3,478
Archived Theses
2
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
OSOS'un elektrik kayıp/kaçak oranlarının azaltılmasına yönelik etkisi: Siirt ili Çal ve Dumlupınar mahalleleri örneği
Bu tez çalışmasında, elektrik kayıp ve kaçak oranlarının düşürülmesi amacıyla geliştirilen Otomatik Sayaç Okuma Sistemi (OSOS) yönteminin elektrik kayıp/kaçak işlemlerinin tespiti, takibi ve önlenmesine yönelik etkileri araştırılmıştır. OSOS sistemi genel olarak haberleşmeyi sağlayan modem ve GSM hatları, ölçü sayacı ve ara bağlantı kabloları ile kullanılmaktadır. Sisteminin temel amacı, uzaktan abonelerin sayaçlarını okumak, kayıp kaçak oranını tespit etmek veya tespit edilmesine yardımcı olmak ve abonelerin günlük tüketimlerinin takip edilmesini sağlamaktır. Yöntemin etkinliğini görebilmek amacıyla Siirt ili sınırlarında normal koşullarda kayıp/kaçak oranlarının yüksek olduğu Çal ve Dumlupınar Mahalleleri pilot mahalleler olarak belirlenmiş ve çalışmalar bu sahalarda fiilen yürütülerek gerekli veriler alınmıştır. Alınan bu veriler grafiksel olarak değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Yapılan değerlendirmeler neticesinde, geliştirilen yöntemin kayıp ve kaçak oranlarının düşürülmesinde ortalama % 86 gibi yüksek oranda etkili olduğu görülmüştür. Bu yöntemin abone tahsilat verimine yaklaşık olarak % 45 civarında bir olumlu etki gösterdiği sonucuna varılmıştır.
Eksenel akılı nüvesiz SMSG demagnetizasyon arızasının tespiti
Yüksek güç yoğunluğuna sahip eksenel akılı sabit mıknatıslı senkron generator (SMSG) rüzgâr türbinlerinde, elektrik üretim tesisleri gibi geniş bir alanda kullanılmaktadır. Eksenel akılı nüvesiz SMSG meydana gelen mıknatıslanma arizaların önceden tespit edilmesi son derece önemlidir. Bu makinalarda arıza oluşması çalışmasını olumsuz etkileyecektir. Bu arızaların işletmeye hem çok maliyetli hem de telafisi olmayan durumlara da yol açabilir. Bu çalışmada eksenel akılı nüvesiz SMSG'de meydana gelen demagnetizasyon arıza tespitinin yapılması için yeni bir yöntem önerilmektedir. Önerilen bu yöntem literatürde kullanılan geleneksel yöntemlerden farklıdır. Bu çalışmada önerilen özgün bir yöntem olan yeni bir doku analiz tabanlı öznitelik çıkarmadır. Geleneksel yöntemlerde kullanılan frekans spektrum analizi, zaman frekans analizi ve Motor akım imza analizi (MCSA) yöntemleri yerine de kullanılacak bir yöntem olduğu ortaya koyulmuştur. Eksenel akılı nüvesiz SMSG hem sağlıklı hem de arızalı akım ve gerilim sinyalleri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak alınmıştır. Ayrıca arızalı sinyaller %3 ve %6 demagnetizasyon arızasına oluşturulup akım ve gerilim sinyalleri alınmıştır. Bu tez çalışmasında arıza tespiti, için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Elde edilen sinyaller belirli boyutlarda görüntülere dönüştürülmüştür. Daha sonra bu görüntülere dokusal bir analiz yöntemi olan yerel ikili örüntüler (YİÖ) uygulanmıştır. Görüntülere YİÖ uygulandıktan sonra oluşan yeni görüntülerin histogramları öznitelik vektörü olarak makine öğrenmesi tekniklerinden k-NN verilmiştir. Önerilen yaklaşımın doğruluğunu test etmek için farklı senaryolarda (farklı yük ve hız durumlarına farklı arıza oranları) oluşturulan sinyaller ile denemeler gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında önerilen yaklaşım ile literatüre eksenel akılı nüvesiz SMSG'de demagnetizasyon arızasının yapılabileceği ortaya koyulmuştur.
Alçak gerilim hatlarında enerji depolama sistemlerinin kullanımının PV sistem entegresinden kaynaklı gerilim artışına etkilerinin araştırılması
Yenilenebilir enerjinin bir türü olan güneş enerjisinden yararlanma eğilimi gün geçtikçe artmakta ve buna paralel olarak çatı üstü Fotovoltaik (PV) sistemlerin kurulumu da yaygınlaşmaktadır. Ürettiği enerjiyi satmak isteyen konut müşterilerinin sayısı arttıkça Alçak Gerilim (AG) hattı üzerinde ters yönde güç akışlarının (tüketici bağlantı noktalarından dağıtım transformatörüne doğru) meydana gelme olasılığı da artmaktadır. Bu ters güç akışlarının neden olduğu temel problemlerden biri AG hattı üzerinde gerçekleşen gerilim artışlarıdır. Yoğun güneş ışınımına bağlı olarak gerçekleşen yüksek enerji üretimi ile düşük enerji talebinin çakıştığı zaman dilimlerinde AG hattına yüksek miktarda enerji enjekte edileceğinden tüketici bağlantı noktalarında gerilim artışları gerçekleşecektir. Diğer bir ifade ile AG hattı üzerinde meydana gelen gerilim artışlarının asıl nedeni ters yönde akan PV kaynaklı yüksek hat akımları ve hat direnci (R)'dir. Dolayısıyla bu tez çalışmasında Pil Enerji Depolama Sistemleri (PEDS)'nin ağ üzerinde gerçekleşen bu gerilim artışlarına karşı nasıl yarar sağlayabileceği test edilmiştir. 12 farklı senaryo üretilerek (her bir senaryoda pil kapasitesi veya pil gücü değiştirilerek) ve iki farklı depolama kontrol yöntemi kullanılarak (yerel ve merkezi kontrol) yapılan test işleminde, PEDS'in ne derece etkili olabileceği gözlemlenmiştir. Test işlemi, gerçek verileri dikkate alan bir güç akışı analiz programı olan OpenDSS üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ayrıca PEDS için, gerçek hayatta kullanılan ve Lityum-İyon teknolojisine sahip Tesla Powerwall 2'nin özellikleri baz alınmıştır. Sonuçlar, PEDS'in gerilim artışlarını önlemede başarılı olduğunu göstermektedir. Pil kapasitesinin (kWh) artırılmasıyla (1 adet Tesla Powerwall 2'nin kullanılmasına karşılık 2 adet kullanılması sonucu) gerilim artışlarının önemli ölçüde önlenebildiği görülmüştür. Bununla beraber, depolama gücünün (kW) kısıtlanması, yüksek enerji üretim zaman dilimlerinde AG ağına daha fazla enerji enjekte edilmesine neden olmaktadır. Öte yandan, yüksek depolama gücü ise pilin erken şarj olmasına ve erkenden pasif duruma geçmesine neden olmaktadır. Dahası, bu tezde kullanılan yük ve PV modeli dikkate alındığında, kontrol yöntemi değiştirilerek (merkezi kontrol yaklaşımı kullanılarak) 1 adet Tesla Powerwall 2'nin kullanılmasıyla da gerilim artışlarının büyük oranda önlenebildiği görülmüştür. Diğer çalışmalardan farklı olarak bu çalışmada; gelecekte yaşanabilecek gerilim problemlerinin ve müşterilerin maruz kalabileceği bazı mağduriyetlerin (PV kısıtlaması gibi durumlar yatırımcıyı mağdur edebilir) şimdiden önlenmesi adına mevzuatta izin verilen çatı üstü lisanssız enerji üretimi için belirlenen üst sınır gücünün yeniden gözden geçirilmesi gerektiği, PV sistemle beraber konumlandırılacak PEDS'in güç değerinin PV sistem gücünü geçmemesi gerektiği, PEDS kapasitesiyle beraber PEDS şarj/deşarj gücünün de doğru seçilmesi gerektiği, çatı üstü PV sistemlerin ve sayaç arkası PEDS'lerin şebeke bağlantı koşullarının dikkate alınması gerektiği belirtilmektedir.
Suyun foto-elektrokimyasal yöntemle ayrıştırılmasında yarı iletkenlerin ve katalizörlerin etkisinin incelenmesi
Ekonominin hızlı gelişmesi ve nüfusun hızlı büyümesiyle birlikte, enerjiye olan talep artmaktadır. Geçtiğimiz iki yüzyıl boyunca, kömür, petrol ve doğal gaz gibi geleneksel enerji tüketimi keskin bir şekilde artmakta ve rezervler yenilenemez enerji kaynakları olduğu için geri dönüşümsüz biçimde azalmıştır. Ek olarak, yenilenemeyen enerji tüketimi, çevre kirliliği ve küresel ısınma gibi istenmeyen ikincil etkiler yaratmaktadır. Bu nedenle, çevre dostu ve yüksek verimli enerji kaynakları arayışı, sürdürülebilir kalkınma için son derece acil bir görev haline gelmiştir. Hidrojen, yukarıdaki problemleri çözmede rol oynayabilecek, yenilenebilir bir yakıt ve enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen üretmek için foto elektrokimyasal (PEC) su bölünmesi, güneş enerjisi dönüşümü ve depolanması için büyük potansiyele sahiptir. Fotoelektrokimyasal (PEC) su bölünmesi, pratik verimliliği nedeniyle enerji dönüşümünde en umut verici yaklaşımlardan biridir. Bununla birlikte, büyük ölçekte pratik hale getirmek için aşılması gereken birçok önemli zorluk vardır. Katalizörlerin fotoelektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi bu anlamda oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu çalışmada, PEC yönteminde fotoanot kısmı olarak, molibden (Mo), bor (B), lantan (La) ve kobalt (Co) ile modifiye edilmiş kadmiyum sulfur (CdS) nanoparçacıklarının fotoelektrokimyasal etkinlikleri, hidrojen gazı üretim miktarlarına, oksijen gazı üretim miktarlarına ve tavlama sıcaklığına bağlı olarak incelenecektir. Ayrıca, sentezlenecek olunan nanoparçacıkların XRD, SEM, EDX ve potantiyostat cihazında karakterizasyon çalışmalarını yapılacaktır.
Investigation of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell and investigation of usage areas in Turkey
Fuel cells are an emerging technology with various applications in transportation, stationary and portable power generation, with outputs ranging from mW to MW. The most developed, promising, widely researched, and demonstrated type of fuel cells is proton exchange membrane (PEM) fuel cell. Proton exchange membrane (PEM) fuel cells are promising devices for a variety of energy conversion technologies. However they have limited market penetration because on the market, it's of high cost which is a big barrier to their use. Proton exchange membrane (PEM) fuel cell is one of the most important device for hydrogen energy system where hydrogen energy is providing a neat, sustainable and renewable energy use. Operating temperature of PEM fuel cells are increased by the preparation of Nanocomposite polymeric membranes with the addition of Nano-sized. Membrane electrode assembly (MEA) is the key part of Proton exchange membrane (PEM) fuel cells. In this study, the effect of different operational parameters (cell temperature, humidity rate and gas flow rate) of 7 MEAs created for each catalyst was examined. A total of 7 Membrane electrode assembly (MEAs) were prepared within the scope of experimental studies. Different structural, 7 different sets of experiments to examine the effects of parameters on Membrane electrode assembly (MEAs) structures has been created. Our experimental data shows performance curves depending on gas flow rates of Membrane electrode assembly (MEA) created with Platinum (PtLa / C) anode and Platinum (Pt / C) cathode electrodes with Platinum (Pt: La) 3: 1 loadings by reduction method. When compared with Pt / C, the experimental data obtained by using PtLa2 / C electro catalyst in the Pt / C anode part of the MEA in the cathode part were better than the other PtLa / C data. PtLa2 at 80% humidity and Pt / C at 60% humidity, PtLa2 40 0C and Pt / C 60 0C cell temperature and PtLa2 / C with 20 mL / min gas flow rate Pt / C with 30 mL / min gas flow rate. When compared, the current-potential values of Membrane electrode assembly MEAs are very close to each other. The experimental results are presented in the form of polarization curves, which show the effects of the various operating parameters on the performance of the PEM fuel cell.
