Optimization
366 theses under this subject heading
Çift fazlı çeliklerde şekil verme operasyonları sonucunda oluşan geri yaylanmanın gürbüz optimizasyonu
Günümüzde otomobil şirketleri, araçlardaki yapısal elemanların mukavemetlerini ve çarpmaya dayanıklılıklarını riske atmadan daha düşük ağırlığa sahip ve daha az yakıt tüketimi olan araç üretimi üzerine odaklanmışlardır. Bu amaçla otomotiv üreticileri, alüminyum ve magnezyum alaşımlı malzemelerin yerine alternatif olarak daha az maliyetli ve daha iyi dayanımlı yüksek mukavemetli çift fazlı çeliklerin kullanımını arttırmışlardır. Bununla birlikte, yüksek akma mukavemetinden dolayı çift fazlı çelikler diğer yapısal çeliklere oranla şekil verme işlemlerinden sonra daha fazla geri yaylanma eğilimi göstermektedir. Ayrıca, malzeme özelliklerinin ve imalat sürecindeki değişkenlerin sahip olduğu varyasyonlar üretilen parçaların geri yaylanma değerlerinde değişimlere sebep olmaktadır. Bu nedenle, hem gürbüz hem de uygun maliyetli parçaların üretilebilmesi için geri yaylanmanın azaltılması kadar sahip olduğu varyasyon değerinin de düşürülmesi önemli bir çalışma konusudur. Bu çalışmada, DP600 çeliklerinde iki farklı problem için, U-büküm ve 7-flanşlı, şekil verme işlemlerinden sonra oluşan geri yaylanma miktarının ve varyasyonunun bir gürbüz optimizasyon çerçevesinde en aza indirilmesi incelenmektedir. Gürbüz optimizasyonun hesaplama maliyetini azaltabilmek ve Monte Carlo benzetimi ile hesaplanan geri yaylanma miktarını ve varyasyonunu tahmin edebilmek için vekil modeller oluşturulmuştur. Geri yaylanmayı etkileyen en etkili rastsal değişkenleri belirleyebilmek için hassasiyet analizi gerçekleştirilmiş ve akma gerilmesi (?y) en önemli parametre olarak belirlenmiştir. Parçadan-parçaya ve partiden-partiye olan geri yaylanma varyasyonlarını hesaplayabilmek amacıyla çift döngülü bir Monte Carlo benzetimi yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemden elde edilen sonuçlar göstermiştir ki, akma gerilmesinin partiden-partiye olan varyasyonu arttıkça, partiden-partiye olan geri yaylanma varyasyonu artmakta fakat parçadan-parçaya olan geri yaylanma varyasyonu değişmemektedir. 7-flanşlı tasarım problemi için gerçekleştirilen gürbüz optimizasyon süreci sonucunda geri yaylanma açılarının ortalama değerlerinde nominal ortalama geri yaylanma sonuçlarına kıyasla %7 ila %85 arasında değişen miktarlarda azalma meydana geldiği görülmüştür. Ayrıca, kalıp ve zımba yarıçapları için tasarımcı tarafından belirlenen alt ve üst sınır değerlerinin geri yaylanmanın optimum ortalama ve standart sapma değerini doğrudan etkilediği gözlemlenmiştir.
Tek akı kuantum tabanlı analog ve dijital devreler için eniyileme aracı geliştirilmesi
Süperiletken elektroniğinin keşfiyle yarıiletken teknolojisi kullanılarak oluşturulamayacak derecede hassas algılayıcı okuma devreleri ve çok düşük güç tüketimli dijital devreler tasarlanabilir konuma gelmiştir. Ancak analog ve dijital devreler için termal gürültüyü ve üretim toleranslarını hesaba katan bir eniyileme aracı bulunmamaktadır. Bu çalışma kapsamında analog devreler için termal gürültüyü dikkate alan bir eniyileme aracı tasarlanmış ve araç süperiletken algılayıcı okuma devrelerinde bir bitlik karşılaştırıcı devresi olan Quasi One-junction SQUID (QOS) devresiyle test edilip sonuçları deneysel olarak doğrulanmıştır. Süperiletken SFQ (Single Flux Quantum) dijital devrelerin üretimde oluşan parametre toleransları dijital hücrelerin gecikme sürelerinde değişmelere, hatta hücrelerin düzgün çalışmamasına yol açar. SFQ digital devreler tasarlanırken sinyallerde yapılan zamanlamalar bu parametre toleransları hesaba katılmazsa devrenin yanlış çalışmasına yol açar. Üretim kaynaklı toleranslar hesaba katıldığında ise zamanlama marjları geniş tutulur ve devrelerin en yüksek çalışma frekansları büyük ölçüde kısıtlanmış olur. Bu çalışmada üretim kaynaklı parametre toleranslarını hesaba katarak dijital hücrelerin çalışma oranlarını yükseltip gecikmelerdeki değişimleri en düşük düzeye indiren bir dijital devre eniyileme aracı oluşturulmuş ve RSFQ (Rapid Single Flux Quantum) dijital devre kütüphanesi eniyilenmiştir. Hem analog hem de dijital devre eniyileme araçlarında hızlı yakınsayan, kolay uygulanan Parçacık Sürü Eniyilemesi algoritması kullanılmış ve yakınsama süresini hızlandırıcı bir takım değişiklikler yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Süperiletken elektroniği, RSFQ, QOS, Eniyileme, PSO
Mikro-kanallarda akustoforez ile parçacık manipülasyonu
Son yıllarda hücre ve parçacık analizlerinde mikro-çiplerin kullanımı bazı avantajlarından dolayı giderek artış göstermekte. Bu çalışmada mikro-çip uygulamalarından biri olan akustoforez ile parçacık manipülasyonu için nümerik simülasyon metotları geliştirildi ve simülasyon sonuçları doğrultusunda mikro-çipler üretildi. Simülasyon sonuçları literatürdeki deneysel bir çalışmanın sonuçları ile karşılaştırıldı ve sonuçların örtüştüğü görüldü. Farklı parametreler kullanılarak yapılan simülasyon sonuçları doğrultusunda optimize edilen ve malzeme olarak PDMS kullanılan çipler ile yapılan parçacık yıkama ve konsantrasyon deneylerinin başarılı olduğu görüldü.
