGS, KGS, plaka tanıma vb.) noktalardan geçiş yetkisi tanımlanmamış ama geçiş üstünlüğüne sahip araçların yapay zeka yöntemlerini kullanarak gerçek zamanlı tespit edilip, geçiş izinlerinin hızlı bir şekilde verilmesini sağlamaktır. Bunun için nesne tespit algoritmalarında biri olan YOLO algoritmasını kullanarak geçiş üstünlüğüne sahip aracı en kısa sürede ve yüksek oranda tespit edilecek. Araç algılandıktan sonra bariyeri IOT (nesnelerin interneti) kullanarak bariyerin ana sürücüsüne aç sinyali verecek ve geçişini tamamlayacak. Ambulans tespitini yapacak model eğitim için 7216 tane JPG formatında veri setleri kullanıldı. Veri seti %80 eğitim %20 doğrulama için kullanıldı. Eğitim sonucunda mAP50 değeri %98.3 çıkmıştır.
Güncel sezgisel algoritmalarla vektör tabanlı görüntü sıkıştırma
Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle, oluşturulan görüntülerin kalitesi artmaktadır. Kalitesiyle birlikte bu görüntülerin boyutları ve yükleme/indirme süreleri de artmaktadır. Dolayısıyla bu durumda da daha fazla depolamaya ve zamana ihtiyaç vardır. Bu sorunlara çözüm olarak görüntülere çeşitli görüntü sıkıştırma teknikleri uygulanmaktadır. Görüntü sıkıştırma teknikleri, kayıplı görüntü sıkıştırma ve kayıpsız görüntü sıkıştırma olmak üzere ikiye ayrılır. Kayıpsız görüntü sıkıştırma işleminde, görüntü kalitesi mümkün olduğunca değişmez fakat sıkıştırma oranı düşüktür. Kayıplı görüntü sıkıştırma işleminde görüntüde bulunan bazı piksellerin değiştirilmesi sayesinde daha fazla sıkıştırma yapılabilir fakat görüntünün kalitesi orijinaline göre daha düşük olacaktır. Sezgisel algoritmalar, doğada yaşayan herhangi bir canlının yaşamsal faaliyetlerini baz alarak bu faaliyetlerin matematiksel olarak ifade edilmesiyle oluşmuştur. Bu yaşamsal faaliyetlere avlanma, keşif, kovalamaca, gözlemleme gibi faaliyetler örnek verilebilir. Bu çalışmada meyve sineklerinin besin arayışından esinlenilerek oluşturulmuş olan Meyve Sineği Optimizasyon Algoritması, ateş böceklerinin eş seçimlerinden esinlenilmiş olan Ateş Böceği Optimizasyon Algoritması, Kuşların uçuş hareketleri baz alınarak oluşturulmuş olan Parçacık Sürü Optimizasyon Algoritması ve yarasaların avlanma hareketlerinden ilham alınarak oluşturulmuş olan Yarasa Optimizasyon Algoritması incelenmiştir. Güncel bir şekilde kullanılmaya devam eden bu algoritmaların desteği ile literatürde yaygın bir şekilde kullanılmakta olan, çeşitli kontrastlara sahip olan, gri tonlamalı görüntüler üzerinde kayıplı görüntü sıkıştırma işlemi uygulanmıştır. Her algoritmanın çeşitli kontrastlardaki görüntüler üzerindeki performansları incelenip, hangi algoritmanın diğer algoritmalara kıyasla daha iyi sonuç verdiği incelenmiştir.