Parkinson hastalığının teşhisi için yürüyüş sinyallerinde artefakt giderme algoritmalarının uygulanması
Parkinson Hastalığı (PH) zamanla ilerleyen nörolojik bir hastalıktır. Bu durumdan etkilenen insanlar, beynin sinir hücrelerinde bulunan ve insanların hareketini koordine etmede hayati bir rol oynayan bir kimyasal olan dopamin sıkıntısı yaşarlar. PH ilerledikçe, hastalanan kişi normal olarak hareketlerini kontrol edemez. PHndan etkilenen bireyler, hastalığın farklı aşamalarında yürüyüş bozuklukları ve titreme olayları gibi belirgin semptomlar gösterirler. Yürüyüş bozuklukları, yürüme hızının azalması ve küçük adımlar şeklinde kendini göstermektedir. Yürüyüş bozukluğu, hastalığın tüm aşamalarında ilerleyicidir. Yürüyüş bozukluğu kas sertliği, azalmış kuvvet, anormal ritmiklik, vücudun sol ve sağ kısımlarının asimetrisi ve adım uzunluklarının anormal ölçeklenmesinden kaynaklanmaktadır. PH hareket bozukluğu semptomları olan bir sinir hastalığı olduğundan, merkezi sinir sistemindeki dejenerasyon hastalığın erken evresinde bireyin lokomotor sistemleri kontrol etme yeteneğini azaltır. Dolayısıyla yürüyüş etkilenir ve böylece yürüyüşün analizi PH'nın erken tespiti için nicel ve noninvaziv bir yöntem sunmaktadır. Ayak üzerindeki güç dağılımı PH ve sağlıklı kişiler için değişmektedir. Bu güç dağılımların karakteristik özellikleri sağlıklı ve hasta bireyleri birbirinden ayırt etmek için kullanılabilir. Yürüyüş analizi genellikle yürüme performansının değerlendirilmesi için rutin klinik testin bir parçası olarak kullanılır. Bu çalışmada, Parkinson hastası olan bireyleri yürüyüş işaretlerinden sağlıklı bireylerden ayrıştırılması için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Yürüyüş ve titreme işaretleri PH teşhisinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Yürüyüş işaretleri genellikle çok kanallı olarak ölçülmektedir. Bir kanalda işaretler ölçülürken diğer kanalların gürültü etkisi olabilir. Bundan dolayı işaretlerde olası gürültülerin temizlenmesi için yürüyüş işaretlerine CAR, MCAR ve WCAR yöntemleri uygulanmıştır. Oluşan temiz sinyallerden LBP dönüşümü uygulandıktan sonra istatistiksel öznitelikler çıkarılmıştır. Bu öznitelik grupları KNN, LR ve RF gibi sınıflandırma algoritmaları ile sınıflandırılmıştır. Bu çalışmada önerilen yaklaşımı test etmek için üç farklı çalışmadan elde edilmiş toplam 93 Parkinson hastanın (PD) (ortalama yaş: 66.3 yıl; %63 erkek) ve kontrol amaçlı 73 sağlıklı bireyin (CO) (ortalama yaş: 66.3 yıl; %55 erkek) yürüme ölçümlerini içermektedir. "Ga" olarak etiketlenmiş veri seti 29 Parkinson hastadan ve 18 kontrol grubu denekten elde edilmiş 113 (75 PH+38 Kontrol) kayıt içermektedir. "Ju" olarak etiketlenmiş veri seti ise 29 Parkinson hastadan ve 26 kontrol grubu denekten elde edilmiş 129 (104 PH+25 Kontrol) kayıt içermektedir. Son olarak "Si" olarak etiketlenmiş veri setinde 35 Parkinson hasta ve 29 kontrol denekten elde edilmiş 64 (35PH+29 Kontrol) kayıt içermektedir. Sonuçlara bakıldığında gürültüleri en iyi temizleyen adaptif bir yöntem olan WCAR yöntemi bulunmuştur. Sınıflandırma metodu olarak ise en iyi sınıflandırıcı KNN yöntemi olarak gözlenmiştir. En iyi başarı oranı %92.96 olarak bulunmuştur. Çalışmada ayrıca PH teşhisinde hangi ayaktaki işaretlerin etkili olduğu incelenmiştir. Kullanılan veri setine göre PH teşhisinde Sol ayaktaki işaretlerin daha iyi ayırt edici öznitelikler sağladığı görülmüştür. Veri seti, normal, kendi kendine seçilen hızlarında, düz bir zeminde yaklaşık 2 dakika boyunca yürütülerek, bireylerin düşey yer tepkime kuvveti (vertical ground reaction force, VGRF) kayıtları elde edilmiştir. Bireylerin her ayağı altında, zamanın bir fonksiyonu olarak gücü (Newton cinsinden) ölçen 8 sensör bulunmaktadır. Her sensörden kayıt edilen işaretlere filtre yöntemler uygulandıktan sonra çıkarılan özniteliklerin kullanılması ile gözlenen başarı oranı %84.02 olarak elde edilmiştir. Sensör 5 ayak tabanlarının tam orta kesiminde bulunmaktadır. Dolayısıyla ayak tabanlarının merkezlerinden elde edilen işaretler diğer bölgelerdeki işaretlere daha etkin işaretler sağladığı görülmüştür. Sonuçlara bakıldığında işaretlerde gürültü temizleme yöntemlerinin PH teşhisinde başarıyı artırdığı görülmüştür.
Doküman dili tanıma için içerik bağımsız yeni bir yaklaşım: açı örüntüler
Metin madenciliğinde dil tanıma (DT), bir belgenin veya bir kısmının yazıldığı doğal dili algılama çalışmasıdır. Bu çalışmada, karakterlerin UTF-8 değerleri arasında kalan açı bilgisini kullanan metinden yeni bir dil tanıma yaklaşımı önerilmiştir. Önerilen açı yöntemi metinlerden öznitelik çıkarımı için kullanılmıştır. Açı örüntüler yöntemi istatistiksel bir yaklaşımdır. Önerilen yaklaşımı test etmek için çeşitli şekillerde oluşturulan dört veri seti kullanılmıştır. Elde edilen öznitelikler Rastsal Orman (RO, Random Forest), Destek Vektör Makinesi (DVM, Support Vector Machine), Liner Diskriminant Analiz (LDA, Linear Discriminant Analysis), Naive Bayes (NB) ve K-en yakın komşu (Knn, k-nearest neighbors) olmak üzere farklı sınıflandırma yöntemlerinde kullanılmıştır. Dört farklı veri seti kümesinden belirlenen DT başarım sonuçları sırası ile %96,81, %99,39, %93,31 ve %98,60 olarak gözlenmiştir. Açı yönteminin R ve L şeklinde iki parametresi bulunmaktadır. Farklı örüntülerin yakalanması için bu parametrelerin farklı değerleri için de denemeler gerçekleştirilmiştir. Genel olarak R=1 ve L=1 için yüksek başarılar gözlenmesine rağmen bu parametrelerin değerlerine deneme yanılma yoluyla karar verilmesi gerekir. Bunun yanında önerilen yaklaşım karakter uzunluğuna göre test edilmiştir. #100, #200, #300, #400 ve #500 karakter sayısı içeren metinler için DT gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde metin uzunluğu arttıkça başarının daha iyi olduğu belirlenmiştir. Kabul edilebilecek seviyede bir başarı oranı elde etmek amacıyla metin uzunluklarının #200 karakter ve daha fazla uzunlukta olmasının gerektiği belirlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda ulaşılan başarım sonuçlarına göre önerilen açı örüntüler yönteminin DT uygulamasında önemli ayırt edici bilgiler verdiği belirlenmiştir.
İkinci mertebeden doğrusal olmayan dinamik sistemlerin RLC devre sistemleri ile kalitatif analizi
Bu tez çalışmasında, ikinci mertebeden doğrusal olmayan ve zamanla değişen bazı dinamik sistemlerin Lyapunov kararlılığı ve pasiflik problemleri ele alınmıştır. Bu çalışma başlıca devre teorisi yaklaşımına ve Lyapunov'un direk metoduna dayanmaktadır. RLC devre elemanlıyla yapılabilecek ya da ifade edilebilecek bazı ikinci mertebeden sistemlere fiziksel anlam yükleyerek karalılık ve pasiflik analizini geliştirmektir. Yani, RLC devre elemanları kullanılarak elektriksel devre modellerini oluşturmak ve daha sonra Lyapunov 'un doğrudan yöntemiyle sistemlerin niteliksel davranışlarını belirlemektir. Lyapunov 'un doğrudan yönteminin, doğrusal olmayan sistemlerin kararlılık analizi için yeri doldurulamaz olduğu literatürde kanıtlanmıştır. Doğrusal olmayan sistemler için aday Lyapunov veya enerji fonksiyonun inşası için kesin bir yöntem ve algoritma olmadığından Lyapunov fonksiyonun inşası zordur. Yani bir sistem için pozitif tanımlı ve türevinin negatif olacak şekilde bir Lyapunov fonksiyonu bulunmayabilir. Modellenen elektrik devresinde güç-enerji ilişkisi kullanılarak Lyapunov fonksiyonu inşası yapılmıştır. RLC Devreleri enerji tüketen sistemlerdir ve devre teorisinin güç-enerji ilişkisine dayanan bu tür devrelerin enerji depolama (aday Lyapunov) fonksiyonlarının inşası, seçilen aday Lyapunov fonksiyonlarından daha uygulanabilir ve aynı zamanda somut olduğunu örneklerle gösterilmiştir. Verilen bir sistemi elektriksel devre olarak ele almak avantaj sağlar çünkü sistemin enerjisi ve türevi sistemin dinamik davranışını belirler. Modellenen elektriksel devre modellinde ikinci mertebeden üç adet doğrusal olmayan eleman içerebilir ve bu da literatürdeki söz konusu olan ikinci mertebeden diferansiyel denklemleri genelleştirebilir. Ayrıca devre teorisi yaklaşımı kullanılarak, literatürde iyi bilinen ikinci mertebeden bazı diferansiyel denklemlerin Lyapunov kararlılıklarını hem geliştirmiş hem de birleştirilmiştir. Ele alınan her sistemin devre teorisi yaklaşımıyla Lyapunov veya enerji fonksiyonunu inşası için güç-enerji ilişkisini kullanılmıştır ayrıca Lyapunov fonksiyonun yönlü türevi sistemde tüketilen gücün negatif değerini vermektedir. Bu iki tekniğe literatürde seyrek olarak rastlanılmaktadır. Böylece önerilen yaklaşım ilgili Lyapunov fonksiyonlarının türevini basitleştirir. Lyapunov fonksiyonun inşasını sistemin fiziksek anlamı bakımından belirlemek için önerilen bu yaklaşım mevcut sonuçları birleştirebilir.
Yenilenebilir enerji uygulamaları için MEMS teknolojisi tabanlı DC/AC güç invertörünün modellenmesi ve tasarımı
Mikro-elektromekanik sistemler (MEMS), büyük ölçekli elektronik cihazları küçük ölçekli elektronik cihazlara dönüştürmemizi sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji uygulamalarında kullanılan DC/AC invertörlere MEMS teknolojisi uygulandı. Yenilenebilir enerji uygulamalarında MEMS teknolojisi kullanmamızın en temel nedeni düşük güç harcayarak yüksek verimlilikte DC gerilimi AC gerilime dönüştürmektir. Tez çalışmasında kapasitif MEMS DC/AC inverter tasarlanırken şehir şebekesinde kullanılan 50 Hz ve 220V AC gerilim uygulanmıştır. Deneysel çalışmalarda frekans 50 Hz sabit alınmıştır. Ayrıca klasik MEMS yerleşim alanı tercih edilmiştir. Deneysel çalışmalarda, MEMS tarak yapısı, kapasitans, elektrostatik kuvvet, elektriksel potansiyel ve yer değiştirmenin invertöre etkileri incelendi. 0.5V ve 24V DC gerilimde analizleri yapıldı ve mükemmele yakın gerilim dönüşümü elde edildi. Önerilen güç invertörü, kapasitif özelliği nedeni ile sıfır güç tüketimi sağlamaktadır. Bu tez çalışmasıyla düşük güç uygulamaları ile DC/AC dönüşümün mümkün olacağı görüldü. İleriki çalışmalarda, uygun yarı iletkenler, tarak sayısı, tarak uzunluğu, uygun giriş gerilimi ve kapasitansı seçilerek yüksek verimli DC/AC invertör veya MEMS teknolojisinin uygulanabileceği elektronik cihazlar tasarlanabilecektir.
Transfer derin öğrenme metotları ile yüz ifadelerinden kişi tanıma
Kişilerin resimler ve videolar üzerinden tanınması son yıllarda giderek artan bir şekilde araştırma konusu yapılmaktadır. İlk dönemlerde güvenlik kaygıları ile geliştirilen yüz ve nesne tanıma teknolojileri, günümüzde eğlence ve ekonomik fayda sağlamak amacı ile daha fazla önem kazanmıştır. Mobil cihazların toplumun hemen her bireyi tarafından yaygın olarak kullanılması sonucu, mobil cihazlarda yer alan hem güvenlik birimlerinde hem dijital görüntülere ait çeşitli yazılımlarda mobil cihaz üreticisi firmaların rekabette öne geçme çabaları, kişi tanıma algoritmalarına olan ilgiyi arttırmaktadır. Yüz tanıma algoritmaları üzerine yapılan çalışmalarda, son dönemde büyük veriler ve karmaşık hesaplamalar gerektiren görüntü işlemede oldukça önemli başarı sağlayan derin öğrenme teknikleri oldukça yaygın bir kullanıma sahiptir. Bu çalışmada da yüz tanımada Alexnet, Vgg16, Vgg19, Resnet50 ve Resnet101 derin transfer yöntemleri kullanılmıştır. Yöntemlerin test edilmesi için ORL veri seti kullanılmıştır. En yüksek başarı %99,1 ile Resnet101 modeli ile gözlenmiştir. En düşük başarı ise Vgg modeller ile elde edilmiştir.
Yürüyüş verilerinden makine öğrenmesi yöntemleri ile yaş tahmini
Yürüyüş biyometrisi alanında yapılan araştırmalar son yıllarda otomatik görsel gözetim sistemleri talebinden dolayı ivme kazanmıştır. Geçmişte insan yaş tahmini yüz tanıma tabanlı olarak yapılmıştır. Ancak gözetim sistemleri tarafından toplanan yüz verilerinin çözünürlüğünün az ve yeterli detayı bulundurmamalarından dolayı sistem performansı düşük olabilmektedir. Yürüyüş verilerini kullanarak insan yaşının tahmininin sistemsel olarak avantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada, yerel ikili örüntü (YİÖ), geçici ikili örüntü (GİÖ) ve derin öğrenme transferi yöntemleri kullanılarak yürüyüş verilerinden insan yaşının tahmini yapılmıştır. YİÖ yönteminin kullanılma nedeni bu öznitelik çıkarım yönteminin yüz tanıma probleminde başarı göstermesinden dolayıdır. YİÖ farklı çap ve nokta sayısında kullanılarak yürüyüş enerji görüntülerinden yaş tahmini yapılmasında kullanılmıştır. Çıkarılan öznitelikler destek vektör makinesi, en yakın komşu ve rastgele orman sınıflandırıcıları ile ayrılmış ve performans ölçümleri yapılmıştır. GİÖ histogramları bölgesel bloklar halinde gruplandırılmış ve her bir kare blok için bir histogram şeklinde temsil edilmiştir. GİÖ ile iki ve üç bit derinliğinde histogram grafikleri ve 6×6, 8×8 ve 10×10 kare blok ayırma yöntemleri ile öznitelik çıkarımı yapılmış ve aynı sınıflandırıcılar ile doğrulama verisi üzerinde performans ölçümü yapılmıştır. Son olarak Resnet50 derin öğrenme transferi yöntemi ile yaş gruplarına ayırma performansı elde edilmiştir. Üç yöntemin kendi içinde en iyi performans elde edilen durumları ortaya konmuştur. YİÖ, GİÖ ve derin öğrenme transferi sonuçları karşılaştırılmıştır. GİÖ ile elde edilen sınıflandırma doğruluğu YİÖ'den daha yüksektir. Derin öğrenme yöntemiyle elde edilen sınıflandırma doğruluğu ise YİÖ ve GİÖ yöntemlerinden daha yüksek olduğu görülmüştür. Sonuç olarak YİÖ ve GİÖ hesaplama maliyeti açısından ve derin öğrenme transferi ise doğruluk açısından yaş tahmini probleminin çözümünde avantajlı olduğu görülmüştür.
