3.160
Arşivlenen Tez
3
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Bilgisayar kontrollü yüksek hassasiyetli AC güç kaynağının tasarımı
Elektrik sayaçları, belirli bir zaman diliminde kullanılan elektrik enerjisinin miktarını ölçmeye yarayan cihazlardır. Sayacın bağlantı gücü kW cinsinden ölçülürken, harcanan elektrik enerjisi kwatt saat (kWh) olarak ölçülmektedir. Elektrik şirketleri müşterilerin elektrik tüketimini sayaçlar vasıtasıyla kayıt altına alarak faturalandırma yapmaktadır. Eski yıllarda bu işlemler mekanik sayaçlar ve sayacı okumasını bilen uzman personel tarafından yapılmıştır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte sayaçlar da dijital hale dönüşmekte ve bu sayede tüketim ölçümü ile faturalandırma işlemi de daha pratik ve güvenilir hale gelmektedir. Dijital sayaçlar aynı zamanda doğru tüketim değerleri kaydedebilmesi ve ölçtüğü değerleri doğru gösterebilmesi için kalibrasyon işlemlerinin yapılması gerekmektedir. Kalibrasyon cihazlarının çalışma prensibi ve verimi doğrudan sabit akım ve gerilime dayanmaktadır. Bu cihazlar, ölçüm ve güç kısmı olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Güç kısmı, sabit akım-gerilim-güç ve güç faktörünü bulunduran en önemli bölümüdür. Bu çalışmada kalibrasyon işleminin doğru ve düzgün bir şekilde yapılabilmesi için en temel parametre olan sabit gücün oluşturulabilmesine ağırlık verilmiştir. Sabit akım ve gerilim ile cihazda oluşturulan sabit güç sayesinde sayaç üzerinden sabit bir enerji geçirilerek sayacın akım, gerilim ve enerji(güç) bölümlerinin yüksek hassasiyetle kalibre edilebilmesi sağlanmıştır. Çalışma konusu olan kalibrasyon cihazında akım, gerilim ve güç parametrelerinin yanında hat frekans ve açısının (güç faktörü) ayarlanması da kullanıcıya büyük bir avantaj sağlamaktadır. Cihaz üzerinden birbirinden bağımsız olarak her fazın akım, gerilim ve güç parametreleri ayarlanabilmektedir. Sabit akım ve gerilim güç kaynağı sayesinde elektronik akıllı sayaçların hem manuel hem de otomatik olarak kalibrasyon işlemleri gerçekleştirilmektedir. Otomatik kalibrasyon seçeneği ile sayaç üretim hızları ve dolayısıyla maliyetleri düşmektedir. Kullanımı esnek ve kolay olan cihazın üzerinde bulunan dokunmatik ekran ve bilgisayar üzerinde bulunan uygulama yazılımı ile eş zamanlı olarak kontrol edilebilmektedir.
Implementation of target tracking methods on images taken from uav (Unmanned Aerial Vehicles)
In this thesis, a software has been developed by applying image processing, and deep learning methods to the images obtained with the camera on an unmanned aerial vehicle (UAV). Basic traffic objects are detected, placed in boundary boxes, labeled, and their confidence ratings are calculated as a percentage to provide an improved vision system for UAV users. The vision system has an important role in the professional field of UAVs to accomplish their tasks, and the target objects can be detected within the vision system by using Artificial Neural Networks (ANN). In this study, Faster-R CNN and YOLOv2 models were used, and compared for object detection. The Microsoft-COCO pre-trained data set is used for the training, and a new data set which is prepared with the images taken from UAV. Classes are person, car, and motorcycle. The objects were detected successfully. The methods and results were compared according to the performance and accuracy ratios both on the pre-trained data and on the data set prepared on the images taken from UAV.