Taşınabilir hava savunma sistemi kompozit fırlatma tüpünün yapısal eniyilemesi
Savunma sanayi alanında üretilen parçalarda ağırlık kriteri her zaman büyük bir önem taşımıştır. Kompozit malzemeler ağırlık ve mekanik dayanım özellikleri açısından avantaj sağlaması sebebiyle savunma sanayisinde sıklıkla tercih edilen malzemeler arasında yer almaktadır. Bu tezde, geliştirilmekte olan ve taşınabilir hava savunma sisteminde kullanılan kompozit yapıdaki fırlatma tüpü için sonlu elemanlar modeli oluşturularak ağırlık eniyileme çalışması gerçekleştirilmiştir. Ağırlık kriterine ek kriterler de eklenerek gerçekçi bir çözüm elde edilmesi amaçlanmıştır. Tüm kriterler göz önünde bulundurularak maliyet formülasyonu oluşturulmuş ve optimum tasarıma ulaşılmıştır. Ağırlık eniyileme çalışmasında sarım kalınlıkları ve sarım açısı tasarım değişkenleri olarak belirlenmiştir. Kısıt fonksiyonu olarak Tsai-Wu hasar kriteri kullanılarak elde edilmiş olan emniyet katsayısı kullanılmıştır. Fırlatma tüpü sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiş, ısıl ve yapısal yükler fırlatma tüpü üzerine uygulanmıştır. Çözüm ağı yakınsama çalışması gerçekleştirilerek sonlu elemanlar yöntemi için uygun olan eleman boyutu belirlenmiştir. Sonraki aşamada, latin hiperküp örnekleme ve merkezi kompozit tasarım yöntemleri kullanılarak deney tasarımları oluşturulmuştur. Belirtilen deney tasarımları kullanılarak farklı vekil modeller ve farklı eniyileme yöntemleri ele alınmış ve ağırlık için eniyileme çalışması gerçekleştirilmiştir. İlgili çalışma, cam elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (cam/epoksi), karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (karbon/epoksi) ve aramid elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (aramid/epoksi) için gerçekleştirilmiş olup, kullanılan malzemeler ve yöntemler arasında karşılaştırma yapılmıştır. Üç malzeme için de latin hiperküp örnekleme yöntemi ile oluşturulan deney tasarımları kullanıldığında merkezi kompozit tasarıma göre daha hafif yapılar elde edildiği görülmüştür. Vekil model yöntemleri kıyaslandığında cam/epoksi ve karbon/epoksi malzeme için karesel polinom yanıt yüzey yöntemi, aramid/epoksi malzeme için ise Kriging yöntemi ile daha iyi sonuçlar elde edildiği gözlemlenmiştir. Eniyileme yöntemleri kıyaslandığında ise cam/epoksi malzeme için seçkisiz arama yönteminin, karbon/epoksi ve aramid/epoksi malzeme için ise genetik algoritma yönteminin daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ağırlık eniyileme çalışması gerçekleştirildikten sonra ağrlık kriterine ek olarak bulunabilirlik, fiyat ve üretilebilirlik kriterleri de ele alınmıştır. Bu dört kriter önem sırasına göre yüzdesel olarak değerlendirilerek kullanılan kompozit malzemeler için maliyet formülasyonu oluşturulmuştur. Sonuç olarak, karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli malzemenin fırlatma tüpü için maliyet etkin optimum tasarımı sağladığı gözlemlenmiştir.
Cihazdan cihaza önbelleklemede kaynak tahsisi algoritması geliştirilmesi
Teknolojik gelişmelerle birlikte çevrimiçi cihazların kullanımı daha da yaygınlaşmıştır. Bu durum, mobil veriye olan talepte aşırı artışa neden olmuştur. Servis sağlayıcılar talebi karşılarken kullanıcıların kesintisiz bağlantı, yüksek veri hızı ve düşük gecikme gibi temel servis kalitesi gereksinimlerini de gözetmek durumundadır. Bu gereklilik gelecek nesil haberleşme sistemlerinde, özellikle 5G ötesi için, yeni teknolojilerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Cihazdan Cihaza Haberleşme (CCH), kenar önbelleklemeye ve yakın cihazlar arasında içerik iletimine imkân veren yeni ve gelecek vadeden teknolojilerden biridir. CCH ile mobil cihazların önbellekleri kullanılarak diğer kullanıcıların içerik ihtiyacının düşük gecikme ve yüksek veri hızıyla hücresel şebekede yük oluşturmadan iletilmesi mümkündür. Tez çalışması kapsamında, CCH kabiliyeti bulunan cihazların yer aldığı kablosuz bir ağda; kenar önbellekleme, içerik iletimi ve cihaz keşfi problemleri kapsamlı bir biçimde incelenmiştir. İlk olarak, Baz İstasyonu'nun toplam maliyetini CCH'nin sağladığı yük boşaltmanın katkısıyla minimize etmeyi amaçlayan Karma Tamsayılı Programlama (KTP) modeli oluşturulmuştur ve en iyi çözüm sağlanmıştır. Daha sonra bu model dağıtık olarak uygulanan Stackelberg Lider-Takipçi Oyunu algoritması ile çözülerek en iyiye yakın çözüm sunulmuştur. İkinci olarak, yine CCH'nin kullanıldığı kablosuz bir ağda en iyi önbellekleme problemi ele alınmıştır. Modelin amacı toplam yük boşaltma miktarının eniyilemesidir. Bu problem de Karma Tamsayılı Doğrusal Programlama (KTDP) ile modellenmiş ve en iyi çözüm sunulmuştur. Optimizasyon tabanlı çözümlerin özellikle kullanıcı yoğunluğunun fazla olduğu durumlarda pratiklikten uzaklaşmasından ötürü iki tane sezgisel algoritma önerilmiş ve uygulanmıştır. Algoritmalardan bir tanesi öbekleme kabiliyeti bulunan Yardımcı Kullanıcıların (YK) öbekler oluşturarak işbirliği yapmasını ve içerik çeşitliliği sağlamaktadır. Diğeri ise öbek içinde içerik popülerliğine ve öbek içi hiyerarşiye göre önbelleklenecek içerikleri belirlemektedir. Son olarak, CCH'de iletim öncesi cihazların birbirlerinden haberdar olması gerekliliği üzerine öbekleme ve önbellekleme algoritmalarına tamamlayıcı bir yaklaşım olarak Keşif ve Duyuru tabanlı prosedürler önerilmiştir ve LTE şebekesine sadık kalınarak uygulanmıştır. Çalışmalar kapsamında ele alınan bütün yöntemlerin başarımı kullanıcı sayısı, içerik sayısı, içerik popülerliği gibi değişkenler üzerinden incelenmiştir. Girişim, önbellek kapasitesi, kullanıcı hareketliliği gibi kısıtlar gözönünde bulundurulmuştur. Sonuçlar, zorlayıcı koşullarda dahi önerilen algoritmaların optimizasyon tabanlı en iyi sonuca yakın başarım sağladığını, denektaşı olarak sunulan temel yöntemlere kıyasla da üstün olduğunu göstermektedir.
Zaman pencereli araç rotalama probleminin otomasyon firmasında optimizasyon uygulaması
Zaman Pencereli Araç Rotalama Probleminde (ZPARP), araçların verilen en erken ve en geç bitiş zamanlarına uygun rotasının belirlenmesi, minimum rota mesafesinin bulunması hedeflenir. ZPARP, servis zamanları ve zaman pencereleri dikkate alınarak minimum mesafedeki rotanın bulunması ve rotaları ziyaret eden araçların müşteri sıralamasının belirlenmesi problemidir. Bu çalışmanın amacı, Ankara ilinde faaliyet gösteren bir otomasyon montaj, kurulum ve arıza hizmet sağlayıcısının uygun rotalama modelinin oluşturulması ve firmanın istek ve ihtiyaçları doğrultusunda geliştirilmesidir. Çalışmanın temeli müşterilere uygun zaman aralıklarında hizmet sağlayabilmek ve firma araçlarının kat ettiği mesafe/maliyeti minimize etmektedir. Modelin problemi yansıtabilmesi için gerçek müşteri verileri ile farklı senaryolar denenmiş olup sonucunda yeni bir senaryo oluşturularak firmanın arıza taleplerine de yönlendirme yapması sağlanmıştır. Bu çalışma, otomasyon sektöründe daha önce ele alınmamış bir çalışma olması özelliği ile literatüre katkı sağlayacaktır. Çalışma kapsamında karışık tam sayılı lineer programlama kullanılmış ve model MATLAB ile çözdürülmüştür. Farklı müşteri kümeleri ile modelin gerçek hayatı yansıtıp yansıtmadığı incelenmiş ve firmanın kullanımına hazır hale getirilmiştir.