Alçak gerilim şebekelerinde elektrikli araçların etkisinin kondansatör kullanımı ile azaltılması
Elektrikli arabaların (EV'ler) yaygın kullanımı, çevre dostu ulaşım çözümlerine küresel geçişte önemli bir adımı temsil etmektedir. Ancak EV kullanımındaki hızlı gelişme, özellikle elektrik şebekeleri üzerindeki etkileri açısından kritik sorunları gün yüzüne çıkarmıştır. Enerji altyapımızın temel dayanağını oluşturan bu şebekeler, EV şarjından kaynaklanan önemli güç talebi artışı nedeniyle eşi benzeri görülmemiş bir yük altında kalmaktadır. Bu ek yük gerilim kararsızlığına, gücün kalitesiyle ilgili sorunlara ve yerel kesintilere yol açabilir. Bu zorluklarla başa çıkmak için, bu çalışma, EV'lerin alçak gerilim (AG) sistemleri üzerindeki etkisini azaltmada bir yöntem olarak kondansatörlerin stratejik yerleştirilmesini incelemektedir. Elektrik enerjisini depolama ve serbest bırakma yeteneğine sahip olan kondansatörler, şebeke kararlılığını ve dayanıklılığını artırmada umut vaat etmektedir. Ancak potansiyeline rağmen, kondansatörlerin akıllı şebekelere entegrasyonu ve EV'lerin getirdiği özel zorlukları çözmedeki rolü, daha fazla araştırma gerektiren gelişen bir alan olmaya devam etmektedir. Bu tez, AG şebekelerinde güç kalitesini artırmak amacıyla kondansatörlerin kurulumunu detaylı bir şekilde analiz etmektedir. Akıllı şebekelerdeki kondansatör sistemlerinin henüz geniş çaplı kullanım için tamamen gerilim kontrolü sağlamayacak seviyede olduğunu vurgularken, çalışmamız bu teknolojinin sürekli gelişimine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Ampirik çalışma, deneysel doğrulama ve mevcut kondansatör teknolojisinin kapsamlı bir incelemesini birleştirerek, AG şebekelerinde EV kaynaklı sorunların etkili gerilim kontrolü ile yönetilmesini destekleyen uygulanabilir öngörüler sunmayı hedeflemekteyiz. EV'ler alçak gerilim şebekeleri ve kondansatör teknolojisi arasındaki ilişki, özellikle elektrik mühendislerini ilgilendiren teknik bir sorundur. Bu çalışma bu kritik meseleyi vurgulamayı ve daha dayanıklı, çevre dostu bir enerji geleceğine giden yolu aydınlatmayı amaçlamaktadır. Anahtar Kelimeler: EV'ler, AG sistemleri, Kondansatör sistemleri, Akıllı şebekeler
Domateste yaygın görülen hastalıkların derin öğrenme yöntemi ile sınıflandırılması
Domates, dünya genelinde kişi başı tüketimi yılda yaklaşık olarak 20kg ile en çok tüketilen sebze listesinin başında yer almaktadır. Domates üretiminde verim ve kaliteyi olumsuz olarak etkileyen en önemli faktörlerden biri zararlı organizma olarak adlandırılan hastalıklardır. Domates, iklim ve çevresel faktörlerine bağlı olarak ekim ve yetiştirilme sürecinde birçok hastalığa yakalanabilir. Domates üretiminde oluşabilecek hastalıkların tespit edilmesi ve gereken önlemlerin alınması üreticiler için oldukça önemlidir. Günümüzde yapay zekâ uygulamaları oldukça popüler hale gelmiştir. Tarım alanında karşılaşılan bitki hastalıklarının tespiti için yapay zekâdan yardım alınmaktadır. Bu tezde, domateste yaygın görülen hastalıklar yapay zekânın alt dalı olan derin öğrenme yöntemleri ile sınıflandırılmıştır. Domates bitkisinde yaygın olarak görülen hastalıklara yönelik örnekler toplamak amacıyla, öncelikle Kerkük ilinde faaliyet gösteren domates üreticileriyle saha çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yeterli sayıda örneğe ulaşıldıktan sonra, görüntü işleme teknikleri kullanılarak sistem için anlamlı görseller elde edilmiştir. Bu görsellerle oluşturulan veri seti, derin öğrenme tabanlı bir sistemin eğitilmesinde kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen derin öğrenme sisteminin domates hastalıklarının sınıflandırılmasında yüksek doğruluk ve güvenilirlik sunduğunu göstermektedir. Son yıllarda yapay zekâ, özellikle de derin öğrenme alanında yaşanan önemli gelişmeler, tarımsal uygulamalara da yansımış ve hastalık tespiti gibi kritik süreçlerde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Domates, hem dünya genelinde yaygın olarak tüketilen bir tarım ürünü olması hem de çok sayıda mantar, bakteri ve virüs kaynaklı hastalığa karşı duyarlılığı nedeniyle, hastalık tespiti açısından güncelliğini koruyan önemli bir konudur. Bu çalışmada, domateste yaygın olarak görülen domates mildiyösü, erken yaprak yanıklığı, kurşuni küf ve bakteriyel kanser hastalıkları ile sağlıklı domatesler olmak üzere toplam beş sınıfta sınıflandırma yapılmıştır. Kullanılan veriler tamamen özgün olup, üretim alanında çekilen yaprak, kırmızı domates ve yeşil domates görsellerinden oluşan üç farklı grubu içermektedir. Bu veriler, iki kat veri çoğaltma (augmentation) işlemi uygulanarak toplamda 6414 görüntüye ulaşılmıştır. Verilerin %80'i eğitim, %20'si test amacıyla ayrılmış ve 21 farklı derin öğrenme yöntemiyle sonuçlar değerlendirilmiştir. Elde edilen en başarılı beş derin öğrenme yöntemi, aynı eğitim/test oranları korunarak beş farklı özellik çıkarım yöntemi ve beş katlı çapraz doğrulama kullanılarak makine öğrenmesi algoritmaları ile yeniden sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırma çalışması sonucunda en başarılı sonuçlar, EfficientNet-B0 modeli ile elde edilen 1000 özellik arasından Chi² (Ki-kare) yöntemiyle seçilen en iyi 100 özelliğin, Fine KNN makine öğrenmesi algoritması ile sınıflandırılmasıyla elde edilmiştir. Bu yöntemle %88,4 eğitim doğruluğu ve %92 test doğruluğu sağlanmıştır.
Yapay alg algoritması tabanlı dağıtık iş atölyesi çizelgeleme problemlerinin optimizasyonu
DJSSP, Np-Zor olan geleneksel İş Atölyesi Çizelgeleme Probleminin (JSSP) bir uzantısıdır ve daha karmaşık bir optimizasyon problemidir. JSSP, aynı olmayan iş parçalarının farklı makinelerde değişken işlem sürelerine sahiptir ve belirli bir sıraya göre işlenmeleri gereken bir problemi ifade eder. Temel hedefi, iş parçalarını, makineleri ve zaman parametrelerini kullanarak toplam işlem süresini minimize etme esasına göre düzenlemektir. DJSSP ise birden fazla tesiste bulunan ve bu yerlerdeki makinelerin işlerle olan koordinasyonunu içeren daha karmaşık bir optimizasyon problemidir ve zaman çizelgesini de tesis, makine, iş, süre parametrelerini kullanarak bir hedefe ulaşmayı sağlar. NP-zor problemler olarak sınıflandırılan JSSP ve DJSSP problemleri kesin metotlar kullanılarak makul bir sürede çözülemezler. NP-zor problemleri çözmek için makul bir sürede kabul edilebilir çözümler sağlayan meta-sezgisel yöntemler kullanılır. Bu tez çalışmasında, literatürde yer alan ve iyi bilinen 10 farklı metasezgisel algoritma (Parçacık Sürü Optimizasyonu Algoritması-PSO, Yapay Arı Kolonisi Algoritması-ABC, Gri Kurt Optimize Edici– GWO, Kızıl Tilki Optimize Edici– RFO, Jaya Algoritması-JAYA, Yapay Alg Optimizasyon Algoritması-AAA, Ağaç-Tohum Algoritması-TSA, Lévy Uçuş Dağıtımı Algoritması-LFD, Diferansiyel Arama Algoritması-DSA, Balina Optimizasyon Algoritması-WOA) DJSSP problemlerini çözmek için kullanılmıştır. Ayrıca sürekli arama uzayında çalışan metasezgisel algoritmaların DJSSP ayrık problemi için çalıştırılabilmesi için ayrıklaştırma amacıyla kullanılan 3 farklı kodlama şeması (Rastgele Anahtar Kodlama Şeması-RK, En Küçük Pozisyon Değeri Kodlama Şeması-SPV, Sıralanmış Değer Kodlama Şeması-ROV) ele alınmıştır. Her bir kodlama şeması 10 metasezgisel algoritma ile 48 adet DJSSP karşılaştırma problemi üzerinde uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre AAA algoritması diğer metasezgisel algoritmalardan daha kaliteli çözümler elde ettiği görülmüştür.
Lityum-iyon pillerin derin öğrenme yaklaşımı ile şarj durumu tahmini
Bu tez çalışmasında, lityum-iyon pillerin şarj durumu tahmini için, pilin çalışma durumuna duyarlı ve derin öğrenmeye dayalı özgün bir modelleme yaklaşımı geliştirilmiştir. Geleneksel yöntemlerde pilin tüm operasyonel verileri tek bir modele aktarılırken, bu çalışmada önce pilin anlık çalışma durumu (şarj, deşarj, bekleme) sınıflandırılmış, ardından her bir duruma özel olarak eğitilmiş uzun-kısa vadeli bellek (LSTM) ağı devreye alınmıştır. Bu paralel mimari sayesinde, her ağ yalnızca kendi bağlamına özgü verilerle eğitilmiş ve böylece hem tahmin doğruluğu artırılmış hem de öğrenme süreci daha verimli hale getirilmiştir. Modelin başarımı iki farklı veri setiyle değerlendirilmiştir. İlk olarak, Wisconsin Üniversitesi tarafından sağlanan ve Panasonic NCR18650PF lityum-iyon pil hücresine ait çeşitli sürüş çevrimlerini (US06, UDDS, HWFET, LA92 vb.) içeren açık veri seti kullanılmıştır. Bu veriler ile eğitilen paralel LSTM mimarisi, geleneksel tek ağ yapısına göre ortalama mutlak hata (MAE) ve ortalama karesel hata (MSE) açısından daha düşük hata değerleri üretmiş; çıkarım süresi bakımından da gömülü sistemlerde çevrimiçi kullanım için uygun performans göstermiştir. İkinci aşamada ise deneysel olarak oluşturulan özgün veri seti kullanılmıştır. Bu kapsamda, Sony US18650VTC6 hücresi üzerinde GW Instek marka programlanabilir güç kaynakları ve yük cihazları aracılığıyla farklı sürüş çevrimleri uygulanmış ve saniyede bir örnekleme hızında akım ve gerilim verileri toplanmıştır. Deneyler, pillerin farklı ortam sıcaklıklarında (örneğin 0 °C, 25 °C ve 40 °C) gerçekleştirilmiş; böylece sıcaklık gibi çevresel değişkenlerin şarj durumu tahminine etkisi gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen yapının yalnızca sürüş koşullarına değil, aynı zamanda çevresel koşullara karşı da kararlı ve uyumlu olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu tezde önerilen pil çalışma durumuna duyarlı bir yaklaşım ile şarj durumu tahmininde yüksek doğruluk, düşük hesaplama maliyeti ve çevresel esneklik gibi avantajlar sağlanmıştır. Lityum-iyon pillerin şarj durumu tahmininin derin öğrenme yaklaşımı ile başarılı bir şekilde yapılabileceği gösterilmiştir.
Alan yönlendirmeli kontrol tabanlı bir asansör sürücü sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışmasında, asansör sistemlerinde kullanılan sabit mıknatıslı senkron motorların (SMSM) alan yönlendirmeli kontrol (AYK) yöntemi ile düşük hız ve yüksek tork koşullarında kararlı bir şekilde çalıştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, 4.9 kW gücünde bir SMSM için özgün bir sürücü sistemi tasarlanmış; sistemin donanımı (güç devresi, mikrodenetleyici, enkoder arayüzleri vb.) ve yazılımı geliştirilmiştir. PI denetleyici temelli kontrol algoritması STM32 mikrodenetleyici üzerinde gerçeklenmiş ve sistem bir asansör düzeneği üzerinde test edilmiştir. Deneysel testler sırasında motorun boşta, 600 kg, 800 kg ve 1000 kg yük altında performansı değerlendirilmiştir. Sonuçlar, sistemin düşük hızlarda yüksek doğrulukla çalıştığını, yük değişimlerine hızlı tepki verdiğini ve yön değiştirme durumlarında kararlı performans sunduğunu göstermiştir. Sonuç olarak geliştirilen sistemin endüstriyel dikey taşıma uygulamaları için uygun olduğu deneysel testler ile doğrulanmıştır.