Performance improvement methods for layered decoding of ldpc codes
Low-density parity-check (LDPC) codes are a special type of linear block codes. Although they were originally invented by R. Gallager in 1960, they have captured the attention of scientific community since its rediscovery in 1996. Due to their excellent correction capability, they have been adopted in many communications and storage systems for forward error correction. Gallager defined an iterative two-phase decoding algorithm referred to as "Belief Propagation" (BP). Much study has been conducted to improve the performance of LDPC decoding. Later, another scheduling, "Turbo Decoding Message Passing" (TDMP) is introduced as an alternative to his standard message passing algorithm. TDMP, also called layered decoding, has the advantage of converging faster than the standard BP because it uses more reliable information to update next set of values. Using layered decoding, it is possible to reduce the number of iterations by 50% without any performance degradation. In this thesis, we present several methods in order to improve layered decoding performance of LDPC codes. Methods proposed have been applied to several LDPC codes with different length and rate. According to our results, the biggest performance improvements are achieved when they are applied to small-length, high-rate codes. In addition to proposed methods, a simulation acceleration platform using OpenMP is also described where parallel decoding is implemented on a real multicore hardware platform, obtaining more than 6x speedup compared to single-core version. Keywords: Low-density parity-check, error correction codes, belief propagation, layered decoding, performance improvement, DSP, parallelization, OpenMP
ECG signal processing techniques by using asp.net application based on gui in Matlab
An electrocardiogram (ECG/EKG) is an electrical recording of the heart and is used as an essential diagnostic tool in the investigation of heart disease, so any defect of heart rate or rhythm, or change in the shape of the QRS complex, is very significant to get an evidence for detecting cardiac arrhythmia. The most of earlier methods of ECG signal analysis for detecting PQRST was based on Digital Signal Processing (DSP) technique, for example Wavelet Transform(WF), Fast Fourier Transform(FFT) and Artificial Neural Networks(ANN). The work in this thesis have proposed a simple and dependable method to detect the P, Q, R, S and T values of an ECG signal normal and abnormal cases. This method is based on determination a mathematical relationship between the highest values (peaks and valleys) of the ECG waveform and time. Second part in the thesis includes using three different digital signals processing techniques for ECG signals are: Digital Filters (FIR and IIR), Wavelet signal processing (Filters Banks technique) and adaptive Filter Signal Processing. The work in this thesis is exemplified through designing a graphical user Interface (GUI) in MATLAB for creating a new software package for revealing of PQRST for both normal and abnormal ECG using a simple mathematical algorithm to get PQRST values, draw these values at the same time and share the package results to website using the ASP .NET application. The proposed software system will be devoted to the purposes of scientific research in the medical and engineering fields together, rather than clinical diagnosis as well as it can be utilized in training for clinicians and engineers working together in the same field which related to heart disease.
Computer simulation and experimental implementation of single phase power inverters regarding output waveforms
Recent rises in electrical energy costs have done alternative energy options more attractive. A device such as solar panel is able to convert photons from the sun into the DC (Direct Current) electric which can be used by the end users. However, there is a problem by using this kind of energy. Our electric grid and most of the house appliances are based on the AC (Alternating Current) electric so the energy achieved by the sun or wind power needs to be converted from DC to AC to be useful. This converting process is done by an electronic device called inverter. Inverters can be found in a wide area of power electronics in the industry. The produced output voltage and frequency at the AC side of an inverter depend on the circuit structure, transformers and applied components. In this thesis, comparative analysis of single phase power inverters regarding their output waveforms was performed. Square wave, modified square wave and true sine wave inverter circuits were designed and analyzed using Proteus Professional package program. This comparison was fulfilled with respect to the circuit configuration, THD (Total Harmonic Distortion) and output efficiency. After simulation results these inverter circuits were realized on PCB (Printed Circuit Board) circuits. Efficiency of the inverters was calculated using Extech true RMS digital multimeter and THD values were measured by means of the Fluke 435 Power Analyzer device. According to the simulation and experimental results, the analyzed square wave inverter circuit has about 55% THD and 45% efficiency due to the circuit structure. The analyzed modified square wave inverter circuit has about 38% THD and 60% efficiency better than square wave inverter. The analyzed true sine wave inverter circuit having with about 10% THD and an efficiency of 75% has the most ideal output signal among the inverter types. Tests on resistive and inductive loads were carried out under laboratory conditions and output signals were observed with the help of Tektronix digital storage oscilloscope. Test results and simulation outcomes were confirmed to each other. It was found out that true sine wave inverter circuit is better and more efficient in many aspects compared to the modified and square wave inverter circuits in spite of their complicated structures and higher costs.