Uçak kanadı tasarımının uygun dikgen ayrıklaştırma ve tümevarımsal tasarım araştırma yöntemi kullanılarak belirsizlik altında disiplinlerarası optimizasyonu
Belirsizliklerin dahil edildiği uçak kanatlarının gürbüz optimizasyon süreci, karmaşık parametrik geometri tanımlamalarından dolayı yüksek sayıda tasarım değişken sayısına sahiptir. Gürbüz optimizasyon problemlerinde değişken sayısının artması yüksek hesaplama maliyetlerine sebebiyet vermektedir. Bu yüzden tasarım değişken sayısının ve tasarım karmaşıklığının azaltılması gürbüz optimizasyon süreçleri için büyük önem arz etmektedir. Bu sorunlara çözüm olarak uygun dikgen ayrıştırma yöntemi, tümevarımsal tasarım araştırma yöntemi ile entegre edilerek hesaplama yükü azaltılmıştır. Uygun dikgen ayrıştırma yöntemi, bir boyut azaltma yöntemi olup gürbüz optimizasyon sürecinde kanat tasarım değişkenlerini analiz ederek baskın özellikleri çıkartmaktadır. Hesaplanan baskın özellikler yardımıyla daha az sayıda tasarım değişkeni kullanılarak kanat geometrisi yeniden parametrik hale getirilip hesaplama maliyeti açısından avantaj sağlanmaktadır. Tümevarımsal tasarım araştırma yöntemi sayesinde ise tasarım gereksinim ve kısıtları göz önünde bulundurularak hem tasarım girdilerindeki hem de simülasyon modellerindeki belirsizlikler hesaplamalara dahil edilip gürbüz tasarımlar hesaplanmıştır. Tümevarımsal tasarım araştırma yönteminin temelinde yatan fikir, belirsizliklerin hesaba katıldığı tasarımlar için, bir gürbüzlük kriterine göre tasarım alternatiflerini değerlendirmek ve gürbüz tasarımları belirlemektir. Bu amaçla, hesaplanan gürbüz tasarımlar, amaç fonksiyonu ve gürbüzlük kriteri açısından kıyaslanarak avantaj ve dezavantajları değerlendirilmiştir. Gürbüz optimizasyon süreçlerinde bir diğer sorun ise özellikle hem aerodinamik hem de yapısal gereksinimlerin göz önünde bulundurulduğu disiplinlerarası çalışmalarda yüksek doğruluk seviyesine sahip hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve sonlu elemanlar analizlerinin kullanılmasının hesaplama sürelerini arttırmasıdır. Bu yüzden yüksek doğruluklu hesaplama yöntemlerinin kullanımından gelen hesaplama yükü ise uygun dikgen ayrıklaştırma tabanlı radyal bazlı fonksiyon vekil modeli ile azaltılarak tasarım uzayı araştırılmıştır. Kullanılan vekil modelin tasarım çıktılarını tahmin yeteneği de hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve sonlu elemanlar analizinden hesaplanan değerler ile kıyaslanarak kullanılan yöntemin verimliliği değerlendirilmiştir. Tasarım esnasında meydana gelen belirsizliklerden ötürü hesaplanan ve üretilen tasarımlar arasında farklılıklar mevcuttur. Bu yüzden disiplinlerarası gürbüz optimizasyon çalışması için belirsizliklerin belirlenmesi de bir diğer önemli husustur. Bu çalışmada hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizlerinde kullanılan türbülans modelinden meydana gelen belirsizlikler, özuzay sarsınım yöntemi ile belirlenmiştir. Bu sayede tasarım çıktılarının türbülans modelinden ötürü meydana gelen belirsizlikler altındaki değişimi hesaplanmıştır. Kanat iç yapısının dayanımı, kanat ağırlığı gibi konuların dahil olduğu yapısal optimizasyon sürecinde ise kafes hücre yapılarından faydalanılmıştır ve kafes hücrelerinin üretiminden meydana gelen belirsizlikler de hesaplanarak gürbüz optimizasyon çalışmasına dahil edilmiştir.
Talaşlı imalat uygulamalarında ideal işleme parametrelerinin belirlenebilmesi için özel bir ölçüm düzeneğinin geliştirilmesi ve CuAl14Fe4Mn2, XCrNiMoTi17 ve AlZn5,5MgCu malzemeleri özelinde taguchi yöntemi ile değerlendirilmesi
Talaşlı imalatta kesme kuvvetlerinin, titreşimin, kesme sıcaklıklarının ve yüzey pürüzlülüğünün ölçümü, endüstriyel üretim süreçlerini optimize etmek ve kaliteyi artırmak için kritik bir öneme sahiptir. Bu nedenle bu tez çalışması kapsamında düşük maliyetli ve standart parçalardan üretilen bir ölçüm sistemi tasarlanarak EN ISO 376 standartlarına göre kalibrasyonu yapılmış ve standarda göre Sınıf 1 ölçüm cihazı olarak sınıflandığı belirlenmiştir. Yapılan tasarım ve kalibrasyon işlemlerinden sonra ölçüm sistemi kullanılarak endüstride öne çıkan 7075 serisi alüminyum (AlZn5,5MgCu), Cupral 10 bronz alaşımı (CuAl14Fe4Mn2) ve 316Ti paslanmaz çeliği (XCrNiMoTi17) iş parçası malzemeleri üzerinde talaş kaldırma (işleme) deneyleri yapılarak işleme parametrelerinin (kontrol faktörlerinin) optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kontrol faktörlerinin optimum seviyelerinin belirlenmesi için önce Taguchi Metodunun L16(34) ortogonal dizisi kullanarak deney tasarımı yapılmıştır. Deney tasarımı sonrası gerçekleştirilen deneylerin sonuçları için ve Taguchi Metoduna göre doğrulama deneyleri için ise güven aralığı hesapları yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen yanıtlar için Taguchi Metodu Temelli Gri İlişkisel Analizi Yöntemi ile Çok Kriterli Optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda; tüm malzemeler için belirlenen devir sayılarının maksimize edilmesinin yanıtlar için gerekli optimum değerleri sağladığı tespit edilmiştir, diğer kontrol faktörlerinin yanıtlar üzerindeki etkisinin malzeme özelinde değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca yapılan tüm istatiksel analizler ve yapılan deneylerin tutarlılığı ölçüm sisteminin kararlı çalıştığını ortaya koymuştur.