Hibrit elektromanyetik levitasyon sistemi kontrolü
Hibrit elektromanyetik levitasyon (EML) sistemleri, kalıcı mıknatıslar ile elektromıknatısların birlikte kullanılması sayesinde yüksek stabilite, enerji verimliliği ve temassız hareket imkânı sunan yenilikçi teknolojilerdir. Bu tez çalışmasında, hibrit EML sistemlerinin teorik temelleri, manyetik kuvvetlerin etkileşimi, tasarım prensipleri, kontrol yöntemleri ve deneysel uygulamaları ayrıntılı bir şekilde ele alınmıştır. Özellikle sistem dinamiklerinin modellenmesi, kararlılık analizleri ve kontrol algoritmalarının uygulanabilirliği üzerinde durulmuştur. Çalışmada, H-Bridge PWM tabanlı DC motor sürücü devreleri ile fırçasız motor sürücülerine yönelik güç kaynağı tasarımları geliştirilmiş, bu devrelerin elektromanyetik levitasyon sistemlerinde uygulanabilirliği incelenmiştir. Tasarımlar COMSOL Multiphysics ve LTspice simülasyon ortamlarında analiz edilerek, manyetik alan dağılımı, akım-gerilim karakteristikleri ve ısıl davranışlar değerlendirilmiştir. Ayrıca, farklı kontrol stratejilerinin sistem kararlılığına etkileri karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Tezde yalnızca teorik çalışmalar değil, aynı zamanda dünyadaki uygulama örnekleri de detaylı biçimde tartışılmıştır. Maglev trenler (örneğin Chuo Shinkansen), Hyperloop prototipleri ve biyomedikal alanlarda kullanılan manyetik pompalar vaka çalışmaları kapsamında incelenmiştir. Böylelikle hibrit EML sistemlerinin hem ulaşım hem de sağlık teknolojileri başta olmak üzere çok farklı alanlarda potansiyel uygulamalara sahip olduğu gösterilmiştir. Sonuç bölümünde, hibrit EML teknolojisinin sağladığı avantajlar, mevcut kısıtlar ve karşılaşılan teknik zorluklar ele alınmış; gelecekteki araştırmalara ve uygulamalara yönelik öneriler sunulmuştur. Çalışma, hibrit EML sistemlerinin sürdürülebilir, güvenli ve verimli temassız taşıma ve kontrol çözümleri için önemli bir alternatif oluşturduğunu ortaya koymaktadır.
Manyetik levitasyon trenleri için sabit mıknatıslı lineer senkron motor tasarımı
Son yıllarda, konvansiyonel ulaşım sistemlerine alternatif ve yenilikçi çözümler üzerine yapılan çalışmalar hız kazanmış; bu alanda en dikkat çekici örnekler maglev trenleri ve Hyperloop teknolojisi olmuştur. Bu tez çalışmasında, manyetik levitasyon trenleri için yüksek verimlilikte ve kuvvet yoğunluğunda bir doğrusal tahrik sistemi prototip olarak geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında detaylı analizleri gerçekleştirilen çift taraflı, kısa primerli 12 oluklu 16 kutuplu sabit mıknatıslı lineer senkron motorun (PMLSM) tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber incelenen aralıklı tahrik sistemlerinin, farklı tahrik türlerinin avantajlarını bir araya getiren hibrit bir yapıya sahip olması nedeniyle, lineer indüksiyon motoru (LIM) tasarımı da sistemin tamamlayıcı bir parçası olarak ele alınmıştır. Bu kapsamda LIM tasarımları, PMLSM için belirlenen referans geometri ve ağırlık sınır koşulları altında gerçekleştirilmiştir. Buna göre oluşturulan sekiz farklı motor modeli, sonlu elemanlar analizi (FEM) ve çok kriterli karar verme (MCDM) yöntemleriyle değerlendirilmiş; en uygun tasarım seçilerek optimizasyon süreci tamamlanmıştır. PMLSM'nin elektromanyetik performansı, manyetik yüklenme, yüksüz çalışma, tam yükte çalışma ve dinamik performans analizleriyle değerlendirilmiştir. d–q ekseninde indüktansların farklı koşullarda değişimi hem konvansiyonel yöntemlerle hem de akı haritasına dayalı Look-Up Table (LUT) modeliyle incelenmiş, inverter kontrollü ortak simülasyon (co-sim) analizleriyle kuvvet–hız karakteristikleri elde edilmiş, nihai değer 565 N olmuştur. Ayrıca mıknatıs kaplama oranına bağlı olarak kuvvet dalgalanmalarını azaltmak amacıyla optislang yazılımı ile optimizasyon yapılmış; vuruntu kuvveti 107 N değerinden 37 N'a düşürülmüştür. Kayıp ve verim haritaları oluşturulan tasarımın mıknatıslar için güvenli çalışma sınırları, farklı akım ve sıcaklık koşullarında demanyetizasyon analizleri ile belirlenmiştir. Son olarak, PMLSM için prototip üretimi gerçekleştirilmiş ve test ortamı kurulmuştur. Analiz ve prototip sonuçları arasında farkın itki kuvveti için yaklaşık %5,66, verim için %0,87 olduğu görülmüştür. PMLSM tasarımında indüktans modelleme, optimizasyon, dinamik performans analizi, demanyetizasyon ve deneysel doğrulama aşamalarını bir arada ele alan bütüncül bir metodoloji sunmaktadır. Sonuçta, manyetik tren uygulamalarına yönelik prototip aşamasında verimli bir PMLSM tasarım ortaya konmuştur.
YOLO algoritmasıyla PV panellerdeki kirliliğin tespiti ve sınıflandırılması
Bu tez çalışmasında, güneş panelleri üzerindeki kirliliğin tespit edilmesi ve temizlenmesi amacıyla geliştirilen yapay zekâ tabanlı bir görüntü işleme ve kontrol sistemi sunulmuştur. Güneş enerjisi sistemlerinde verim kaybına neden olan panel kirliliği, özellikle toz, polen ve kuş pislikleri gibi etkenler sonucunda oluşmakta ve enerji üretiminde önemli düşüşlere yol açmaktadır. Bu sorunun çözümü için, nesne tanıma tabanlı bir derin öğrenme yaklaşımı olan YOLOv8 algoritması kullanılarak güneş paneli yüzeyindeki kir seviyeleri tespit edilmiş ve sınıflandırılmıştır. Elde edilen görsel veriler, panelin çalışma koşullarıyla birlikte değerlendirilerek bulanık mantık tabanlı bir karar destek sistemi ile temizleme süreci en uygun şekilde otonom hale getirilmiştir. Geliştirilen sistemde; sıcaklık ve rüzgâr sensörlerinden alınan çevresel veriler, bulanık mantık kurallarıyla işlenmiş, elde edilen sonuçlar mikrodenetleyici (Arduino) aracılığıyla servo motor kontrollü otomatik temizleme mekanizmasını yönetmek için kullanılmıştır. Böylece hem su tasarrufu sağlanmış hem de temizlik işlemi yalnızca gerekli durumlarda gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, YOLOv8 algoritmasının güneş paneli yüzeyindeki kirlilik tespiti için yüksek doğruluk oranı sunduğu ve bulanık mantık ile entegre edildiğinde sistemin karar verme sürecinde etkin bir performans sergilediği belirlenmiştir. Bu bütünleşik yaklaşım, fotovoltaik sistemlerde verim artışı ve bakım maliyetlerinin azaltılması açısından önemli bir katkı sunmakta, aynı zamanda gelecekteki akıllı enerji yönetim sistemleri için uygulanabilir bir model ortaya koymaktadır.
Araç içi protokol dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Otomotiv endüstrisinin elektrifikasyon, dijitalleşme ve otonom sistemler doğrultusunda hızla evrilmesi, araç içi haberleşme altyapısının karmaşıklığını ve esnekliğe duyulan ihtiyacı artırmıştır. Farklı marka ve model araçlarda çok sayıda sensör, aktüatör ve kontrol birimi, CAN, CAN FD, LIN, RS485, UART, I2C ve SPI gibi farklı haberleşme protokolleriyle entegre şekilde çalışmak zorundadır. Bu çeşitlilik, yeni donanımların veya harici modüllerin araca entegre edilmesini, özellikle fabrika sonrası uygulamalarda, çoğu zaman zorlu ve maliyetli hale getirmektedir.Bu tez çalışmasında, çoklu protokol desteğine sahip, modüler ve evrensel bir haberleşme modülü tasarlanmış ve gerçek bir uygulama senaryosu üzerinde test edilmiştir. Geliştirilen sistem; harici sensör, aktüatör veya herhangi bir elektronik birimden alınan veriyi, araca herhangi bir ek donanım müdahalesi yapmadan, doğrudan araç beynine (ECU) ve harici ekrana iletebilecek biçimde yapılandırılmıştır. Modülün donanımında STM32 tabanlı ARM mikrodenetleyici kullanılmış; yazılımında ise alınan veriler, ortak bir protokol çatısı altında, gelen haberleşme standardına göre otomatik olarak çözülüp yorumlanmış ve hedef sistemlere ilgili protokole dönüştürülerek aktarılmıştır.Sistem, CAN, CAN FD, CAN 2.0A/B, RS485, LIN, UART, I2C ve SPI gibi protokollerin tamamını donanımsal ve yazılımsal olarak desteklemektedir. Ayrıca, önerilen modüler mimari sayesinde, protokoller arası dönüşümde ek bir yazılım veya donanım geliştirme ihtiyacı ortadan kaldırılmıştır. Böylece araçların sonradan donanım entegrasyonu süreçleri hızlanmış, maliyetler düşürülmüş ve esneklik üst düzeye çıkarılmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen protokol, bilimsel literatürde de ilklerden biri olup, çoklu haberleşme altyapısı tasarımında hem akademik hem de endüstriyel uygulamalar için önemli bir referans niteliğindedir. Deneysel sonuçlar, sistemin farklı protokol kombinasyonlarında kararlı ve hızlı çalıştığını göstermiştir. Tez sonunda; modüler protokol mimarisinin, akıllı ve elektrikli araçların sürdürülebilir geliştirme süreçlerinde, gelecek nesil araç mimarileri için güçlü bir temel oluşturacağı değerlendirilmektedir. Anahtar Kelimeler: Araç içi haberleşme,CAN,elektrikli araçlar,gömülü sistemler,LIN,modüler tasarım,Protokol dönüştürücü,RS485,STM32,UART,çoklu protokol
GaN FET ve silisyum tabanlı MOSFET kullanılarak tek uçlu birincil-indüktör (SEPIC) türü pil şarj düzenleyici devresinin gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışmasında, GaN FET ve Silisyum MOSFET anahtarlama elemanları kullanılarak pil şarj düzenleyici devreleri tasarlanmıştır. Tasarlanan pil şarj düzenleyici devrelerinde Tek Uçlu Birincil-İndüktör Dönüştürücü, SEPİC, tipi güç dönüştürücü topolojisi kullanılmıştır. Tez çalışması, hem GaN FET ve Silisyum MOSFET'in anahtarlama karakteristiklerinin incelenmesi hem de SEPİC tipi dönüştürücünün diğer DA-DA tipi dönüştürücülere göre avantaj ve dezavantajlarının incelenmesi açısından benzer literatür çalışmalarından farklılık göstermektedir. Tez kapsamında tasarlanan pil şarj düzenleyicinin giriş gerilimi 40-55V, çıkış gerilimi ise 26V olacak şekilde seçilmiştir. Pil şarj düzenleyici, sabit akım ve sabit gerilim modlarında çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Anahtarlama frekansı, Silisyum MOSFET kullanılan dönüştürücü için 100kHz ve 300kHz; GaN FET kullanılan dönüştürücü için ise 300kHz olarak belirlenmiştir. Dönüştürücü, tam yük altında 100W çıkış gücü sağlayabilecek şekilde kalifiye edilmiştir. Her iki anahtarlama elemanını da doğrulamak amacıyla birer adet açık döngü ve bir adet kapalı döngü dönüştürücü tasarımı yapılmış ve test edilmiştir. Testlerde elde edilen verilere göre; Silisyum MOSFET kullanılan pil şarj düzenleyici 100kHz anahtarlama frekansında %90,15 verime ulaşmıştır; Ancak 300kHz anahtarlama frekansında tam yük altında %90 verimin altında kalmıştır. GaN FET'in anahtarlama elemanı olarak kullanıldığı pil şarj düzenleyici devresinde ise 300kHz anahtarlama frekansında ve tam yük altında %91,82 verim değeri elde edilmiştir. Pil şarj düzenleyici devresi, her iki anahtarlama elemanı da kullanılarak farklı yükler altında performans testlerine tabi tutulmuştur. Pil şarj düzenleyicinin çalışma modları benzetim ortamında ve test ortamında elde edilen veriler ışığında doğrulanmıştır. Testler sonucunda elde edilen verilere dayanarak pil şarj düzenleyici tasarımlarında SEPİC tipi dönüştürücü ve GaN FET kullanımının avantaj ve dezavantajları benzer literatür çalışmalarına dayanarak incelenmiştir.
Radar darbe içi modülasyonlarının derin öğrenme tabanlı sınıflandırılması
Elektronik destek sistemleri için tehdit radar sinyallerinin kimliklendirilmesi son derece kritik bir öneme sahiptir. Radar sistemlerinde kullanılan darbe içi modülasyonları elektronik destek sistemleri tarafından tehdit radarların kimliklendirilmesinde kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında, sinyal işleme ve derin öğrenme yöntemleri ile radar darbe içi modülasyonları sınıflandırılması çalışılmıştır. Derin öğrenme mimarisinin eğitimi ve testinde kullanılacak verilerin genelleştirilebilir olması için farklı parametreler ile sinyal üretebilen radar sinyal simülatörü bilgisayar ortamında geliştirilmiştir. Üretilen radar sinyalleri Kısa-Zaman Fourier dönüşümü, Fourier Synchrosqueezed dönüşümü, Düzleştirilmiş Sözde Wigner-Ville dağılımı, Choi-Williams dağılımı ve çevrimsel durağan sinyal analizi gibi dönüşümlerden geçirilerek evrişimli sinir ağını eğitebilmek için kulllanılarak modülasyon sınıflandırması gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda 11 farklı faz ve frekans modüleli sinyalden oluşan veri seti ile 0 dB sinyal gürültü oranı değerinde %98 sınıflandırıcı başarımı elde edilmiştir.