Modelling and design of terahertz photoconductive antennas and photomixers
Modelling and design steps of the photoconductive antennas in pulsed system and photomixers were described and explained in detail.
Opical power distribution and OFDM/OFDMA modulation for visible light communication
High speed data transmission has become very important in recent years due to increasing data rates. To achieve this high rate data transmission, wireless communication has been a vital solution. Visible light communication (VLC) not only offers high data rates but also reduces the health problems resulted from electromagnetic radiations. In VLC systems, white LEDs are used because of their double-purpose usage; data transmission and illumination. The focus of this study is two-fold; optical power distribution and OFDM/OFDMA modulation and these studies are performed for visible light communication. First of all, optical power distribution is considered. In order to examine the effects of the optical power distribution, four different layouts, which are designed by locating LEDs on the ceiling, are constructed. Performances of these four layouts are investigated by considering some important parameters such as received minimum and maximum optical powers, number of dead zones, and degree of uniformity. Layout 2 gives the best results among them. Then, half-angle illumination and distance between receiver and transmitter are changed for Layout 2 in order to see the effects of those parameters. For the second part of the study, 64-QAM OFDM and 64-QAM OFDMA systems are constructed using simulation software. Bit-error rate (BER) performance of these two systems are examined for different optical signal-to-noise ratio (OSNR) values. Results show that these systems can be used for visible light communication. Apart from BER performance, eye diagrams and constellation diagrams also support that these systems are suitable for visible light communication. Finally, BER performance of four layouts are investigated by setting received optical power to their received minimum optical powers. Layout 2 gives again best results among four layouts.
Experimental study of brillouin frequency shift on classical and modern botda, botdr setups
Brillouin scattering has many applications in optics. This thesis study is observing the effects of various optical elements and environmental factors Brillouin gain spectrum and frequency shift on different optical configurations. Methods to improve Brillouin readings in classical and modern BOTDA/BOTDR configurations are proposed. Effects of EDFA power on Brillouin gain spectrum are observed on a BOTDA setup with single mode fiber as FUT. Comparisons with respect to optical Rayleigh power are done. EDFA power interval for sufficient Brillouin gain is obtained. Then, effects of step increments of ambient temperature on Brillouin frequency shift are observed on a BOTDR setup with single mode fiber as FUT. The relation between temperature and Brillouin frequency shift is obtained. In addition, effects of test fiber length on Brillouin gain spectrum are observed on the BOTDR setup. The direct relation in between Brillouin power and fiber length is observed. Furthermore, different length and brand fiber cables are connected back to back and their Brillouin frequency shifts are observed. Brillouin gain spectrum for fiber very short fibers (40m) is obtained.
Design and modelling of terahertz phase shifters using corrugated planar goubau lines
In this thesis, design of terahertz phase shifters is aimed. The electromagnetic wave propagation through a corrugated surface waveguide, namely domino plasmons, is analyzed in terms of surface plasmons. Drude model and Drude-Lorentz model are utilized in analysis and simulations of the propagation of the electromagnetic wave along domino plasmons in addition to transmission band estimation and simulations of domino plasmons. Transitions from coplanar waveguide and rectangular waveguide to corrugated planar Goubau lines are also investigated. A new type of waveguide is invented during investigation of the transition from rectangular waveguide to corrugated planar Goubau lines. Moreover, the effective dielectric constant of corrugated planar Goubau lines is modeled at either X-band and terahertz band. Two different design approach of eleven different phase shifters at 250, 275, and 300 GHz are presented. Finally, since this thesis work be expanded by addition of MEMS switches, the realization and optimization of various MEMS fabrication techniques are summarized
Novel merging based height-balanced histogram computation for big data
The amount of data generated and stored in cloud systems has been increasing exponentially. The examples of data include user generated data, machine generated data as well as data crawled from the Internet. There have been several frameworks with proven efficiency to store and process the petabyte scale data such as Apache Hadoop ecosystem tools, and several NoSQL frameworks. These systems have been widely used in industry and thus are subject to several research. The proposed data processing techniques should be compatible with the above frameworks in order to be practical. One of the key data operations is deriving equi-depth histograms as they are crucial in understanding the statistical properties of the underlying data with many applications including query optimization.In this thesis, we focus on approximate equi-depth histogram construction for big data and propose a novel merge based histogram construction method with a histogram processing framework which constructs an equi-depth histogram for a given time interval. The proposed method constructs approximate equi-depth histograms by merging exact equi-depth histograms of partitioned data by guaranteeing a maximum error bound on the number of items in a bucket (bucket size) as well as any range on the histogram. We also test Apache Pig User Define Functions of this proposed method in this thesis.