Ozmosolar dehidrasyon yöntemi ile kurutulan kivi halkalarının kurutma koşullarının optimizasyonu
Ozmosolar dehidrasyon, ozmotik dehidrasyon ve güneş enerjili kurutma yöntemlerinin bir arada kullanıldığı hibrit bir kurutma yöntemidir. Bu çalışmada, kivi meyvesi halka şeklinde dilimlenerek ozmotik dehidrasyon, doğal konvektif çok raflı güneş enerjili kurutucuda ve ozmosolar dehidrasyon ile kurutulmuştur. Ozmosolar dehidrasyon işleminde önce kivi halkaları sakkaroz çözeltilerine daldırılmış ve daha sonra güneş enerjili kurutucuda kurutulmuştur. Nem kaybı, kurutma hızı, çapsal büzülme oranı ve a* renk parametresindeki değişim üzerine kurutma yönteminin kurutma süresi boyunca etkisi belirlenmiştir. Kivi halkalarının çok raflı güneş enerjili sistemler ile kurutulmasında, ozmotik dehidrasyon işleminin etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca kurutma koşullarının kurutma performansına etkisini belirlemek ve yanıtlar için en uygun kurutma koşulları seviyesini bulmak için yanıt yüzey yöntemi kullanılmıştır. Kurutma koşulları kivi dilim kalınlığı, sakkaroz çözeltisi derişimi, ozmotik dehidrasyon süresi ve güneş enerjili kurutucuda kurutma süresi olarak seçilmiştir. Optimize edilecek yanıtlar nem kaybı, çapsal büzülme oranı ve yeşil renk değişimidir. Yanıt yüzey yöntemi ile başarılı bir matematiksel model kurulmuştur. Nem kaybı için kuadratik model, renk değişimi ve büzülme oranı için ikili etkileşim modeli seçilmiştir. Model R2 değerleri nem kaybı için 0.952, renk değişimi için 0.737 ve büzülme oranı için 0.856 dır. Optimum kurutma koşulları seviyesi sakkaroz çözelti derişimi için %12.7, dilim kalınlığı için 4.06 mm, güneş enerjili kurutma süresi için 125 dakika ve ozmotik dehidrasyon süresi için 70.9 dakika belirlenmiştir.
Structural and topological optimization of steel construction profiles in solar energy systems
In the manufacturing sector; While the manufacturers take into account the product features and customer demands, they try to develop their products at a lower cost. The first step of production is sales. According to the feedback obtained from the product sold, it is possible to make suitable designs according to the desired quality characteristics and standards of the product to be manufactured. In the process of making the most appropriate production, the C profiles of the solar panels in the steel construction, which were created using structural and topology optimization methods, were subjected to finite element analysis and the optimum design was aimed.
Eşgüdümlü kavşaklar için simülasyon esaslı optimizasyon modeli: Isparta örneği
Günümüzün teknolojik ve sosyal gelişmeleri, sürdürülebilir ulaşıma duyulan ihtiyacı arttırmış; ürün, insan ve diğer canlıların bir yerden başka bir yere daha hızlı ve az maliyetle taşınmasını zorunlu kılmıştır. Ulaştırmada birçok mod bulunmasına rağmen yüksek erişilebilirliği sayesinde hala en yaygın mod karayolu taşımacılığıdır. Karayolu taşımacılığında araç gecikmelerinin yaşandığı en önemli bölgeler ise sinyalize kesimlerdir. Modern toplumların en az bekleme süresi ile ulaşım ihtiyaçlarını daha verimli bir şekilde karşılamak için bu sinyalize kesimlerde yaşanan gecikmeleri ve durma sayılarını minimize eden yöntemlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Sinyalize kesimlerde yapılacak düzenlemeler ile tüm yol ağının performansı iyileştirilecek ve ortalama seyahat süresi kısalacaktır. Bu tez çalışmasında, araç gecikmelerini ve durma sayılarına hesaplayarak, sinyal optimizasyonunda kullanılmak üzere Matlab programlama dilinde bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım sayesinde, araç bekleme ve durma sayılarını minimize edebilecek en optimum sinyal sürelerine ulaşılabilecektir. Geliştirilen bu yazılımın geçerliliğini test etmek amacıyla, akademik çalışmalarda sıklıkla kullanılan Synchro isimli bir makrosimülasyon yazılımı ve aynı yazılım geliştirici firma tarafından sunulmuş SimTrafic isimli mikro simülasyon programı kullanılarak farklı senaryolar altında karşılaştırmalar yapılmıştır. Sinyalizasyon sürelerini optimize etme konusunda örneklem olarak Isparta ilinde Kuzey-Güney doğrultusu üzerinde bulunan oldukça yoğun bir koridor dikkate alınmıştır. Bu kapsamda toplamda 7 sinyalize kesim ve 3 bağlantı noktası incelenerek, sinyal optimizasyonları yapılmıştır. Bu kesimlerde, trafik akım değerleri, sinyal süreleri, sinyal yönetim şekli ve geometrik koşulları tespit etmek amacıyla arazi ölçüm ve sayımları yapılmıştır. Ardından Matlab programlama dilinde geliştirilen yazılımla mevcut durum analiz edilmiştir. Sonrasında farklı sinyalizasyon planları uygulanarak incelenen kavşaklar için en başarılı sonuçlar ortaya konmuştur. Bu tez çalışmasıyla hem tamamen özgün bir mikrosimülasyon programı geliştirilmiş hem de bu geliştirilen mikrosimülasyon programı ile Isparta ilinde seçilen 7 sinyalize kavşak için sinyal optimizasyonu yapılmıştır. Var olan durum ile optimizasyonlar sonucunda elde edilen verilen incelendiğinde, durma gecikmelerde %18'lik ve ortalama durma sayılarında %12'lik bir iyileşme gözlenmiştir. Bu çalışma kapsamında Matlab programlama dilinde geliştirilen yazılımın algoritmaları oluşturulurken literatürde var olan modeller incelemiş ve yeni modeller oluşturulmuştur. Bu doğrultuda araç takip modellerinin en önemli verilerinden olan araçlar arasındaki takip mesafeleri ve araçların hızlanma davranışları konularında yeni modeller türetilmiştir. Ardından bu modeller geliştirilen yazılımın algoritmaları içine yerleştirilmiştir.
Su dağıtımı probleminin genetik algoritma ve parçacık sürü optimizasyon algoritmaları ile çözümü
Su, dünyadaki bütün canlıların ihtiyaç duyduğu en önemli dünya kaynaklarından biridir. Dünya tarihine bakıldığında, insanlığın suya yakın yerlerde gelirtiği görülmektedir. Zamanla, nüfus artmış ve su taleplerini tetiklemiştir. Çeşitli nedenlerden dolayı temiz su kaynakları giderek azalmış, yerleşim yerleri çevresindeki su yetersizliğinden dolayı uzaklardan temin edilme yoluna gidilmiştir. Bu bağlamda; su dağıtım şebekelerinin önemi ortaya çıkmaktadır ki tasarımlarının iyi yapılması, olabilecek en kısa uzunlukta olmaları suyun en az israfla yerleşim yerlerine iletilmesi sağlar. Burada da maliyet kavramı önemli bir faktördür. Olabilecek en az maliyete sahip şebekenin tasarımını oluşturmak önemli bir optimizasyon problemi haline gelmektedir. Su dağıtımının işletme maliyetleri ise bir diğer önemli kavramdır ve ilk yatırım maliyetleriyle birlikte dikkate alınması ise optimizasyon ihtiyacını daha da artırmıştır. Su dağıtım şebekelerinin tasarımında, kişisel tecrübeler, coğrafyanın yapısı hakkında bilgiler önemliyken, günümüzde küresel yer belirleme sistemleri gibi gelişen birçok teknolojik imkanlarla birlikte artan su ihtiyacı ve azalan su kaynakları nedeniyle su dağıtım problemi hala önemini korumaktadır. Küresel ısınma ise konuyla ilgili olarak dikkate alınması gereken bir diğer kavramdır. Zaman içerisinde konuyla ilgili bilimsel çalışmaların sayısı artmış ve çeşitli yöntemler geliştirililerek kullanılmıştır. Bu çalışmada, su dağıtım şebekesinin optimizasyonu hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda sezgisel algoritmalardan olan Genetik Algoritma ve Parçacık Sürü Optimizasyonu Algoritması kullanılarak çözüm üretilmiştir. Çalışma özel olarak Ankara ilinin su dağıtım şebekesinin optimizasyonuna odaklanmaktadır. Böylece suyun taleplere uygun şekilde dağıtılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle problemin matematiksel modeli sunulmuş, ardından genetik algoritma ve parçacık sürü optimizasyon algoritmasının çözümlerine yer verilmiştir. Problem çözümü Phyton programlama dilinde kodlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, her iki algoritmanın da benzer performans gösterdiğini ve ilçelerin su tüketimi üzerindeki etkisi konusunda güvenilir çıktılar sunduğunu göstermektedir.