Convolutional neural network design with new max pooling circuits
In this thesis, max pooling unit designs, which is an important process block of Convolutional Neural Networks (CNN), are presented. The max pooling layer is in the critical delay path of the CNN design and is important to influence the main conversion rate of a pipeline integrated circuit. The total frame processing times of the proposed designs are much shorter than the Standard Design. The proposed designs can be integrated into different pipeline structures. All designs are modeled with VHDL and synthesized on a current FPGA platform. The synthesis results show that the fastest of the proposed designs processes a 128x128 frame around 8.1 times faster than the Standard Design. The first max pooling circuit design presented in this thesis is used in the design of a fully functional pipelined CNN. The presented design has six layers. The main focus of the implementation is performance efficiency, to double the speed it divides the input images by half and simultaneously processes them in two data paths. The CNN design has reduced latency compared to a standard implementation. Also, the design fits on a medium size FPGA platform.
Analysis of racial bias in facial emotion recognition
The complexity of deep learning models with high-dimensional inputs and subjective labels extends to fairness. In facial emotion recognition, where datasets can be racially unbalanced, models may produce biased results for different racial groups. This raises concerns about fairness and highlights the need for further research on racial bias. Inaccurate generalization owing to such bias could negatively affect real-world performance. This thesis aims to evaluate racial bias using subsampling techniques to create training sets with diverse racial distributions and then examine test performances across these experiments using state-of-the-art facial emotion recognition techniques.
Investigation of transposition models, optimization of tilt angles, and solar radiation intensity for fixed and tracked south-facing solar photovoltaic surfaces in provinces of türkiye
Solar energy has gained increasing importance in today's world and become a viable primary energy source in the recent decade. The estimation of total solar radiation (TSR) intensity on photovoltaic (PV) surfaces is crucial for the design, performance optimization, and economic assessment of solar PV plants operating in different geolocations and climates. Solar tracking equipment can be applied to optimize the TSR intensity gathered by solar PV surfaces. On the other hand, energy gain can be considerably increased with the use of optimally tilted PV surfaces. Various transposition models can be utilized in performance calculations for PV plants in the estimation of TSR intensity on PV surfaces. One of the aims of this thesis is to perform a reliable estimation of optimal tilt angle (OPTA) values and TSR intensities for solar fixed systems (SFS) and solar tracking systems (STS) by applying Liu-Jordan, Hay-Davies, Klucher, Reindl, HDKR, and Perez transposition models over a specific period in Türkiye. So, this thesis investigates solar PV plant performances and optimization methods for Türkiye. The large-scale solar PV plants in Türkiye have been increasing at a remarkable rate in the last few decades because of the region's high solar energy potential. However, it is understood from the literature review that there is still limited research on the OPTA to maximize the TSR intensity of the PV plants in the provinces of Türkiye. Therefore, case studies, application studies, and experimental studies have been conducted for various provinces and regions of Türkiye within the scope of this thesis. In this context, solar PV plant cost analysis based on levelized cost of energy (LCOE) is investigated. Besides, transportable, isolated microgrid design is carried out in rural and remote areas for humanitarian purposes to reduce time, effort, and costs, which provides a sustainable solution for small-scale PV power production. Additionally, an optimal solution approach for power management with energy storage (ES) is presented. Aside from the designed system's cost-benefit analysis, important criteria such as lifespan, payback period, battery performance, and energy production have been evaluated. The distributed energy resources (DER) with the load flow in a 24-hour scenario is modeled, and simulated, also the findings are presented in terms of financial, regional, and technical parameters as well as numerical modeling. It is focused on a quantitative analysis of the OPTA values of south-oriented PV surfaces, and the TSR intensity collected by optimally tilted and tracked PV surfaces using different collections of global solar radiation (GSR) data in Türkiye. TSR values and energy gains on optimally tilted and tracked PV surfaces in 81 provinces and 7 geographical