Mesane karsinomunun bilgisayar temelli derecelendirilmesi
Cancer is one of the most important diseases that ends up with loosing lives, despite many new improvements in medicine. Cancer, which has more than a hundred species, causes uncontrolled division and multiplication of cells and abnormalities in cell shape due to the damage in DNA. The early diagnosis and prognosis of cancer has great importance and will help to reduce loss of lives from this disease. Although many methods are used in the diagnosis and prognosis of cancer, the most effective method is to examine the obtained tissue sample under the microscope by the pathologist after various procedures have been applied. At this stage, pathologists diagnose the cancer by examining the structural properties of the cells. Recently, image processing techniques have been applied to obtained pathological images as well as in other fields of medicine. By using these techniques, the cell locations in pathological images can be determined and the cell characteristics can be extracted from the determined cell locations. In this thesis, visualization of the pathological bladder data is performed and the area can be cropped from these images. An algorithm is designed to determine whether the case is at high grade bladder cancer or low grade bladder cancer using the structural features of the cell nucleus in the region specified by these images. Computer Assisted Diagnosis (CAD) is a system, which is developed to help doctors to diagnose the disease and to decide on the treatment method to be applied. For this purpose, a graphical user interface (GUI) was designed by using the MATLAB software. With the help of the extracted features, it can be decided that loaded sample of the bladder is at high grade or low grade. As a result, developed software allows easy and accurate detection of bladder cancer. As a future work, another study may be performed to identify types of the bladder cancer.
Iris detection using hybrid models
Face and iris detection are great of interests to researchers in the field of video processing and computer vision. In recent years, great advances in robotics and artificial intelligence have further increased the importance of face recognition and iris detection. In this study, iris of the human eye is detected through hybrid models. These models first detect the face, then the eyes, and finally the iris. Two classifiers, the Artificial Neural Network (ANN) and the Decision Tree (DT), are trained to distinguish face images from other. They are also used to extract face images using the sliding window technique. After extracting the face from the given image, the same steps are applied to detect the eyes from the face. It has been observed that the ANN performs better than the DT with respect to detection rate of faces and eyes. The eyes that are finally detected are used to find circles that indicate the iris. Two methods are discussed to detect the iris: Hough Transform (HT) and the mean of gradients (MoG). In comparison with HT, MoG yields higher detection rate.
Design and development of a novel photovoltaic system with reflectors and a sun tracker
In this thesis study, as a new method, design and development of a double surface photovoltaic system with reflection property was aimed. In the direction of this purpose, the thesis study was completed within three stages as design, development, and performance measurements. The double surface panel system was designed completely as the first stage of the thesis study. A single axis sun tracking system, a reflector system for the back panel, two solar panels placed back to back, and suitable platforms were planned. In the development stage, two opto-electronically controlled reflectors with the ability to rotate around their own axes were used to illuminate the back solar panel. Thus, the system was optimized in the way that equal amount of light fluxes irradiates the front and back panels. The system was supported by the optoelectronic based single axis sun tracker to increase working performance. Measurements of the developed system were done in laboratory settings and on open field as real time. The results showed that the back solar panel produces sufficient amount of electricity and the system works under proper angular conditions. It is concluded that the system developed as a prototype might be used in industrial applications.