Bankaların kredi tahsilat operasyonlarının çok amaçlı optimizasyon yöntemleri ile optimize edilmesi.
Bankacılık sektörü modern ekonomilerin en önemli sektörlerinden birisidir. Tasarruf sahipleri ve yatırım yapanlar arasında fonların aktarılmasına aracılık eden bu sektör, ekonomilerin modern dönemde, daha önceki dönemlere göre daha yüksek büyüme oranlarına sahip olmasının temel nedeni olarak görülür. Bu sektörün daha sağlıklı işleyebilmesi için, sektörün alacaklarını tam ve vaktinde tahsil etmesi hayati önemi haizdir. Bankaların tam ve vaktinde tahsil edemedikleri alacakları gecikmiş alacak olarak bilinir. Gecikmiş alacakların miktarının azaltılması; bankaların, sağlıklı olarak faaliyetlerini sürdürmelerinin temel şartıdır. Gecikmiş alacakların azaltılmasının yolu ise daha kısa sürede ve daha yüksek oranda tahsil edilmeleridir. Bankalar, halihazırda çeşitli yöntemler ile bu tahsilatları artırmaya çalışmaktadır. Her ne kadar bu yöntemlerin bir kısmı sayısal analizi içerse de daha çok bu alanda çalışan personelin tecrübesi ile yürüyen bir süreç mevcuttur. Bu çalışmamızda, bankaların, gecikmiş alacakların tahsilatının artırılması için bir sayısal yöntem önerisi yapılmaktadır. İki aşamadan oluşan bu yöntemin ilk aşamasında güzergah optimizasyonu yöntemleri kullanılarak, borçlarını ödemekte geciken bireysel müşteriler için tek tek aksiyon güzergahları oluşturulmakta; ikinci aşamasında ise bankanın borçlarını ödemekte gecikmiş olan müşterilerinden oluşan gecikmiş alacak havuzunda yer alan bütün müşterilerin aksiyon güzergahlarını bir atama problemini çözülerek süreç optimize edilmektedir. Çalışmamızda ayrıca, problemin dinamik versiyonu için de çözüm önerisi getirilmektedir. Önerdiğimiz çözüm yönteminin her aşaması, veri setleri ve bilgisayar programları kullanılarak analiz edilmektedir. Bu sayede bankaların kendi veri kaynaklarına uyarlayarak, hemen kullanabilecekleri bir yöntem ve yöntemin uygulaması geliştirilmiştir.
Proje bazlı personel çizelgeleme için matematiksel model önerisi: Savunma sanayi uygulaması
Günümüz artan rekabet koşullarında personellerin minimum maliyetle maksimum fayda sağlayacak şekilde ve belirli kısıtlar altında çizelgelenmesi, kâr amacı olan veya olmayan her organizasyonun ortak problemidir. Ar-Ge personeli çalıştıran ve proje bazlı çalışan Savunma Sanayi firmalarında ise personellerin projelere en çok fayda sağlayacak şekilde çizelgelenmeleri öncelikli amaç olmaktadır. Personel çizelgeleme problemi literatürde çok çalışılan bir konu olmasına rağmen daha çok vardiya çizelgeleme problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada proje bazlı çalışan organizasyonlarda personellerin projelere çizelgelenmesi için bir matematiksel model önerilmiş ve Ankara'da faaliyet gösteren bir savunma sanayi firmasından alınan örnek bir veri seti ile elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Literatürdeki birçok çalışmadan farklı olarak personellerin eş yeteneklere sahip olduğu varsayımı kullanılmamış olup; günlük periyotlarda değil, aylık periyotlarda projelerin işgücü ihtiyacı ve personellerin aylık harcayabilecekleri işçilik saatleri göz önünde bulundurulmuştur. Savunma sanayi firmalarında da diğer organizasyonlar gibi maliyetin belirlenen sınırlar dışına çıkmaması kritik olsa da projelerin zamanında ve istenilen kalitede tamamlanması ve bunun için de alanında uzman Ar-Ge personellerinin projelere sağlayabilecekleri en çok katkıyı sağlaması savunma sanayi firmalarının birinci önceliği olmaktadır. Hem projelerin hem personellerin sahip oldukları kısıtlar göz önünde bulundurularak personellerin projelere maksimum fayda sağlamasını amaçlayan çalışma, kaynak yöneticilerinin karar verme süreçlerini kısaltacak olup daha verimli çizelgelemeler yapmalarını da sağlayacaktır.
Arama motoru optimizasyonu ve web sitesi performansının çevrimiçi kullanıcı katılımı üzerindeki etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışması ile arama motoru optimizasyonu (AMO) performansı ve web sitesi performansının çevrimiçi kullanıcı katılımı üzerindeki etkilerini araştırmak amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda QS 2022 Dünya Üniversite Sıralaması'nda en yüksek başarı sıralamasına sahip Türkiye'deki on yükseköğretim kurumunun AMO performansı, web sitesi performansı ve çevrimiçi kullanıcı katılımı verileri incelenmiştir. Çalışma kapsamında farklı çevrimiçi araçlar kullanılarak elde edilen ikincil verilerin analiz işlemi çoklu doğrusal regresyon yöntemi ile IBM SPSS Statistics 25 programı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen araştırma bulguları AMO performansı ve web sitesi performansının çevrimiçi kullanıcı katılımını kısmi olarak pozitif yönde etkilediğini göstermektedir. Güven akışı, yönlendiren web sitelerinin sayısı, organik trafik değeri, ilk bayt yüklenme süresi ve HMTP istek sayısının oturum başına geçirilen ortalama süreyi pozitif yönde; yüksek sıralamalı anahtar kelime sayısı ve bütün içeriklerin yüklenme süresinin ise oturum başına geçirilen ortalama süreyi negatif yönde etkilediği görülmüştür. Buna ek olarak alıntı akışı, organik trafik değeri ve HMTP istek sayısının oturum başına ziyaret edilen ortalama sayfa sayısını pozitif yönde; ilk içeriğin görünme süresinin oturum başına ziyaret edilen ortalama sayfa sayısını negatif yönde etkilediği görülmüştür. Üçüncü olarak alıntı akışı ve yüksek sıralamalı anahtar kelime sayısının hemen çıkma oranını negatif yönde etkilediği görülmüştür. Son olarak da güven akışı, yönlendiren web sitelerinin sayısı, yüksek sıralamalı anahtar keşime sayısı ve organik trafik değerinin tekil ziyaretçi sayısı ve toplam ziyaret sayısını pozitif yönde etkilediği tespit edilmiştir. Ulusal Pazarlama Literatüründe ikincil veri kullanılarak oluşturulan tez çalışmalarının sayısı oldukça az olması dolayısıyla ikincil verilerin kullanıldığı mevcut çalışma Türkiye'deki pazarlama literatürüne katkı sağlamaktadır. Bunun yanı sıra, AMO performansı ve web sitesi performansının bir arada olacak şekilde çevrimiçi kullanıcı katılımı üzerindeki etkisini inceleyen literatürde herhangi bir çalışmaya rastlanmadığından dolayı her iki değişkenin de çevrimiçi kullanıcı katılımı üzerinde etkisini ortaya koyan bu çalışmanın bulguları literatüre katkıda bulunmaktadır.