Investigating the effects of active sensing movements on state estimation performance
Active sensing movements, characterized by physical movements of sensory organs such as the eyes, ears, fingers, or antennae, is a method employed by animals to gather information about their surroundings. These movements are critical for animals as they enhance the efficiency and accuracy of their sensory feedback systems. This thesis provides a comprehensive framework for investigating active sensing movements in fish. Specifically, the study outlines the fish model essential for this examination, explores the shaping of active sensing movements or signals, and compares two active sensing mechanisms developed through control theory techniques. According to our hypothesis, fish engage in active sensing behaviors in order to improve their ability to sense their environment more accurately. In other words, they attempt to increase their state estimation performance. However, it is not yet clear in the literature how these movements are performed and what information is used to generate them. In our study, we conducted simulations using various forms of active sensing signals on a previously established second-order fish plant model that had been developed through refuge tracking experiments. Initially, we implemented open-loop signals that were specifically designed for active sensing. This was based on the observation that active sensing movements tend to exhibit velocities with a Gaussian distribution. Then, to investigate the theory that active sensing signals are generated under feedback control, which has been studied in the literature, we implemented it on our model. This was done in the form of a closed-loop signal using the state covariance matrix, which contains the state estimation information. In both of our experiments, results were obtained that supported our hypothesis, and the simulation results confirmed that these active sensing behaviors of fish enhance their state estimation performance. Furthermore, we demonstrate through comparison of results obtained from simulations of the open-loop and closed-loop active sensing signals that closed loop performance is superior at low refuge frequencies.
Görüş hattı ortamında çok kullanıcı için hüzme yönlendirme
Günümüzde kullanılan haberleşme cihazlarının sayılarının eskiye göre çok fazla artması, her bir cihaz için gereken veri aktarım boyutunun ve gerekli olan veri aktarım hızının yükselmesi nedeniyle hali hazırda kullanılan haberleşme altyapıları yetersiz kalmakta bu nedenle de yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemler, çok sayıda kullanıcı ile aynı anda haberleşme ağının kurulabilmesine olanak sağlayan, çok sayıda anten elemanından oluşan faz dizili büyük ölçekli anten yapılarıdır. Yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlerde haberleşme sırasında milimetre dalga boyunun kullanılması öngörülmektedir. Milimetre dalga boyunun temel özellikleri arasında ilk olarak yüksek bant genişliği ile yüksek frekanslarda haberleşme yapabilmesi yer almaktadır. Haberleşme frekansının yüksek olması nedeni ile haberleşme antenini oluşturan antenler daha küçük boyutlarda olmaktadır. Anten boyutlarının küçülmesi sonucunda da aynı birim alanda çok daha fazla sayıda anten kullanım olanağı sağlanabilmektedir. Böylece anten sayısının artışı ile birlikte haberleşmede kullanılan hüzmeler dar genişlikte olmaktadır. Saçılma, yansıma ve yayılma kayıplarının azalması nedeniyle de çok yol etkisi ile birlikte kullanılabilen hüzme şekillendirme yapısı yerine hüzme yönlendirme yöntemlerinin kullanım gereği ve bu gereğe bağlı olarak da görüş hattı ortamlarında kullanılmaya elverişli olması yer almaktadır. Tez kapsamında, yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlerin alt yapısını oluşturan temel özellikler ve çok kullanıcının mevcut olduğu ortamlarda görüş hattı doğrultusunda yapılabilecek olan haberleşmenin performansı incelenmiştir. Analizler sırasında farklı anten örüntüsü tasarımları da kullanılmıştır. Bahsi geçen incelemeler kapsamında üç farklı hüzme yönlendirme tekniği karşılaştırılmıştır.
Klasik ve yeni nesil aydınlatma elemanlarının karşılaştırılması
İnsanoğlunun en önemli aktarılabilen duygusu, görme duygusudur. Bu duyguyu çeşitli koşullar, örneğin çevre, etraftaki olan nesneler, hava koşulları vs. etkiler. Aydınlatmadaki en önemli amaç aydınlatmasını yaptığımı çevrenin gereği gibi görünmesi ve aydınlatmasını yaptığımız mekandaki herhangi bir nesnenin görünmesini sağlamaktır. Bu projenin amacı iç aydınlatmanın önemi ve ışığın iç aydınlatmadaki etkisini ve yayan ışıklar insanların psikolojisindeki yarattığı etkisinin önemini göstermektir. Sanayileşmiş toplumlarda gün geçtikçe iç mekanlarda geçirilen zaman süresi uzamaktadır ve bu sebeple gün boyunca güneşin ışığının azalmasıyla beraber, yapay ışığa daha çok ihtiyaç duyurulur. İç mekanların yapay aydınlatmalarda, aydınlatmayı etkileyen her faktöre dikkat etmemiz gerekiyor. Konfor, güven, tasarruf, ışığın şiddeti, CRİ derecesi ve renk seçimi aydınlatmada önemli faktörlerdir. Aydınlatmadaki amaç, enerji tekniğinde maksimum tasarruf yapılması ve aynı zamanda güvenliğinde sağlanmasıdır ve bunun için de detaylı tasarım muhasebelerinin gerçekleşmesi gerekir.
Spectrum sensing detection methods in cognitive radio systems
Wireless technology is the key technology to eliminate the dense wire ropes from hospitals and far access to medical devices. In order to overcome the problem of bandwidth scarcity, cognitive radio driven hospitals are introduced. Cognitive radio is the most effective technology to solve spectrum scarcity problem in contrast to high speed data transfer need. In cognitive radio systems, non-licensed users are permitted to use an idle licensed spectrum bandwidth. Whenever the license holder begin to use its spectrum, non-licensed user stops its communication and waits until the licensed user finish its communication. In cognitive radio driven hospitals, devices are divided in two categories just as the one in cellular communication. Primary devices has very high priority and their communication is vital for the hospital and patients, so that no interference should be made with such devices. Secondary devices are the ones which has lower priority and they can wait until the primary devices do their communication and then, they begin to use the allocated spectrum. The most important parameter in cognitive radio driven hospitals is a reliable spectrum sensing method. This method should be a simple one to be able to implement it in the secondary devices. Among all the sensing methods, energy detection based spectrum sensing and covariance based spectrum sensing is very popular. Maximum to minimum eigen-value based spectrum sensing is the best known of the covariance based spectrum sensing. In order to improve the performance of energy detection, double threshold concept is introduced. Double threshold energy detection method is introduced in literature to improve energy detection method performance. In this thesis, we used this concept in maximum to minimum eigen-value based spectrum sensing to improve its performance. The problem with covariance based spectrum sensing is its complexity. These complex methods can not be used in real systems of cognitive radio driven hospitals. The other method to improve the sensing algorithms performance is cooperative concept. The main reason of wireless hospitals is eliminating complexity and dense ropes that by using cooperative system for the devices, again this ropes and complexity will be used again. We have suggested to use memory concept in energy detection based spectrum sensing methods. Two new algorithms are introduced with considerably better performance with the cost of delay in secondary communication which is bearable. These new methods are memory based double threshold energy detection and memory based energy detection with their pros and cons.
Uwb microstrip antenna design for microwave imaging systems
In this thesis, an UWB microstrip antenna is designed which can be used for microwave imaging applications such as breast cancer detection. Detection of cancerous tissues can be possible because of the difference between electrical properties of normal tissues and cancerous tissues. A high gain UWB antenna can be used for this application. Microwave imaging, which is the application of microstrip antenna utilizing ultra-wide band frequency range, is low cost and effective compared to others, which makes it more popular amongst other techniques that involve heavy machinery, which cost a lot, such as MRI. Microwave imaging is sensitive in detecting most of the affected tissues. Ultra-wide band devices, as explained by Federal Communication Commission (FCC) in 2002, are devices that have fractional bandwidth of at least 25% or operating frequency range of 1.5 GHz or more. In the beginning, we described the basics of patches and their types with detail in terms of technical information. There are several types of antennas such as dipole, array, and reflector antennas, but we focused on the special type of antennas known as microstrip patch antennas. Important parameters of antennas such as return loss, voltage standing wave ratio, and gain help to understand the radiation characteristics of antenna. Return loss is the power loss in the signal, which is reflected back because of the lack of coherence in the transmission line, while voltage standing wave ratio is the coefficient of return loss. Comparatively microstrip antennas have many advantages over other antennas in terms of efficiency, size and cost. Microstrip antennas consist of a radiating patch mounted on one side of the dielectric substrate and grounded on the other side. Radiating patch is fed with different techniques such as microstrip feeding line, coaxial probe, aperture coupling and proximity coupling. These techniques are categorized either contacting or non-contacting. Microstrip feed line is commonly used because of easy fabrication while impedance matching can be improved by size and position of feed line. Proposed antenna consists of a radiating patch on one side of substrate while ground on the other side. Substrate used in proposed antenna is FR4 with the thickness of 1.6 mm having relative permittivity, ε_r of 4.4 and loss tangent, δ equals to 0.02. Frequency range is in between 2.01 GHz to 7.64 GHz having a Fractional Bandwidth (FBW) of 116%. Antenna is using low cost low profile substrate with length of 38 mm and width of 40 mm. In short, a very compact design is created for ultra-wide band applications. Reducing the size of antenna affect the performance of antenna such as; varying thickness affect the bandwidth of antenna. Radiating patch consist of rectangular shape patch having length and width of 23.5 × 12 mm2. Stub is introduced to enhance the radiation efficiency and electric field distribution in the patch. Microstrip feed line is used to provide 50Ω impedance. Antenna can provide better gain of 9.40 dB, which is considerably a good result for microwave imaging purpose. High frequency structural simulator (HFSS) is used to design and analyze the structure of antenna.
Mobil haberleşmedeki mikroşerit anten tasarımı
Genel olarak haberleşme bilginin bir noktadan diğer bir noktaya aktarımı olarak bilinir. Mobil haberleşme sistemlerinde bilgi aktarımı, veriyi elektromanyetik bir dalgaya dönüştürerek elde edilir. Elde edilmiş bu dalga taşıyıcı rolünü oynar. Modüle edilmiş veya elektromanyetik bir dalgaya dönüştürülmüş taşıyıcı, varış noktasına ulaştığında sinyal demodüle edilerek yeniden veriye ulaşılır. Bu erişim kablolu ya da kablosuz, yani antenler ile, iki farklı şekilde yapılır. Günümüzde haberleşme bağlantılarının en önemli bileşenlerini antenler oluşturmaktadırlar. İlk anten 1877 yılında Hamburg'lu bilim adamı Profesör Heinrich Rudolf Hertz tarafından icat edildi. Anten teorisindeki gelişmeler bu tarihten itibaren gelişmeye devam etti. Bu alandaki ilerlemeler günümüzde bile devam etmektedir. Antenler elektronik iletişim sistemlerinin vazgeçilmez bir unsuru olduğu için, elektronik mühendislerinin bu alanda iyi bir bilgi sahibi olmaları zorunludur. WIFI ve WIMAX gibi yeni nesil teknolojiler mobil cihazlarda kullanılması için, mikroşerit antenleri tercih etmekteler. Mikroşerit antenler sahip oldukları geometri, hafiflik, üretim zamanındaki ucuzluk ve kolay monte edilebilirliği nedeniyle en popüler anten tiplerindendir. Tüm bu sistem, bütün yanal yüzeyi açık olan bir rezonatördür. Mikroşerit antenlerin anten yapıları içerisinde önemli bir gelişme ve yenilik sağlamasının en temel sebebi daha çok elektriksel olmayan özelliklerinden kaynaklanmasıdır. Mikroşerit antenler düşük bir ağırlığa ve küçük ölçütlere sahiptir. Mikrodalga tümleşik devrelerine (MIC) rahatlıkla uyum sağlayabilirler. Devre elemanlarıyla aynı dielektrik katmanı paylaşabilmeleri ve küçük olmalarından dolayı kolayca entegre devre yapılara uyum sağlayabilir ve cihazların boyutlarında büyütülme gibi zorunluluk yaşatmazlar. Eğer fabrikasyon giderleri ve malzeme engelleyici değilse sistem çok ucuza mal edilebilir. Elektriksel performansına bakıldığında temel mikroşerit antenler tel veya açıklık gibi geleneksel anten sistemleriyle karşılaştırıldığında, yüksek besleme devre kayıpları, dar band genişliği, düşük çapraz polarizasyon ve düşük güç kontrol kapasitesi gibi dezavantajlara sahiptirler. Bunlar araştırmalardaki performansı ve uygulama alanlarını kısıtlar. Yakın zamanda yapılmakta olan çalışmalar analiz aşamasında dikdörtgen ve dairesel geometriler için kullanılan transmisyon oyuk modeli, hat modeli, tam dalga analizi gibi gelişmekte olan uygulamalar üzerine odaklanmıştır. Çalışmanın amacı olarak, mobil haberleşme için uygun görülen mikroşerit antenin özelliklerine bakılmış, küresel konumlama sistemi (GPS), kablosuz yerel alan ağları (WLAN) ve kablosuz geniş alan ağları (WIMAX) teknolojilerinde çalışabilecek çok bantlı anten tasarlanmıştır.
Implementation and evaluation maximum power point tracking (MPPT) based on adaptive neuro fuzzy inference systems for photovoltaic pv system
Convert solar energy to electrical energy is one of its important applications which is done by devices called Photovoltaic (PV) cell. This study was aimed to compare, investigate, and evaluate the performance of PV system operating with Maximum Power Point Tracking (MPPT) that work by Adaptive Neuro Fuzzy Interference System (ANFIS) technique. It is appraised with other MPPT algorithms like the most common Perturb and Observe (P&O) algorithm, Fuzzy Logic Control (FLC) algorithm, and Artificial Neural Network (ANN) algorithm. These algorithms work for controlling the duty cycle (D) of the plus signal that goes to switch of the DC-DC converter for maximizing the power generated by solar panel. Implementation of MPPT is made by using boost DC-DC converter with constant resistive load. In addition, it was conducted to introduce for simulating and modeling general PV panel with some adjustable parameters that modelling any real PV panel using its electrical data. And testing the simulated model for showing the effects of changing in the solar irradiation and the operation temperature on the output power of the PV. All systems were analyzed and simulated by using MATLAB Simulink program. The simulation results show that the ANFIS and ANN based MPPT method gave faster response to achieve the MPP and more efficient than fuzzy logic MPPT and the conventional P&O methods under rapid variations of operating conditions.