Fotovoltaik termal (FV/T) ve bina entegreli FV/T (BIPV/T) sistemlerde akışkan kullanımının elektriksel karakteristik üzerine etkisinin incelenmesi
Foto Voltaik sistemler, üzerlerine düşen güneş ışımasının %15-25'lik kısmını elektrik enerjisine çevirebilirler. FotoVoltaik paneller yarı iletken teknolojisiyle üretilen elemanlardır ve akım/voltaj (I/V) karakteristikleri doğrusal değildir. Bunun yanında I/V karakteristikleri sıcaklıkla da değişmektedir. Panelin soğutulması panelin elektriksel verimliliği açısından önem arz etmektedir. FV paneli hem termal hem de elektriksel bir kaynak olarak kullanmak verimin arttırılması için sık kullanılan bir yöntemdir. Burada amaç, ısınan panelin üzerinden ısıl enerjiyi uzaklaştırarak elektriksel karakteristiği iyileştirmek ve bunun yanında panelden ısıl enerji elde etmektir. Bu amaçla FV/T (Foto Voltaic Thermal) paneller kullanılmaktadır. FV/T panellerin bina yüzeyine entegre edilmesi amacıyla üretilen çeşitlerine ise BEFV/T (Building Integrated FV/T) ismi verilmektedir. BEFV/T ile binaların güneş gören yüzeyleri kaplanarak binaların izolasyonu sağlandığı gibi elektrik ve ısıl enerji de elde edilmektedir. BEFV/T sistemlerin içerisinden panelin soğutulması amacıyla hava ve/veya su gibi akışkanlar geçirilmektedir. Panel üzerindeki ısı enerjisi ile bu akışkanın sıcaklığı yükselmektedir. Yüksek sıcaklıklı akışkan (su veya hava) binanın sıcak su ve sıcak hava ihtiyacı için kullanılmakta böylece hem panel soğutulmakta hem de bina ısıtılmaktadır. Tez sonucunda literatürde bulunmayan kapalı çevrim kontrole sahip BEFV/T panel uygulaması ile konvansiyonel BEFV/T ye göre elektriksel ve termal verim artışı hedeflenmiştir.
Görünür ışık haberleşme sistemlerinde eşik değeri tahmin yöntemlerinin performans analizi
Görünür Işık Haberleşme (VLC: Visible Light Communication) sistemlerinde modülatör ve demodülatör tasarımı; hata performansı, bant genişliği verimliliği, güç verimliliği gibi özellikleri etkilediğinden dolayı çok önemli konulardan birisidir. Ortamdaki yapay ışık şiddetinin değiştiği ya da alıcı-verici arası mesafenin değiştiği sistemler, eşik değeri kullanan modülasyon tekniklerinin hata performansını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle geleneksel yönteme göre değişken sistemler için her duruma göre ayrı bir eşik değeri belirlenmelidir ve bu durum pratik uygulamalarda imkansızdır. Bu çalışmada hata performansını olumsuz etkileyecek durumları gidermek için Dijital Darbe Aralık Modülasyonu (DPIM: Digital Pulse Interval Modulation) tekniğinde eşik değer tahmin yöntemleri geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemler sayesinde eşik değer, değişen koşullara göre yazılımsal olarak güncellenmektedir. Bu durum önerilen yöntemin geleneksel yönteme göre en büyük avantajıdır. Geliştirilen yöntemlerin değişen koşullarda performans analizi yapılmıştır. Benzetim çalışmalarında önerilen sistem ile geleneksel sistemin Sembol Hata Oranları (SER: Slot Error Ratio) karşılaştırılmıştır. Benzetim çalışmaları MATLAB programında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan, önerilen yöntemlerin geleneksel yönteme çok yakın, eşik değeri sabit olan sisteme göre de oldukça iyi bir SER performansı sergilediği görülmüştür.