Endüstriyel tip makinalarda verimliliği artırmak için optimizasyon
Endüstri, sürekli olarak gelişen ve büyüyen bir sektördür. Endüstriyel makinaların tüm bu gelişmelere uyum sağlayarak kaliteli ürün üretebilme, güvenilir, hızlı, yüksek hassasiyetli ve maksimum verimde çalışması Endüstri sektörünün temelini oluşturmaktadır. Hassasiyet, hız ve verimin ön plana çıktığı sistemlerde otomasyon devreye girmektedir. Büyük ölçekli saha sistemlerinde bilginin hızlı bir şekilde aktarımı makinanın mekanik bileşenlerine bağlı olmakla beraber kullanılan haberleşme protokolünün hızına da bağlıdır. Aktarılan verinin büyüklüğü arttıkça, hız ters oranda hareket ederek düşmeye başlar ve makine verimliliği olumsuz yönde etkilenir. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak amacı ile kompleks makinalar için geliştirilen hızlı ve güvenilir haberleşme protokolleri günümüzde yerini almıştır. Bu tez çalışmasında endüstriyel haberleşme protokollerinden endüstri sektöründe aktif kullanılan Profibus, Modbus ve Canbus üzerine bir araştırma yapılmıştır. Bu üç protokol derinlemesine incelenmiş, birçok kriter üzerinden karşılaştırılarak endüstriyel makine otomasyonunda verimliliğe etkisi yönüyle karşılaştırmaları yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Fulya ASLAN, 2021 Anahtar Kelimeler: Haberleşme protokolleri, Verimlilik, Endüstriyel Otomasyon, Modbus, Profibus, Canbus
Bir güneş enerji sistemine sahip batarya değişim istasyonu için optimum enerji yönetimi
Dünyada etkisini gösteren küresel ısınma, fosil yakıt kullanımı ve karbon salınımı artmasından dolayı çevre kirliliği oluşmaktadır. Ülkelerin enerji ihtiyacını fosil kaynaklardan karşılamalarından dolayı karbon salınımı artış göstermiş ve tüm insanların sağlığını olumsuz yönde etkileyen hava kirliliği oluşmuştur. Tüm olumsuz etkileri azaltmak için ülkeler konvansiyonel olarak yenilenebilir enerji kaynakları kullanımında fikir birliği oluşturmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları; temiz kaynaklardır, tükenmez kaynaklardan oluşur, yani var olan kaynakların tekrar kullanılmasıyla üretilebilen kaynaklardır ve ayrıca sürdürülebilir enerji kaynaklarıdır. Üretimleri esnasında karbon salınımı petrol, kömür, doğalgaz gibi fosil yakıtlarla kıyaslandığında oldukça düşük olduğu için çevreye oluşturduğu olumsuz katkı da düşüktür. Fosil enerji kaynaklarının gün geçtikçe tükenmesiyle, yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi daha çok artmaktadır. Karbon salınımını en çok gerçekleştirenler benzinli/dizel yakıt kullanan araçlardır. Dünya nüfusunun artışı ve refah seviyesinin yükselmesiyle birlikte insanlar toplu taşımalı araçlar ile birlikte özel araçlarıyla da seyahat etmeye başladılar. Bunun neticesinde trafiğe katılan araç sayısı da gün geçtikçe artmaktadır. Artan araç sayısı ile karbondioksit yayılımı doğru orantılıdır. Bu noktada elektrikli araç kullanımı oldukça önemlidir. Elektrikli araçlar (EA), neredeyse ihmal edilebilecek seviyede karbon salınımı yaptığı için ekolojik olarak çevre dostudur. Ayrıca yenilenebilir enerji kaynakları ile şarj edilebilir oldukları için fosil yakıt kullanan araçlara göre daha ucuz maliyetlidir ve erişimi de kolaydır. Avrupa ülkeleri elektrikli araç kullanımını yaygınlaştırmak için birçok çalışma yapmaktadır. 2030 yılından sonra elektrikli araç haricinde herhangi bir araç kullanılmamasına karşı alınacak yasaklar bu çalışmalar kapsamındadır. Bu nedenle servis sektöründeki elektrikli araçların şarj yükünü karşılamak önem arz etmektedir. Bu şarj yükü ihtiyacı batarya değişim istasyonlarından karşılanacaktır. Batarya değişim istasyonları (BDİ) özellikle servis sektöründeki elektrikli araçlar için oldukça önemlidir. Trafiğin yoğun olduğu zamanlarda elektrikli araç sürücüleri araçlarını şarj edemeyeceklerdir. Çünkü bir elektrikli araç şarj süresi şarj istasyonunun gücüne bağlı olarak 2 saate yakın sürmektedir. Bu durum özellikle servis sektöründeki elektrikli araç sürücüleri için dezavantajdır. Araçlarının şarj edilmesi için bekledikleri süre hem zaman kaybıdır hem de günlük kazançlarını olumsuz etkileyecektir. Bu durumda elektrikli araçların şarj edilmesini beklemek yerine batarya değişimi yapmak daha makuldür. Bir batarya değişimi 7,5 dakika sürmektedir. Bu nedenle batarya değişim istasyonları oldukça avantajlıdır. Bu tez çalışmasında, yakın gelecekte servis sektöründe yaygınlaşacağı muhtemel olan elektrikli araçların şarj edilmesinin mümkün olmadığı durumlarda, bir batarya değişim istasyonunda, batarya değişiminin en uygun şekilde yapılması için bir optimizasyon modeli önerilmiştir. Bu modelde bir benzetim programı kullanılarak bir ''Güneş Enerji Sistemi (GES)'' oluşturuldu. Her ayın günlük güneşlenme süresi ile üretim gücü analiz edildi. GES' nden elde edilen elektrik enerjisi, hem şebekeye satılması hem de elektrikli araç bataryalarının şarj yükü için kullanıldı. Bataryaları optimum şekilde şarj etmek için farklı durumlar içeren bir senaryo oluşturuldu. Bu senaryoda oluşturulan model, karışık tamsayılı doğrusal programlama (MILP) yöntemi kullanılarak en iyi optimum çözmede kullanılan bir program aracılığıyla çözüldü. Bu çalışmada ayrıca, BDİ 'na gelen her EA'ın istasyona geldikleri ilk andaki batarya doluluk oranı SoC (State of charge), istasyona geliş – gidiş zamanları belirlenerek çeşitli senaryolar ile optimum şarj yönetimi oluşturulmuştur. Bu çalışmanın sonucunda tasarlanan batarya değişim istasyonunda, FV üretim sistemi kullanılarak elektrik enerjisi maliyetini en aza düşürmek ve servis sektöründeki EA'lar için hem maddi olarak hem de zaman açısından herhangi bir kayıp oluşmasını önlemek amaçlanmıştır. Yakın gelecekte tüm araçların elektrikli araçlara dönüşeceği düşünüldüğünde batarya değişim istasyonlarının önemi de artmış olacaktır. Anahtar Kelimeler:Elektrikli araç (EA), fotovoltaik (FV), batarya değişim istasyonu (BDİ), Güneş enerji sistemi (GES), karışık tamsayılı doğrusal programlama (MILP), optimizasyon.