Spectral and spatial classification of hyperspectral images
Recently various developments have been introduced in Remote Sensing Technology. Multispectral sensors have been used for years and provide images with multi bands up to 10-20 bands. The information extracted from the multispectral images are useful and helped in many different applications in the real world, however it may fail in distinguishing between different minerals or sub classes, where hyperspectral images plays an important role. Hyperspectral images are made of hundreds of narrow bands, in most of the cases it can be up to 200 bands. Having this high level of detailed spectral information gives a better distinguishing capability. The conventional classification methods used for multispectral images cannot be applied directly on hyperspectral images due to many reasons. Therefore, many algorithms adjusted or introduced to fit the hyperspectral data. For example, statistical classifiers have difficulties with these data, because calculating statistical parameters for such a huge amount of data is not an easy task. Additionally, the statistical algorithms assume that the data have a specific distribution which contradicts the real-world situation. On the other hand, nonparametric classifies provides good solutions with relatively high and acceptable accuracies. In some cases, these nonparametric algorithms are applied directly on the hyperspectral data or after applying some of the feature extraction methods. K-Nearest Neighbor (KNN) or Support Vector Machines (SVMs) are one of the most widely used and powerful nonparametric methods. Especially SVMs are reported as robust algorithms on hyperspectral data classification even with limited number of training samples. In real world, pixels/samples from neighboring areas are most likely belong to same class. However, classification algorithms exploiting only spectral information cause some noisy like misclassified samples in homogeneous areas. Various approaches have been introduced recently in the literature to improve the classification accuracy and obtain more homogeneous areas in classification maps. One of the powerful approaches is based on integrating the spatial information with the spectral information. In this thesis, we focus on the extended random walker (ERW) algorithm. ERW consists of two main steps; the first step is the spectral classification which is done by any spectral classification algorithm. In this thesis one of the kernel based methods support vector machine (SVM) with the radial basis function (RBF) and the linear kernel function are used in the spectral classification. The second step relies on the results of the classification obtained by SVM and more accurately it depends on the probabilities for each pixel obtained from the SVM algorithm. These probabilities are used to transfer random walker from a segmentation algorithm into a multi class classifier.
Görüntü steganografisi
Steganography is very important technique for information security as it provides a solution of hiding information. Compared to encryption it has the advantage of considering the cover data as the information data itself while actually the secret information is hidden inside it. Such a method has several applications like watermarking and fingerprinting where steganography methods are used but the objective of those applications are different. The application that we are concerned in for this project is the covert communication systems. There are different types of cover mediums that can be used in steganography, such as text, image, or audio steganography. We chose image steganography where the images are used as cover object to be our base of experiments for the proposed LSBG method. One of main steganography methods is least significant bit (LSB) but it has some limitations therefore many approaches have been proposed to improve it. Some improvement methods have been applied to LSB such as LSBM and LSBMR [7]. The new proposed improvement method is least significant bit gaped (LSBG) where the aim is to improve its imperceptibility compared to LSB and to improve a new key structure that will increase the level of securing the information.
Boyut indirgeme ve hiperspektral veri sınıflandırmasındaki etkileri
Boyut indirgeme ve hiperspektral veri görüntüleme sistemleri araştırmacılar ve araştırma kurumlarından büyük ilgi görmüştür. Veri sensörlerinin kullanımı yoluyla verilerin aktif olarak alınmasıyla, orta ve kızılötesi dalga boylarında, dünyanın yüzeyindeki belirli bir bölgeden çeşitli mevcut spektral bandlar yoluyla görüntüler alınabilir. Hiperspektral sensörler, detaylı spektral bilginin sağlanmasında oldukça önemlidir ve bu ayrıntılı veriden dolayı doğruluktaki artış ve ilgili materyallerin ayrımcılığına ilişkin olarak oldukça pahalıdır. Çoğu durumda, görüntüleme için hiperspektral çözümler ve uzamsal kararlar için sistemler basitçe iki önemli rol oynayarak süreci ayırıcılığı artıran sensörlerin uygulanmasıyla çalıştırılabilir; Daha hassas görüntüleme ayrıntılarının sağlanmasını geliştirmek ve görüntüler içinde bulunabilecek çok daha küçük mekansal yapıların analizini sağlamak hiperspektral verilerin önemli özellikleri olarak sayılabilir. Sonuç olarak, uzaktan algılama ve yorumlamada veri sınıflandırmanın önemli katkısı vardır. Denetimli öğrenme ile verilerin sınıflandırılmasıyla oynanan birincil rollerden biri, belirli bir veri hakkında spektral bilgileri modellemek için eğitim örneklerinin kullanılmasıdır. Bu örnekler, gri tonlamalı görüntülerin elde edilmesinde kullanılan tüm piksellerin yoğunluğunun yanı sıra, RGB'nin yoğunluk vektörü ve hatta yüksek boyutlardaki görüntülerin değeri gibi bilgileri içerir. Bu sonuç olarak, temsili bir örneklem kullanılarak farklı çıkarların ayrımcılığına yardımcı olan veri sınıflandırma sonuçlarının üretilmesine yol açmaktadır. Bununla birlikte, bu tezin amacı, söz konusu hiperspektral veri sınıflandırma sistemlerinde boyut indirgemenin etkisini analiz etmektir. Bu tezde hiperspektral veri sınıflamasında boyut indirgemenin iki önemli yönü üzerinde durulacaktır. Bunlar, PCA ve ISOMAP ile boyut indirgeme olup, daha sonra da boyut indirgemenin Destek Vektör Makinesi (SVM) ve K en yakın komşuluk (KNN) gibi sınıflayıcılara olan etkilerini incelemektedir. Anahtar Kelimeler: Hiperspektral Görüntüleme Verileri, Boyut İndirgeme, PCA, ISOMAP, SVM, KNN.
Manyetik rezonans görüntülerinde tümör bölgelerinin otomatik tespiti
Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan tıbbi görüntüleme yöntemlerinden biri olan manyetik rezonans görüntüleme cihazının yapısı, donanımsal bileşenleri ve görüntü kalitesini etkileyen faktörler detaylı şekilde incelenmiştir. Cihazın çalışma prensibi ve kullanım alanları açıklanmış, donanımsal yapısını oluşturan alt sistemler gösterilmiştir. Bilgisayar tabanlı program kullanılarak görüntü işlemesi yapılmış, işlenen görüntüler üzerinden tümör aday bölgesi tespiti yapılarak öznitelik değerleri bulunmuştur. Daha sonra Yapay Sinir Ağı geliştirilerek öznitelik değerlerinden manyetik rezonans görüntülerinde beyin tümör bölgelerinin otomatik tespit işlemi gerçekleştirilmiştir. MRI cihazlarında kullanılan ferromanyetik mıknatıslar, güçlü manyetik alanların oluşmasını sağlar. Bu harici elektromanyetik alanlar, elektrik iletkenliği bulunan vücut içi implantlar ve biyomalzemeler üzerinde bozucu etki yapar. Manyetik alanın yanı sıra, gradyent manyetik alan ve elektromanyetik atımlar etki alanlarının içindeki biyomalzemeler ile etkileşime girer. Bunların sonucu olarak, MRI cihazı içerisine giren hastalarda doku ısınması ya da gömülü tıbbi cihazların çalışmaması gibi sorunlarla karşılaşılabilir. Bu istenmeyen enterferansların önüne geçilebilmesi için elektromanyetik uyumluluk ve sinyal girişim testlerinin yapılarak MRI cihazlarının bu gereksinimlere uygun şekilde tasarlanması ve üretilmesi gerekir. MRI cihazları donanımsal özelliklerinin yanı sıra; görüntüleme alanı, matris değeri, averaj sayısı ve kontrast gürültü oranı gibi farklı parametrelerin en uygun biçimde seçilmesiyle, sinyal gürültü oranı yüksek görüntüler elde edilir. Görüntü kalitesinin yüksek olması hastalıkların doğru teşhisine olanak sağlayan inceleme olanakları sunar. Bu seçimlerin doğru yapılması ve en uygun MRI cihaz yapısının oluşturulması önemli bir mühendislik uygulama alanıdır.
Güneş panellerinin verimlilik hesabı ve otomasyon sistemi tasarımı
Sınırsız kaynak olan güneş ışınlarının varlığı ve bu kaynağı kolaylıkla kullanarak üretim sistemi tasarlama, tasarımcıya birçok avantajı sağlarken aynı zamanda elde edilen ürün çevreci özelliklere sahip olmaktadır. Giderek yaygınlaşan ve çok büyük ilgi gören güneş enerjilerinden yararlanma konusu, araştırmacıları, tasarımcıları düşük maliyetli ve evsel ihtiyacı karşılayacak güneş paneli sistemleri yapmaya yönlendirmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, güneş enerji sistemlerinin, güneş enerji panellerini, güneş ışınları ile elektrik enerjisini elde etmek, güneş enerji sistemlerinin maksimum güç noktası izlemesi ile izlenmesini araştırmak ve düşük maliyetli bir güneş enerjisi panel sistemini tasarlamaktır. Bu amaçla, YÖK tez merkezinde yer alan doktora tezleri incelenmiş, açık kaynak verilerine ulaşılmış ve teze ilişkin bir derleme hazırlanmıştır. Ayrıca, kaynaklardan edinilmiş bilgiler kullanılarak düşük maliyetli bir güneş paneli sistemi tasarlanmıştır. Tezin kaynak araştırması doktora tezleri ve ulaşılabilen açık kaynaklar ile sınırlıdır. Bu tez çalışması ile tasarımcılara, tasarım ile ilgili pratik uygulama göstermek hedeflenmiştir.
İklimlendirme sistemlerinde ıot uygulaması
Bu çalışmada klima kontrolü için klima kumandası Arduino ile kontrol altına alınarak Android yazılım yardımıyla bu yapıların haberleşmesi I2C ile sağlanmıştır. Daha detaylı açıklayacak olursak IR protokolü ile tasarlanan kumanda devresi, klima kontrol devresi, temiz hava için pencere kontrol devresi, nem için buhar makinesi kontrol devresi arasındaki haberleşmeyi sağlamaktadır. Kişilerin konfor şartlarını sağlayan bu tasarım Histerezis çalışma bölge aralığını belirlemenize de yardımcı olacaktır. İklimlendirme, ısıl konforu kişilerin belirlediği aralıkları sağlamak ve kontrol altına almak için yapılan bu çalışmada cep telefonu yardımıyla yani cep telefonu uygulamasının veri alış-verişini yapmasını sağlayan bir veri tabanı kullanılmıştır. Kullanılan bu veri tabanı ise Firebase veri tabanıdır. Bu sayede kişiler cep telefonuna yüklenen aplikasyon aracılığıyla istenilen ısıl konfor şartlarını belirleyerek kontrol altında tutmayı uzaktan sağlayabileceklerdir. Bireylerin ısıl konfor şartlarının sağlanması için tasarlanan bu çalışmada Arduino kart ile kumanda devresi tasarlanıp, ısıl konforun sağlanması için Klima kontrol devresi, temiz hava ihtiyacının karşılanması için Pencere kontrol devresi, nem ihtiyacını karşılamak için Buhar Makinesi kontrol devreleri tasarlanıp ve bu devreleri kontrol edebilmek ve yönlendirmek için internet üzerinden Andorid arayüzü kullanılarak IoT (NESNELERİN İNTERNETİ) ile kontrolü sağlanmaktadır. IoT (Internet of Things) ile iklimlendirme sistemi fonksiyonlarında gerekli olan şartları sağlamak ve konfor şartlarının sürekliliğini sağlamaktır.
Elektrikli metrobüslerin optimum enerji yönetimi
Son yıllarda Dünyada etkisini gösteren iklim değişimi canlı türleri için bir tehdit oluşturmaktadır. Özellikle içten yanmalı motorlu araçlardan yayılan karbon salınımı doğayı ve yaşayan canlı sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Öyle ki herhangi bir önlem alınmazsa tüm dünyayı çevre kirliliğinden kaynaklı kötü günler beklemektedir. Sera gazı etkisini azaltmak amacıyla hükümetler tarafından iş birliği oluşturuldu ve yapılan protokoller sayesinde birtakım önlemler alınmaktadır. Yapılan anlaşmalar neticesinde özellikle güneş, rüzgâr, hidrojen ve dalga gibi yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı teşvik edilerek bu kaynakların kullanımının artmasına özen gösterilmektedir. Hükümetler aynı zamanda 2030 yılına kadar konvansiyonel içten yanmalı araçların üretimini durdurarak, elektrik enerjisi ile çalışan araç üretimini artırıp; çevre dostu araçların kullanımını yaygınlaştırmaya çalışmaktadır. Bu amaç doğrultusunda çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, içten yanmalı motorlu araçların kullanımını azaltmak amacıyla özellikle metropol şehirlerde servis sektöründe hizmet veren elektrikli metrobüs kullanımını teşvik etmek için, İstanbul Avcılar-Söğütlüçeşme metrobüs hattındaki araçların günlük çalışma saatleri ve bilgileri tedarik edilerek bir modelleme oluşturuldu. Tez çalışmasında, istasyondaki elektrikli metrobüsleri şarj etmek için gerekli olan enerji için şehir elektrik şebekesine yük olmamak amacıyla bir GES sistemi kuruldu ve metrobüsler için gerekli olan elektrik enerjisi üretimi sağlandı. Bir benzetim programı aracılığıyla oluşturulan GES sayesinde elektrik enerjisi maliyeti azaltılmıştır. Ayrıca gerekli durumlarda üretilen fazla enerjinin şebekeye satışı yapılabilmektedir. Yakın gelecekte tüm araçların elektrikli araçlara dönüşeceği düşünüldüğünde, özellikle servis sektöründe hizmet veren elektrikli metrobüslerin, metrobüs garajına kurulan GES sayesinde üretilen elektrik enerjisi doğrultusunda şehir şebekelerinden satın alınan enerji de azalmış olacaktır.