regions of Türkiye are predicted. OPTA values map of Türkiye has been created for all provinces where solar plants could be established. It is found that the OPTA values of all provinces and regions are below the latitude values of Türkiye (36º'N - 42º'N). Annual OPTA values for south-facing PV surfaces are predicted between 28º to 36º throughout the year by applying an isotropic transposition model. It is revealed that the loss in annual TSR does not surpass 0.5% due to the 5° offset of the tilt angle from the OPTA of SFSs. It is observed that the TSR values on PV surfaces are considerably affected by the geographical and climatic characteristics even between the geolocations with close latitude values in Türkiye. In light of this research, it is recommended that the solar energy potential of Türkiye geolocations be significantly enhanced by installing Solar STSs (STS) for maximal utilization of solar energy. In the absence of an STS, the annual OPTA setting of a PV surface can be a typical strategy. It is evident that the results obtained from the present study are in good agreement and similar to the results of previous studies in the last decade. It is found that the predicted discrepancy of the OPTA values is between ±1º and ±3º for all provinces due to differences in transposition models and solar datasets used in the previous studies. The differences in predicted values for Central Anatolia by applying the different transposition models are determined to be 4.78% for an SFS, 8.55% for a one-axis STS, and 10.01% for a two-axis STS on average, respectively. It is understood that the correlation is inverse between solar declination and energy gain, both in the actual and predicted data. Reasonably small mismatches have been found between the theoretical predictions and the actual energy productions, which validates the proposed transposition models for prediction. In the study conducted with actual data, it has been determined that the accuracy of the satellite-based National Aeronautics and Space Administration, Surface Meteorology and Solar Energy (NASA-SSE) monthly GSR data is quite high and that it can be used safely in solar plant projects. In addition, it has been understood that the METEONORM prediction values are always higher than the NASA-SSE prediction values. It has been observed in the geolocation that the reduction in actual production efficiency was sourced by climatic variations. The one-axis horizontal STS has produced PV electricity annual yield of 22.34% more than the SFS (average annual PV energy production for 2021 and 2022 years). In comparison with actual production data, It is seen that the deviation rates between actual and predicted productions occurred at an average of 0.98% in SFS, and an average of 4.46% in STS. The annual energy loss for the implemented one-axis STS is estimated to be 13.89% on average, and for SFS it is estimated to be 14.00% on average. It is found that the increase in TSR intensity on one-axis horizontal STS is 0.63% in the case of the continued rotation from ±60° to ±90° (±30°). The increase in net PV electricity production is 1.36%. The thesis also highlights the potential of using multiple transposition models to provide more robust estimates for the annual, seasonal, and monthly solar energy gain in the desired geolocations of Türkiye. On the other hand, this thesis reveals that some solar anisotropy parameters involved in transposition models significantly influence the quality of the estimation results. It is emphasized that the accuracy of model outputs strongly depends on the density and quality of the solar input data sets. The TSR estimation model is in good agreement with the field measurement. The actual production results confirm the trends of the transposition models in solar energy production estimations. It is well understood that the validated transposition models can be securely applied in various implementations of a large-scale PV plant in any location of Türkiye, and around the world thanks to low computational cost. It is believed that the findings of this thesis will support the literature for Türkiye and will provide useful knowledge for researchers, investors, designers, and engineers dealing with solar PV plants. It is expected that derived solar data will provide insight into identifying the geolocation and suitable technologies and methodologies for the deployment of solar PV plants in the provinces of Türkiye. This derived data will be useful in assessing the operational benefits of solar PV plants based on their actual PV electricity production. The produced data and implementing experience of solar PV plants can be applied to future solar-based projects. Therefore, this implementation study will not only provide invaluable information and tools for Turkish PV industries and researchers but also offer helpful prediction methodologies for PV implementations in other countries.