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.
Su döngüsü algoritması ile PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin optimizasyonu
Endüstriyel alanda kontrol sistemleri, üretimin önemli unsurlarından biridir. Üretim sürecinin her adımında yapılan kontroller ile ürünün istenilen özelliklerde elde edilmesi sağlanır. Bunu sağlamak için gerekli şartlardan biri, seçilen kontrol sistem parametrelerinin uygun olmasıdır. Bu bağlamda, endüstriyel alanda PID kontrolcüsü, parametre sayısı ve uygulanan parametrelerin sisteme olan etkisinin gözlemlenebilmesinden dolayı en çok tercih edilen kontrolcülerdendir. Matematiksel modelleme ve açık-kapalı çevrim sistem cevaplarına dayalı yöntemler kullanılarak yapılan ayarlama yöntemleri literatürde mevcuttur. Bunula beraber, son yıllarda meta-sezgisel yöntemlerin de popüler olarak kullanıldığı görülmektedir. Ayrıca, PID için alternatif kontrol türü olan kayan kipli kontrol yöntemi de literatürde gerçek sistemler için önerilen bir kontrolcü türüdür. Her iki kontrol türü, gerçek sistemlerde iyi ayarlandığı takdirde yeterli düzeyde istenen çıkışı verebilmektedir. Ancak, her kontrol edilen sistemin yapısına uygun bir ayarlama yöntemi bulunmamaktadır. Son yıllarda bu sorunu aşmak için önerilen ayarlama yöntemi meta-sezgisel arama yöntemidir. Meta-sezgisel yöntemler, doğadaki çeşitli olaylardan esinlenilerek hazırlanan optimizasyon yöntemleridir. Bu yöntemlerin en önemli özelliği sürü tabanlı arama algoritmaları olup kontrol sisteminin matematiksel modellemesine ihtiyaç duymamasıdır. Bu yönü ile karmaşık kontrol sistemlerinin optimizasyonunda iyi sonuçlar verebilmektedir. Bu çalışmada meta sezgisel yöntemlerden bir olan Su Döngüsü Algoritması PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin ayarlanması için seçilmiştir. Seçilen sadece bir uygunluk fonksiyonuna dayalı bu algoritmalar ile bu fonksiyonu minimum yapacak parametreler aranır. Literatürde hataya bağlı performans fonksiyonlarından bir tane ya da birkaçının beraber kullanılması ile farklı arama uzayları içinde optimum parametreler aranır. Kontrol parametrelerinin her birinin farklı özellikler göstermesinden dolayı bu çalışmada özelleştirilmiş uygunluk fonksiyonları önerilmiştir. Böylece optimum parametrelerin bulunmasında hızlı sonuç alınmıştır. Elde edilen sonuçlar hem grafiksel hem de istatistiksel olarak sunulmuştur.
PID ve kayan kipli kontrol parametrelerinin geliştirilmiş yapay arı kolonisi algoritması ile optimizasyonu
Kontrol, endüstrinin en önemli kavramlarındandır. Endüstriyel platformda kalite odaklı ve uygun maliyetli hizmet üretebilmek, bu hizmetin sürdürülebilirliğini devam ettirebilmek için kontrol sistemlerine önem verilir. Üretim sistemlerini etkileyen dış bozucu ve belirsizliklerin matematiksel modellenmesinin zor olması nedeniyle, son yıllarda sezgisel algoritmalar optimum kontrol parametrelerinin ayarlanması için sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Bunlar arasında Yapay Arı Kolonisi (ABC) Algoritması literatürde farklı alanlarda kendini ispatlayan bir optimizasyon algoritmasıdır. Bu çalışmada, üzerinde endüstriyel üretim sistemlerinin vazgeçilmez kontrolcüsü PID ile bozucu ve belirsizliklere karşı dinamik sistem cevabı hızlı olmasından dolayı literatürde yoğun çalışılan kayan kipli kontrolcüleri ABC ile optimizasyonu yapılmıştır. Genel olarak, birçok çalışmada kontrolcü parametrelerinin optimizasyonu bir uygunluk fonksiyonu ile yapılırken bu tez araştırmasında ele alınan kontrolcülerin her birinin hem çıkışa olan etkisi hem de kontrol sinyaline yaptığı katkı göz önünde bulundurularak farklı uygunluk fonksiyonları tanımlanmış, optimizasyonda daha iyi sonuçlara ulaşılmıştır. Literatürden seçilen bir elektromekanik sistem modeli üzerinde yapılan simülasyonlar hem grafiksel hem de istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, tek uygunluk fonksiyonu seçimine göre her bir parametreye özgü farklı uygunluk fonksiyonları seçiminin ABC algoritmasında en iyi değerleri bulmada daha etkin olduğunu göstermiştir.
İki robot kollu sistemde görüntü işleme ve genetik algoritma kullanarak çarpışma önleme ve görev paylaşımının optimizasyonu
Bu çalışmada, seçme amacıyla kullanılan bir konveyör bandının üzerindeki cisimlerin konumları, bir kamera ile çekilen fotoğraflar işlenerek elde edilmiştir. Konumları belirlenen objeleri toplamak için karşılıklı konumlandırılan iki adet robot kolun hareketi genetik algoritma ile planlanmıştır. Çalışma iki ana modülden oluşmaktadır. İlk modül, gerçek görüntülerin işlendiği ve cisimlerin konumlarının belirlendiği görüntü işleme modülüdür. Bu amaçla geliştirilen "Metrik" ismini verdiğimiz görüntü işleme algoritması ve YOLOv4 algoritması kullanılmıştır. İkinci modül robotlara iletilecek, 4 farklı amacı gerçekleştiren, en uygun hareket planının genetik algoritma ile hesaplandığı bölümdür. Bu amaçlar; robot kolların çarpışmasının engellenmesi, eşit sayıda cisim almaları, kat edilecek toplam yolun kısaltılması ve yolların birbirine eşit olmasıdır. Bu hedeflere genetik algoritmanın ulaşabilmesi için bir başarı puanı hesaplama formülü geliştirilmiştir. Bu hedefler için en yüksek toplam başarı puanı veren hareket planı robot kollara iletilerek çarpışmaları engellenmiş, görev süreleri azaltılmış ve çalışma ömürleri arttırılmıştır. Sonuç olarak, hedef cisimlerin tanınması ve konumlarının belirlenmesi için "Metrik" ve YOLOv4 algoritmaları karşılaştırılmıştır. YOLOv4 algoritması "Metrik" den yaklaşık 100 kat daha hızlı, milisaniyeler düzeyinde cisimleri tanımış ve konumlarını belirlemiştir. Genetik algoritma kullanılmadan yapılan görev dağılımlarında, robot kolların çarpıştığı, görev dağılımın dengesiz olduğu görülmüştür. Genetik algoritma ile yapılan optimizasyon sonrasında yük dağılımı, kat edilen yol dengeli hale gelerek kollar çarpışmamıştır. Elde edilen sonuçlarda, optimizasyon öncesine göre kat edilecek mesafe %25 azalırken, başarı yaklaşık %30 artmıştır. Önerilen yöntemde hedef cisimlerin konumları başarılı bir şekilde belirlenmiştir ve robot kollar bu cisimleri çarpışmadan dengeli iş yükü ile toplamışlardır.