Öznitelik seçimi ve makine öğrenimi kullanılarak enerji iletim, kontrol ve yönetim sistemlerinde siber güvenlik analizi
Enerjinin iletimi, denetimi ve yönetiminin yapıldığı SCADA benzeri sistemlerin internet ağına bağlı olarak çalışmaları ve ağ üzerinden güvenli bir şekilde veri iletmeleri beklenmektedir. Enerji denetim ve yönetim sistemlerinde, sisteme yapılacak siber saldırılar sonucu verilerde oluşabilecek hataların sınıflandırılması ile sistemin korunmasını sağlayabilecek akıllı sistemlerin geliştirilmesi mümkündür. Fakat büyük çaplı sistemler için geliştirilecek akıllı sınıflandırma algoritmalarında en büyük problem öznitelik uzayının oldukça büyük olmasıdır. Böyle sistemler için doğru şekilde öznitelik azaltma önemlidir. Bu çalışmada birbirine ardışık bağlı öznitelik seçim algoritmalarının hem zaman hem sınıflandırma başarısına etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Böylece her bir öznitelik seçimi sonrası elde edilen öznitelik matrisleri ile sistem performansının iyileşip iyileşmediği incelenecektir. Geliştirilen algoritma için 128 farklı iletim hattı ölçüm parametresinin öznitelik uzayından oluşan açık kaynaklı bir veri seti kullanılmıştır. Çalışmada izlenen metodoloji temel olarak dört ana adımdan oluşmaktadır. Çalışmada her adımda sınıflandırıcı olarak 5'li komite yapısına sahip, oy çokluğu ile karar veren, sabit parametreli (katman sayısı, nöron sayısı, öğrenme oranı ve momentum katsayısı) çok katmanlı algılayıcı (MLP) tercih edilmiş ve 10 katlamalı çapraz doğrulama yöntemi uygulanmıştır. İlk adım olarak tüm veri seti doğrudan MLP ağları ile sınıflandırılmış, başarı ve sınıflandırma eğitim süreleri kaydedilmiştir. İkinci adımda ilk öznitelik seçim yöntemi olarak ANOVA analizi kullanılmış ve p-değeri 0,05'den büyük olan öznitelikler elenmiştir. İlk öznitelik seçimi sonrasında elde edilen öznitelik matrisi aynı özelliklere sahip MLP ağı ile sınıflandırılmış, başarı ve eğitim süresi kaydedilmiştir. Üçüncü adımda ise özniteliklerin arasındaki korelasyona bakılmıştır. En düşük p-değerine sahip öznitelikten başlayarak korelasyon katsayısı |r|<0,7 den küçük olan öznitelikler bu yöntemle seçilerek sınıflandırma algoritmasına sokulmuş ve başarı ile süre değerleri kaydedilmiştir. Son öznitelik seçim yöntemi olarak ise ReliefF algoritması kullanılarak öznitelikler kendi aralarındaki ilişkiye bağlı olarak ağırlıklandırılarak sıralanmıştır. Elde edilen sıralanmış özniteliklerden ise maksimum ve minimum değere sahip özniteliklerin ortalaması alınarak, bu değerden daha yüksek ağırlık değerine sahip öznitelikler sınıflandırma işlemine sokulmuştur. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde tüm veri seti için, MLP ağının aşırı öğrenme problemi ile karşılaştığı ve sınıflardan ikisini hiçbir şekilde sınıflandıramadığı görülmektedir. Sınıflandırma performansı %21 civarında olurken, yaklaşık eğitim süresinin 63,14 saniye civarında olduğu gözlemlenmiştir. İlk öznitelik seçim işlemi sonrası 128'den 82'ye inen öznitelik sayısı ile elde edilen sınıflandırma başarısı ise %89,11 civarında olurken, eğitim süresi 205,82 saniye civarında sürmektedir. Korelasyon katsayılarına bağlı olarak gerçekleştirilen ikinci öznitelik seçme işlemi sonrasında ise 24 öznitelik sınıflandırma işlemi için uygun değerlere sahip olmuştur ve bu öznitelikler ile %85,32'lik bir sınıflandırma başarısı elde edilirken işlem süreci 17,69 saniye sürmüştür. Son öznitelik seçme işlemi sonrasında ise 6'ya düşen öznitelik sayısı ile 7,4 saniye süren sınıflandırma işlemi sonrasında %84,49'luk bir sınıflandırma başarısı elde edilmiştir.
Derin öğrenme temelli yüz görüntü analizi
Derin öğrenme insan beynini temel alan yapay sinir ağlarının bir veya birden fazla katmandan oluştuğu bir çalışma alanıdır. Veriler yardımıyla sonuçları tahmin eden bir makine öğrenme yöntemidir. Zamanla teknolojinin gelişmesi bilgisayarların performansının artmasını sağladı. Dolayısıyla yapay zekâ uygulamalarında gelişim gözlenmeye başlandı. Bugüne baktığımızda yüz tanıma sistemleri her alanda kullanılmaktadır. Son zamanların gelişen teknolojisiyle popüler bir alan haline gelen bu sistemler pek çok alanda güvenli geçişler sağlar. Tezin amacı sınıf ortamında bulunan kamera karşısında yüz tanıma kümeleri oluşturup, nötr olan yüz ifadelerini bir sınıflandırıcı yardımıyla tespit ederek, Python yardımıyla derse giriş duygu durumlarını belirleyip aynı gün içinde ders bitiminde nötr duygu durumlarının ne oranda artıp azaldığının oransal değişimi tespit edilmeye çalışılacaktır.
Otonom araçlar için trafik işaretlerini tanıma sistemi
Son zamanlarda günlük hayatımızda popüler olmaya başlayan akıllı araçlar, üzerinde bulunan kontrol üniteleri ve sensörleri kullanarak çevresindeki ortamı algılayarak sürücünün güvenli ve rahat sürüş yapmasını sağlayan araçlardır. İçten yanmalı araçlardan akıllı araçlara gidişte son evre olan otonom araçlardan üç temel beklentiden birincisi araç sahibi-yolcu veya kontrol merkezi isteklerinin doğru bir şekilde alınması(İnsan-Makine Etkileşimi), ikincisi aracın doğru sevk ve idaresi, üçüncüsü ise yol, trafik ve çevresinde bulunan nesnelerin belirlenmesi- sınıflandırılması ve hareketlerinin kestirimidir. Otonom araçlarda ilk iki beklenti tam anlamıyla yapılmakta iken üçüncü beklentide halen ciddi eksikler bulunmaktadır[1]. Yapay zekâ alanındaki yapılan çalışmalar neticesinde otomotiv sektöründeki pek çok büyük şirket tarafından otonom araçlar üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu uygulamalarda insanlar için çok büyük faydalar olsa da, daha iyi bir uygulama arayışı, bilim insanlarını her zaman mevcut çalışmaları geliştirmeye iter[2]. Yapılan bu çalışmalardan birinde ise amaç araçların trafik işaretlerini yorumlayabilmeleri ve karar alabilmeleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Yapılacak çalışmada ilgili trafik işaretlerini farklı kategorilerde sınıflandırabilen bir konvolüsyonel sinir ağı(CNN) modeli oluşturulacaktır. Bu model ile otonom araçlar için epeyce önemli bir görev olan trafik işaretlerini sınıflandırma işlemi yapılarak otonom araç tarafından trafik işaretlerinin tanınması hedeflenmektedir. İlgili trafik işaretlerini tanıyan bir model oluşturulacak olup kullanılacak olan programlama dili Python, kullanılacak algoritma olarak CNN algoritması seçilmiştir.
CNC işleme merkezlerinde kesici takım kırılmalarının görüntü işleme yöntemi ile tespiti
Bu yüksek lisans tezi, talaşlı imalat yapan CNC işleme merkezlerinde kullanılan matkap ve kılavuz kesme takımları ile gerçekleştirilen proses sonucu matkap veya kılavuzda kırılma yaşandı ise yaşanan bu kırılmanın, CNC işleme merkezi takım magazini içerisine kurulan kamera sistemi ve makine bütünleşik çalışan görüntü işleme yazılımı ile tespitini amaçlamaktadır. Öncelikle tez çalışmasında görüntü işleme yöntemlerinin sanayide kullanım alanları incelenmiştir. Tez çalışmasında, MATLAB programı ile görüntü işleme teknikleri kullanılmıştır. Kamera ve işlemci olarak Raspberry Pi 3 ve Raspberry Camera V2 modülü kullanılmıştır. Üzerinde çalışılan makine Fanuc Oi-model D işletim sistemine sahip Dahlih marka, MCH-800 model yatay işleme merkezidir. Pratikte kurulan sistemde, Raspberry Pi işlemcisinin CNC yatay işleme merkezi ile bütünleşik çalışabilmesi için gerekli sinyalizasyon yapısı oluşturulmuştur. İşlemciden gelen/giden sinyallerin Fanuc İşletim sistemine ait PLC'de anlamlandırabilmek için, Ladder diyagramına, oluşturulan algoritmalara göre yazılım eklemesi yapılmıştır. Bu sayede Raspberry Pi kamera modülü hangi zamanda fotoğraf çekeceği bilgisini ve çektiği fotoğrafın kaç numaralı matkap veya kılavuza ait olduğunu anlamaktadır. Çekilen matkap ve kılavuz fotoğrafları MATLAB programında yazılan yazılıma göre hedef dosyalara kaydedilmiş ve görüntü işleme teknikleri ile özniteliklerine göre sınıflandırılmıştır. Yazılım ile belirlenen özniteliklere sahip matkap veya kılavuz kırıldığında özniteliğin değeri değiştiği için matkap veya kılavuzun kırıldığı tespit edilmiştir. Bu tespit Raspberry Pi işlemcisinden CNC makineye bilgi olarak verilerek CNC makinenin alarm vermesi sağlanmıştır. Sonuç olarak, tasarlanan ve pratikte uygulamaya alınan sistem CNC işleme merkezlerinde kullanılan matkap ve kılavuz takımlarında yaşanan kırıkların tespitini görüntü işleme metodu ile gerçekleştirmiştir. Bu tez projesi ile görüntü işleme yöntemlerinin talaşlı imalat sektöründe uygulanabilirliği desteklenmiştir.
Çok çekirdekli işlemcilerde yeni bir paralel görüntü işleme yöntemi ve yöntemin yüz tanıma problemine uygulanması
Artan işlemci hızları ve çekirdek sayıları, kısa süre içerisinde çok fazla işlem yapılmasını gerektiren programların gerçek zamanlı olarak çalıştırılabilmesinin önünü açmıştır. Ancak çekirdek sayılarındaki artış, performans artışından ziyade çok görevliliği hedeflemektedir. Bu tez çalışmasında, gerçek zamanlı görüntü işleme uygulamaları için paralel görüntü işleme ve çerçeve akış hızı sabitleyici yaklaşımı sunulmuştur. Bu yaklaşımın temel amacı, görüntü işleme yöntemlerinin sıradan bilgisayarlar üzerinde ve ek donanım desteği gerektirmeden çok çekirdekli işlemci mimarisinden yararlanılarak gerçek zamanlı olarak yürütülebilmesini sağlamaktır. Önerilen yaklaşımın test edilmesi için popüler yüz bulma ve tanıma algoritmaları da çalışılmış ve bu algoritmalar sunulan yaklaşım kullanılarak paralel işleyecek şekilde gerçeklenmiştir. Yaklaşım, Microsoft .NET çatısı altında Microsoft Windows 7 işletim sistemi üzerinde bir Intel i7-3770 3,40 GHz işlemcisi ile test edilmiştir. Sonuçlar görüntü işleme işlemlerinin 4 fiziksel çekirdek üzerine başarıyla dağıtıldığını ve 5,25 kata kadar performans artışı sağlandığını göstermiştir. Önerilen yöntem yüz tanıma problemi üzerinde de test edilmiştir. 25 ve 60 fps hıza sahip videolar için yapılan testler sonucunda, iş yüklerinin çekirdeklere dağıtılabildiği görülmüş ve istenen akış hızları başarıyla sağlanabilmiştir.
Kablosuz algılayıcı ağlarda minimum hareketli dinamik baz istasyonu konumlandırması
Kablosuz algılayıcı ağlar (KAA) küçük, düşük maliyetli, kablosuz iletişimi kullanan çok sayıda algılayıcıdan oluşan ve birçok çevreye uyarlanabilen ağlardır. Yüksek kalitede algılama ve hatasız çalışma için algılayıcı noktalar arasında önemli ölçüde dayanışma ve işbirliğinin gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle KAA'larda enerji verimliliği önem arz etmektedir. Düğümlerin nasıl ve ne şekilde haberleşeceklerinin yanı sıra baz istasyonu konumlandırması da ağın enerji verimli olmasında, ağ yaşam süresi ve bunlara bağlı olarak baz istasyonuna ulaşacak paket sayısında önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada enerjiyi efektif kullanabilmek için düğümlerin konum bilgilerinin yanı sıra kalan enerjilerinin de hesaba katıldığı minimum hareketli yeni bir dinamik baz istasyonu konumlandırma algoritması önerilmiş ve bu algoritmanın başarımı hem K-means ve K-medoid gibi kümeleme algoritmaları üzerinde hem de HEED hiyerarşik protokolü üzerinde düğüm dağılımı ve sayısı gibi çeşitli KAA parametreleri kullanılarak ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Çalışmanın simülasyonu farklı düğüm sayılarında ve farklı düğüm dağılımlarında OMNeT++ simülasyon programı ile yapılmıştır. Tüm sonuçlar incelendiğinde dinamik baz istasyonu kullanımı sayesinde sabit baz istasyonu kullanımına göre ağ ömründe, HEED protokolünde ortalama %133.34, K-means algoritmasında ortalama %116.36, K-medoid algoritmasında ise ortalama %114.23 oranında iyileştirme sağlandığı gözlemlenmiştir. Baz istasyonuna ulaşan toplam paket sayılarında ise sabit baz istasyonu konumlandırmasına kıyasla HEED protokolünde ortalama %251.72, K-means algoritmasında ortalama %225.49 ve K-medoid algoritmasında ise ortalama %220.87 oranında iyileştirme sağlandığı gözlemlenmiştir.
Şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlerdeki doğru akım bağ kapasitörü üzerindeki akım baskısının azaltılması
Bu yüksek lisans çalışmasında, şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlerde gerilim kayanaklı eviriciler için enerji depolama elemanı olarak kullanılan DA bağ kapasitörü üzerindeki akım ve gerilim dalgalanmalarının sebepleri incelendi. Fotovoltaik enerji sisteminin önemli bir bileşeni olan eviricilerin kontrolü için gerekli yapılar analiz edildi. Evirici çalışabilmesi için gerekli olan tetikleme sinyallerinin üretimi yeni bir darbe genişlik modülasyonu yöntemi ile gerçekleştirildi. Bu yeni modülasyon tekniğinin DA bağ kapasitörü üzerindeki akım dalgalanmları üzerindeki etkileri incelendi. Yeni yöntem ile literatürde var olan farklı bir darbe genişlik modülasyonu tekniği, benzetim ortamında gerçeklenerek her iki metodun fotovoltaik enerji sistemine ve şebekeye olan etkileri simülasyon sonuçları ile ortaya koyulmuştur.