Elektrik enerji şebekelerinde esnek güç yönetimi ve bir uygulama örneği
Enerji insanların yaşam kalitesinin arttırılmasında ve dolayısıyla endüstrinin gelişmesindeki en önemli unsurlardan birisidir. Enerjinin elde edilmesi, iletilmesi ve kullanılması sırasında, enerji verimliliğine ayrı bir özen göstermeliyiz. Enerji verimliliği konusunda en etkili yöntemlerden birisi de enerji yönetim sistemidir. Enerji yönetim sistemi, elektriğin üretiminden tüketimine kadar bütün aşamaları kapsayan bir sistemdir. Bu sistemin önemli bir parçası olan talep taraflı yönetim ise elektrik tüketicilerinin tüketim alışkanlıkları ile orantılıdır. Talep taraflı yönetimin sağlıklı işletilebilmesi için tüketicilerin elektrik taleplerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesi önemlidir. Ülkelerin teknolojik ve sosyo-ekonomik gelişim verilerine dayanılarak hazırlanan elektrik enerjisi talep tahminleri esas alınarak belirlenen üretim kapasite kestirimi ve uzun dönem üretim planlamalarının yapılması enerji arz güvenirliği açısından oldukça önemlidir. Ayrıca, enerjinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketiminde de teknoloji odaklı planlamalar tasarlanmalıdır. Yeni enerji sistemlerinin uyarlanabilir, tüketici ile etkileşimli ve gerçek zamanlı olarak izlenip kontrol edilebilen bir yapıda olması istenmektedir. Bu kapsamda ?akıllı şebekeler (smart grids)? kavramı gündeme gelmiş ve daha verimli ve daha etkin bir enerji yönetim sistemi olarak önem kazanmıştır. Akıllı şebeke, tüketicinin talebi ile üreticinin arzı arasındaki dengeyi çift yönlü haberleşerek sürekli izleyen ve kontrol edebilen bir enerji yönetim sistemi olarak tanımlanmaktadır. Akıllı şebeke sistemi; elektrik enerjisi üretimi, iletimi-dağıtımı ve tüketiciler olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Akıllı şebeke sistemleri, akıllı ev uygulamaları için de önemli bir basamak oluşturacaktır. Tüketiciler, bazı elektrikli ev aletlerini çeşitli uygulamalar sayesinde kontrol edebilecek ve böylece anlık olarak ihtiyaç duyulmayan enerji taleplerinin birim fiyatlandırmanın daha ekonomik olduğu saatlerde karşılanması için programlayabileceklerdir. Bu sayede dağıtıcı firmalar kullanıcı taleplerine en uygun gerçek zamanlı tarifeler hazırlayarak enerjinin daha verimli kullanılmasını teşvik edebilecektir. Böylelikle gerçek zamanlı olarak yük talebi dengelenebilecek ve puant dilim zamanı da şebeke üzerinde daha geniş bir zamana yayılabilecektir. Bu tez çalışmasında, elektrik şebekelerinde esnek güç yönetimi uygulanabilirliği açısından yeni bir uygulama fikri sunulmuştur. Bu kapsamda, çalışma zamanı ötelenebilir elektrikli ev aletlerinin mevcut sistemlerine yeni bir donanım eklenmiştir. Tasarlanan ve uygulama örneği burada sunulan bu sistem sayesinde puant zaman dilimindeki şebeke yükünü azaltmak hedeflenmiş ve dolayısıyla şebekedeki yükün dengeli bir dağılım göstermesinin sağlanması konusuna önem verilmiştir. Puant zaman dilimindeki enerji talebinin, geliştirilen Android tabanlı bir yazılım sayesinde tüketici ile etkileşimi sağlanarak yükün enerji birim fiyatının daha ekonomik olduğu zaman dilimine ötelenmesi gerçekleştirilmiştir. Uygulama örneği olarak, akıllı şebeke işleyişine uygun yapıda ve tüketiciyi yönlendiren bir esnek güç yönetim sistemi gerçekleştirilmiştir. Günümüzde neredeyse tüm evlerde bulunan ve kullanma sıklığına bağlı olarak enerji sarfiyatı da yoğun olan çamaşır/bulaşık makinesi gibi yüklerin puant zaman dilimindeki (17:00-22:00) kontrolü örnek bir uygulama olarak verilmiştir. Kontrol edilecek sistem üzerine entegre edilen mikro kontrolör tabanlı bir uygulama, puant zaman dilimine denk gelen saatler arasında bu yüklerin devreye alınmak istenmesi durumunda LCD ekran üzerinden kullanıcıya ?pahalı enerji tarife diliminde? olduğuna dair uyarı mesajı vermektedir. Kontrolör, kullanıcının onaylaması durumunda bu yükün otomatik devreye alınması işlemini puant zaman dilimi bitiminde başlatmaktadır. Süreç tamamlandığında ise kullanıcıya bilgi mesajı iletilmektedir.