Öznitelik seçimi temelli geleneksel ve modern makine öğrenmesi yöntemleri ile yenilenebilir enerji üretim tahminci model parametrelerinin optimizasyonu ve karşılaştırmalı analizi
Bu tezde, Türkiye'nin güneş radyasyonu açısında en potansiyelli bölgesi olan Akdeniz bölgesinin doğusunda Çukurova'da bulunan Adana, Osmaniye ve Mersin illerinin güneş radyasyonu tahmini gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Nasa-Power platformundan alınan 01/01/2011-01/01/2021 tarihleri arasındaki 10 yılı kapsayan güneş radyasyonu, rüzgar hızı, basınç, nem, yağış, hava açıklığı indeksi, sıcaklık, maximum sıcaklık, minimum sıcaklık, çiğlenme noktası parametreleri kullanılmıştır. Önce Adana ili verileri üzerinde öznitelik seçim metotları uygulanarak geleneksel ve modern makine öğrenmelerine giriş parametresi olarak verilecek öznitelikler elde edilmiştir. Öznitelik seçim metotlarında Pearson Korelasyon Katsayısı, Karşılık Bilgi, Ardışık İleri Yönde Kayan Seçim, Lasso Regresyonu kullanılmıştır. Adana ili verilerinde optimize edilen giriş parametreleri Osmaniye ve Mersin illeri tahmin işleminde de kullanılmıştır. Giriş parametrelerini kullanan tahminci modeller tahmin işlemini gerçekleştirmiş ve elde ettiği sonuçlar karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Karşılaştırma metrikleri olarak RMSE, MAE ve R2 kullanılmıştır. Makine öğrenmesi yöntemlerinden Destek Vektör Regresyonu, Aşırı Gradyan Arttırma, Hafif Gradyan Arttırma, Yapay Sinir Ağları ve Uzun Kısa Süreli Bellek algoritmaları bu çalışmada kullanılmıştır.
RFID etiketlerinin hafıza alanının verimli kullanımı için yeni bir kodlama algoritmasının geliştirilmesi ve uygulamalı başarım analizi
RFID, nesnelerin otomatik tespiti ve izlenmesi için kullanılan kablosuz bir tanımlama teknolojisidir. Bu teknolojinin çalışması, RFID etiketinde depolanan verilerin radyo frekansı sinyalleri aracılığıyla okuyucu tarafından okunmasını, ardından verilerin denetleyici tarafından anlamlandırılarak belirlenmiş işlemlerin gerçekleştirilmesi şeklinde özetlenebilir. RFID teknolojileri perakende, lojistik, sağlık, hayvancılık, eğitim, güvenlik, ödeme ve üyelik sistemleri gibi birçok farklı alanda kullanılmaktadır. RFID etiketlerin temel tasarım özellikleri olan küçük fiziksel boyutları, düşük enerji tüketimi ve maliyet-etkin üretiminden dolayı etiketlerin sınırlı hafıza kapasitesine sahip olmaları sonucunu ortaya çıkarmaktadır. Bu çalışmada STM32F407VGT6 mikrodenetleyicisi üzerinde veri sıkıştırma ve açma işlemleri gerçekleştirilmiştir. RC522 modülü ile etikete sıkıştırılmış veri yazılmış, daha sonra bu veri etiketten okunup açma işlemi sonrası orijinal veri dizisi elde edilmiştir. Test için kullanılan veri dizileri Calgary külliyatı içerisinde bulunan metin dosyaları içerisinden rastgele seçilmiştir. Başarım karşılaştırması için tasarruf oranı, sıkıştırma-açma süresi, etikete yazma-okuma süresi, BPC ve entropi ölçütleri kullanılmıştır. Sıkıştırma için Huffman kodlama, Shannon-Fano kodlama ve geliştirilen Taban-32 kodlama kullanılmıştır. Sonuçlar Huffman kodlamanın ortalama tasarruf oranına göre %36,27 ile en yüksek başarımı sağladığı göstermektedir. Taban-32 kodlama, ortalama sıkıştırma-açma sürelerinde en iyi başarımı göstererek sıkıştırma işlemini 655,37 ms, açma işlemini ise 130,53 ms'de tamamlamıştır. En düşük ortalama BPC değerini 5,10 ile Huffman kodlaması verirken, Shannon-Fano kodlaması ise 5,14 ile buna çok yakın bir sonuç vermiştir. RFID etikete veriyi yazma ve okuma sürelerinde tasarruf oranına paralel olarak en iyi sonuç Huffman kodlama ile alınmıştır.