Havacılıkta kullanılan pekiştirilmiş eğri kompozit panellerin düşük hızlı darbe sonucunda mekanik davranışının incelenmesi ve optimizasyonu
Havacılık sektöründe malzeme teknolojileri gün geçtikçe ilerlemektedir. Ahşapla üretilen yapı malzemeleri günümüzde ileri teknoloji alaşımlar, kompozitler ve nanoteknolojik malzemeler gibi alternatif birçok seçenekle geliştirilmiştir. Bu malzemelerin kullanımı ve optimizasyonu da havacılık için önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, hava araçlarının gövde, kanat ve kuyruk gibi yüzeylerini oluşturan pekiştirilmiş w ve düz plakaların darbe davranışını ve mekanik özelliklerinin optimizasyonu üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Plaka ve pekiştiricilerin istifleme yönü, kalınlığı, katman sayısı ve katman kalınlığı gibi mekanik özelliklerinin darbe davranışına etkisi incelenmiştir. Darbe sonrası oluşan hasarlar hava aracının üzerine uygulanan dinamik yükler sayesinde çatlak gibi davranarak büyüyebilir ve nihayetinde ana yapısalın başarısız olmasıyla sonuçlanabilir. Tez kapsamında darbe sonucu deformasyon ve titreşim davranışlarının optimizasyonu yapay sinir ağı (YSA) ve Taguchi L9 metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Plakalar üzerinde oluşan deformasyon ve ivmelenme değerleri minimize edilmiştir. Karbon T700 malzemesi sonlu elemanlar yöntemi ile uygun geometri modellerine atanarak düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiş ve temas kuvveti, ivme, enerji sönümleme miktarı ve yer değiştirme verileri çekilmiştir. Titreşim analizi için ham ivme verileri Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) analizi gerçekleştirilmiş ve baskın frekans değerleri elde edilmiştir. YSA modülü kullanılarak ivme değerlerinin tahminlemesi gerçekleştirilerek en düşük ivme değerinin elde edileceği mekanik özelliklere sahip yapı belirlenmiştir.
Çelik üretimi ile sıcak haddeleme süreçlerinde enerji, hammadde ve kalite optimizasyonu için istatistiksel ve yapay zekâ yaklaşımları
Çelik endüstrisi, yüksek sıcaklıkta gerçekleşen işlemler ve büyük üretim hacmi nedeniyle, sanayide en yüksek enerji ve hammadde tüketimine sahip sektörlerden biridir. Bu nedenle, üretim süreçlerinin verimliliğinin artırılması hem ekonomik fayda sağlamak hem de çevresel sürdürülebilirliği desteklemek açısından kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında hurda bazlı inşaat demiri üretim süreçlerine yönelik dört farklı deneysel araştırma gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, sıcak haddelme kaba grupta Taguchi–Gri İlişki Analizi yöntemi kullanılarak altı geçişli haddeleme parametreleri optimize edilmiş, bu optimizasyon sonucunda %7,3 oranında enerji tasarrufu sağlanmış ve boyutsal tutarlılık arttırılmıştır. Bu çalışma, proses parametrelerinin sistematik olarak belirlenmesiyle hem enerji verimliliğine hem de boyutsal ürün kalitesine katkı sağlamıştır. Devamında, haddeleme kuvveti ve yayılma tahmini için Çoklu Doğrusal Regresyon (MLR) ve Yapay Sinir Ağı (ANN) modelleri geliştirilmiş ve karşılaştırılmıştır. FEM analizlerinden elde edilen verilerle oluşturulan bu modellerin doğruluk oranları test edilmiştir. Yapay Sinir Ağı modeli, haddeleme kuvveti ve yayılma tahminlerinde MLR modeline kıyasla biraz daha yüksek doğruluk elde etmiş olsa da, aradaki fark sınırlı kalmıştır. Bu nedenle, işlem kolaylığı ve yorumlanabilirlik açısından MLR modeli de uygulanabilir bir seçenek olarak değerlendirilebilir. Ayrıca her iki model, bir sonraki aşamadaki optimizasyon çalışmaları için sağlam bir altyapı sunmuştur. Üçüncü araştırmada, MLR ile hesaplanan haddeleme kuvveti değerleri, meta-sezgisel bir optimizasyon algoritması olan Yapay Arı Kolonisi (ABC) yöntemiyle optimize edilmiştir. ABC algoritması sayesinde enerji tüketiminde %10,4 oranında azalma elde edilmiş ve birim ağırlık farklılıklarında anlamlı bir düşüş sağlanmıştır. Son olarak, üretim hattından alınan 39 000'i aşkın veriyle eğitilen Derin Sinir Ağı (DNN) modeli, sıvı çelik bileşimi ve proses parametrelerine bağlı olarak mekanik özelliklerin yüksek doğrulukla öngörülmesini sağlamıştır. Bu model sayesinde %12 oranında mangan kullanımında azalma sağlanmış, böylece yılda yaklaşık 24 000 ton CO₂ emisyonu engellenerek çevresel sürdürülebilirliğe önemli katkılar sunulmuştur. Bu bütünleşik yaklaşım, entegre çelik üretiminde dijitalleşme, kalite kontrol, hammadde optimizasyonu ve çevresel etkiyi azaltma açısından önemli katkılar sunmakta ve gelecek çalışmalar için temel teşkil etmektedir.
Optimization of integer-pel motion estimation for H.264 video encoding on TMS 320C6416T digital signal processor
Video processing is used in many applications such as broadcast television and home entertainments. Video applications have been revolutionized by the advent of digital TV and DVD-video players. The standardization of video compression technology is essential for many video applications. Today the state-of-the-art compression standard is the H.264 standard. In this thesis, an H.264 encoder implementation is optimized on Texas Instruments TMS320C6416T board for real-time processing. C6416 is a high performance and a low cost digital signal processor (DSP) chip that can achieve real time implementation of the algorithm. Thus, we choose C6416 because of based on our analysis of performance and cost. In this thesis, hierarchal motion estimation module is implemented for the H.264 encoder. First of all algorithm code was written in C language. Then performance critical parts are written in assembly. The resulting code is an optimized implementation on the Texas Instruments TMS320C6416T DSP. Simulations on TMS320C6416T reveal that the encoder processes 39-65 CIF frames per second, which satisfies 25 fps requirement for real-time applications.