Elektrik güç sistemlerinde yapay zeka ile yük frekans kontrolü
Bu çalışmada güç değeri 100 kW'a kadar olan, küçük çaplı hidroelektrik santrallerinde kullanılabilecek, yük frekans kontrolü ele alınmıştır. Köy ve mezralarda bulunan, debileri az olan akarsu yatakları üzerinde kurulabilecek, küçük ölçekli santraller de frekans kontrollünün yapılması amacıyla bir sistem tasarlanmıştır. Çalışmada Elektronik yük frekans kontrolörü için PID ve Fuzzy kontrol teknikleri ayrı ayrı Matlab programı ile modellenerek, tasarlanan sistemin oluşabilecek durumlara verdiği cevaplar incelenmiştir. Simülasyon sonuçları kontrolsüz, PID ve Fuzzy kontrollü olarak alınmıştır. Fuzzy kontrolün daha etkin olduğu deneylerde görülmüştür.
Endüstriyel nesnelerin internetinde hızlı ve güvenli veri iletimi
Endüstride son yıllara kadar yoğun olarak tercih edilen güvenlik tedbiri, sistemin dış dünya ile olan bağlantısının kesilerek internet üzerinden gelecek saldırıları önlemek şeklindeydi. Ancak bu teknolojiden uzak tedbir, sistemdeki sorunların hızlı bir şekilde çözülmesini engellemiş ve endüstriyel sahadaki cihazlara yetkili kişilerin anlık müdahalesini önlemiştir. Her geçen gün biraz daha gelişen ve farklı alanlara mimari yenilikler oluşturarak adapte olan Nesnelerin İnterneti teknolojisi, endüstriyel alanlarda da cihazlar üzerinden kulanılmaya başlanmıştır. Bu endüstriyel cihazlar, verilerin iletimi aşamasında teknolojinin kolaylıklarını kullanmasının yanı sıra, ağın yapısından kaynaklanan bazı güvenlik sorunlarından da etkilenmektedir. Bu çalışmada, endüstriyel sahadaki cihazların sensörlerinden gelen anlık veri paketlerinde ortadaki adam saldırısı ile yerel alan ağına sızan saldırgan tarafından değişiklik yapılıp yapılmadığının tespitini sağlayan bir yazılım geliştirilmiştir. Bu saldırılar için yapılandırılması gereken güvenlik cihazları ve yazılımları, geliştirilen saldırı tespit yöntemi ile çok daha güvenli bir sistem haline getirilmiştir. Geliştirilen yöntem istemci-sunucu mimarisinde çalışmaktadır. Önerilen yöntem ile sensörlerden gelen verilerdeki saldırı tespitinin anlaşılması kolaylaştırılmıştır ve bu tespit anlık seviyelerde yapılabilmektedir. Önerilen yönteminin test edilmesi amacıyla en sık kullanılan MD5, SHA-1 ve SHA-256 doğrulama yöntemleri ile hız performansı açısından karşılaştırma yapılmıştır. Bu algoritmalarla birlikte önerilen yöntem üzerinden 10, 100 ve 500 sensör verisi için doğrulama değeri üretilerek hız performansları ölçülmüştür. Ayrıca üretilen sensör verisi paketlerine ortadaki adam saldırısı yapılarak önerilen yöntem üzerinden bozulmuş veri tespiti yapılmıştır. Sensör sayısı artırılarak her paketin aslına benzerliği ölçülmüş ve böylece saldırılara karşı tespit yapabilmesi test edilmiştir. Bu yöntem açık kaynak kodlu Java programlama dili ile geliştirilmiştir. Herhangi bir bilgisayar üzerine kurularak merkezi bir noktadan onlarca sensör veri paketinden bozulmuş veri paketinin saldırı tespitini yapabilmektedir. Geliştirilen yöntem ile sensör verisinin saldırı tespitinde anlık seviyede başarılı sonuçlar elde edilmiştir.
Uzman sistem ve bulanık mantık tabanlı öğretim modellerinin karşılaştırılması
Günümüzde artan bilgi ve öğrenme ihtiyacının karşılanmasında, geleneksel yöntemler yetersiz kalmaktadır. M.Ö 535-475 yılları arasında Efes'te yaşamış olan filozof Herakleitos "Değişmeyen tek şey değişimin kendisidir" demiştir. Bilgi teknolojilerindeki gelişmelere paralel olarak, eğitim-öğretimde de akıllı öğretme sistemlerinin kullanıldığı birçok uygulama geliştirilmektedir. Akıllı öğretim sistemleri öğrenci odaklı olduğundan, öğrencinin bireysel olarak değerlendirilmesine imkân sağlar. Bu çalışmada, her bir öğrencinin yeterliliğinin ve öğrenme seviyesinin farklı olması fikrinden yola çıkarak, ilköğretimden yükseköğretime kadar eğitimin tüm aşamalarında kullanılabilecek bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılımda yapay zekâ metotlarından, Uzman Sistem ve Bulanık Mantık teknikleri ayrı ayrı kullanılarak, her öğrencinin öğrenme süreci bireysel olarak değerlendirilmektedir. Öğrencilerin yetersiz olduğu problemli konular belirlenmekte ve bu konularda öğrencilere destek eğitimi verilmesi amaçlanmaktadır. Bu sistemde öğretmen modülü, öğrenci modülü ve sınıf modülü bulunmaktadır. Sistemde bir veri tabanı oluşturulmuştur. Bu veri tabanında öğrenciler, verilecek dersler, derslere ait konular, ders videoları ve öğrencinin ilgili konuyu kavrama seviyesinin ölçüldüğü değerlendirme sınavları bulunmaktadır. Geliştirilen Uzman Sistem yazılımı ve Bulanık mantık yöntemi ayrı ayrı test edilerek öğrencilerin başarı durumları değerlendirilmiştir. Hangi konularda, ne kadar, ders desteği verileceği belirlenmektedir. Ders desteği, veri tabanında bulunan derslere ait videolar ile sağlanmaktadır. Sistem her öğrenci için kişisel yetenekleri ve öğrenme düzeyleri doğrultusunda farklı öneriler üretebilmektedir. Her iki algoritmanın önerileri, destek eğitimine harcanacak toplam süre açısından karşılaştırılmıştır. Yapılan deneylerde Bulanık Mantık yöntemi yaklaşık %9 daha az zaman ile eksik tamamlama eğitimi önermiştir. Bu sistemde, öğrencinin kişisel düzeyine göre özel eğitim verilebilmekte, her öğrenciye ayrılan zaman artmakta ve eğitim öğretim maliyetleri düşmektedir. Öğretmenin rolü, ders tekrar eden değil, öğrencinin bilgi ihtiyaçlarına göre derse yön veren ders yöneticisi konumuna taşınmıştır.
Yenilenen parçacıklı sürü optimizasyonu ile PID parametrelerinin ayarlanması
Bu çalışmada, endüstriyel ortamda yaygın olarak tercih edilen PID (Oransal, İntegral, Türevsel) denetleyicinin optimizasyonu için PSO (Parçacık Sürüsü Optimizasyonu) yöntemi ele alınmıştır. PID denetleyici parametrelerinin kullanılan sistem üzerindeki etkisi fiziksel olarak ölçülebildiğinden, optimizasyon algoritmaları ile uygun parametrelerin bulunması üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Geleneksel PSO ile yapılan çalışmalarda, optimizasyon için sadece en iyi parçacık çevresinde yoğunlaşılmıştır. Ancak, başta seçilen parçacıklar arasındaki en iyi parçacıktan ziyade, başka bir parçacığın daha iyi olma olasılığı üzerinde durulmamıştır. Bu çalışmada, geleneksel PSO yöntemi geliştirilerek her bir döngüde yeni bir parçacık çözüme katılmıştır. Böylece, başta belirlenen aday çözümlerin dışında da çözüm aranmıştır. Bu amaçla, her döngünün sonunda ortaya çıkan en kötü sonucu veren parçacık, yeni bir parçacıkla değiştirilmiştir. Buna ek olarak, PID denetleyicinin sistem çıkındaki fiziksel etkileri göz önünde bulundurularak, yeni aday seçimi için farklı stratejiler geliştirilmiştir. Geleneksel PSO ile geliştirilen PSO yöntemleri, bir elektromekanik sistem modeli üzerinde farklı sayılardaki parçacıklarla PID denetleyici optimizasyonunda test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar ile geliştirilen yöntemlerin, daha az parçacıkla daha kısa sürede optimum çözümlere ulaşabileceği gösterilmiştir. Böylece, gerçek sistemlerde PID optimizasyonu için deneme maliyeti daha düşük bir PSO yöntemi önerilmiştir.
Yapay sinir ağı yöntemi kullanarak mikroşerit yama antenlerin rezonans frekansı ve yarı güçlü ışıma genişliğinin incelenmesi
Mikroşerit antenler, kolay üretilebilme, düşük maliyet ve küçük boyutlarda tasarlanabilme gibi birçok avantaja sahiptir. Bundan dolayı, kablosuz iletişimlerde, uydu ve radar sistemleri gibi birçok uygulamada tercih edilmektedir. Mikroşerit antenler kare, dikdörtgen ve dairesel gibi birçok farklı şekilde tasarlanabilmektedir. Bu çalışmada yapay sinir ağı (YSA) yöntemi kullanarak, mikroşerit yama antenlerin rezonans frekansı ve yarı güçlü ışıma genişliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada H şekilli mikroşerit yama anten tasarımı, simülasyonu, YSA modellemesi ve üretimi yapılmıştır. Deterministik bir analiz yöntemi olan YSA, farklı birçok problemlere uygula-nabilmesi ve başarılı sonuçlar vermesinden dolayı tercih edilmiştir. Ayrıca, mikroşerit antenlerin tasarımı sırasında geçen zaman kaybını önlemesi, daha düşük maliyet ile işlemi gerçekleştirebilmesi, daha kısa süre içerisinde sonuç vererek üretime geçilebilmesi ve matematiksel işlemlere gerek duyulmaması gibi özelliklerinden dolayı yapay sinir ağı yöntemi bu çalışmada kullanılmıştır. Model geliştirilmesinde kullanılmak üzere 390 farklı parametreye sahip anten tasarımı yapılmış ve analizi gerçekleştirilmiştir. YSA modeli Levenberg Marquart ve Bayesian Regularization eğitim algoritmaları, tek ve çok katmanlı model tipleri ve farklı nöron sayıları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar değerlendirilmiş, en uygun parametreye sahip model, anten tasarımı için tercih edilerek üretilmiştir. Sonuç olarak similasyon sonuçları, model sonuçları ve üretilmiş antenin ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır.
Metamalzeme emici tabanlı mikro dalga ve optik frekanslarda enerji hasadı benzetimleri ve uygulamaları
Bu tez çalışmasında, metamalzeme tabanlı mikrodalga frekansında ve optik frekansta çalışan sinyal emici yapıları tasarlanmıştır. Literatürde bulunan mikrodalga frekansında çalışan metamalzeme tabanlı sinyal emici yapılarından farklı olarak bu çalışmada tasarlanan mikrodalga sinyal emici yapıları özellikle WI-FI, WIMAX ve uydu haberleşmesi frekanslarında kullanım için tasarlanmıştır. Mikrodalga frekans bandında tasarlanan MTM tabanlı yapıların bazılarının sinyal emici özelliklerinin yanında enerji hasatlama özellikleri de araştırılmıştır. Bahsedilen bu yapılara dirençler yerleştirilerek sinyal emici tarafından hapsedilen EM enerji elektrik enerjisine çevrilmiştir. Ayrıca mikrodalga frekans bandında çalışan sinyal emici yapılarının üretimleri yapılarak KEYSIGHT marka PNA-L N5234A Network Analyzer ile deneysel ölçümleri yapılmış ve nümerik ve deneysel sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Optik frekansında çalışan sinyal emici yapıları ise güneş pili uygulamalarına öncülük edebilecek niteliktedir. Çünkü bu yapılar görünür ışık bölgesinin yanında kızılötesi ve ultraviyole frekans bölgelerinde mükemmel emilim değerlerine sahiptirler. Mikrodalga ve optik frekanslarda çalışan sinyal emici yapılarının nümerik çalışmaları sonlu integrasyon tekniği (FIT) tabanlı benzetim programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Hidrojen yakıt hücreli araçlarda kontrol stratejisi geliştirilmesi
Hidrojen yakıt hücreli araçların gelişim sürecinin hızlanmasıyla, araçta depolanan enerjiyi en üst düzeye çıkarmak ve aracı yüksek verimlilikle kullanmak oldukça önemli hale gelmiştir. Bir hidrojen yakıt hücreli araçta bulunan yakıt hücresi, ani ve yüksek güç taleplerinde tek başına yeterli değildir. Bu sorunun çözümü için yakıt hücresiyle birlikte yüksek enerji yoğunluğuna sahip batarya ve yüksek güç yoğunluğuna sahip süperkapasitör teknolojileri, aracın ekstra güç ve enerji taleplerini karşılamak için kullanılır. Bu çalışmada birincil enerji kaynağı olarak bir proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMFC) ve enerji depolama teknolojisi olarak da bir lityum iyon batarya ile bir süperkapasitör kullanılmıştır. Bu teknolojiler, aracın çekiş motorunun ihtiyacı olan gücü uygun şekilde sağlamak için DC/DC güç dönüştürücüleri ile DC baraya bağlanmıştır. Böylece aracın sistem performansı, elektrik şebekesinden bağımsız olarak incelenmiştir. Burada uygun bir enerji yönetim sistemi ile iyi tasarlanmış bir kontrol stratejisi geliştirilmiş ve bu da hem verimliliği hem de araç dinamiklerini artırmıştır. Sonuçlar hidrojen yakıt tüketimi, enerji verimliliği ve kontrol sistemlerinin sürdürülebilirliği açısından analiz edilmiştir.