Modelling and analysis of hybrid regenerative power system combining with grid and solar energy
In this thesis, the Hybrid Regenerative Power System (HRPS) was studied and operated at low powers with a designing a new Central Energy Management System (CEMS). It is suitable for the critical AC & DC loads and efficient thanks to the regenerative effect. Firstly, equipments in the power system were created and operated seperately and the results of these equipments were obtained in different cases. HRPS consists of a bidirectional inverter connected with LCL filter and grid, a bidirectional isolated DC-DC converter connected with batteries and an isolated unidirectional DC-DC converter connected to photovoltaic panels and combining AC & DC loads. After the HRGS topology emerged, an innovative, efficient, unique rule-based CEMS is created. It can automatically manage power flow scenarios in order to operate power system efficiently and accurately by evaluating load demands and power balances in the system. Power flow scenarios were first run alone according to different situations and then they were operated together with CEMS using real irradiance and temperature spectrums. Then, how efficient the power system is in itself was calculated according to the results obtained and when compared to the literature, it was emphasized in which cases it has advantageous than the other energy management systems.
İnsansız hava araçları iniş sıralamasının bulanık mantık modellemesi
Hava trafik yönetim sisteminin birincil amacı her ne kadar emniyetli bir hava sahası yaratmak olsa da havacılığın başlangıcından itibaren havacılıkta kaza kavramı güncelliğini daima koruyan gelen bir konudur. Boeing firması tarafından ve 2004 – 2013 yılları arasında dünya genelinde meydana gelen ölümcül hava aracı kazaları üzerinde yapılan araştırmada; kazaların %58'inin yaklaşma ve iniş safhasında meydana geldiği belirtilmiştir. Hava aracı sayısında meydana gelen artışla beraber hava trafik yönetiminde de karar verici olan hava trafik kontrolörlerinin kararlarına destek olması amacıyla karar destek sistemleri geliştirilmiştir. Hava trafik kontrolörleri insansız hava araçlarından kendilerine dolaylı ya da direkt olarak farklı kanallardan gelen bilgileri birleştirerek karar verirler ve bu kararı gerekli yerlere aktarırlar. Ancak karar verme süreci ve modeli basit ve matematiksel olarak formüle dönüştüremeyecek ya da eşitliklerle açıklanamayacak kadar belirsizlik ve bulanıklık içermektedir. Bu sebeple bu çalışmada hava trafik kontrolörünün karar vermesini kolaylaştırmak amacıyla bulanık mantık tabanlı bir sistem kurulmuş ve insansız hava araçlarının iniş sıralamasının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada, insansız hava araçları iniş sıralaması için önerilen bulanık mantık modellemesinin tasarım aşamasında MATLAB/FIS (Fuzzy Inference System – Bulanık Mantık Arayüzü) editörü kullanılmıştır. Bulanıklaştırma arayüzünde üyelik fonksiyonu seçim aşamasında, iniş sıralamasına etki eden altı adet parametreye ait sayısal değerlere ait üyelik fonksiyonları için üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonları kullanılmıştır. Bunun yanı sıra belirlenen üyelik fonksiyonları normal, monoton ve simetriktir. Çıkarım motorunda Min-Max ya da diğer bir ifade ile Mamdani Yöntemi, durulama arayüzünde ise Ağırlık Merkezi Yöntemi kullanılmıştır. Bulanık mantık tabanlı modellemenin oluşturulmasından sonra hava trafik kontrolörlerinin insansız hava araçlarına ait verileri işleyerek daha hızlı ve kolay bir şekilde sonuca ulaşmalarını sağlayacak altı adet insansız hava aracı bilgilerinin girilebildiği kullanıcı dostu bir arayüz MATLAB/GUI yardımıyla tasarlanmıştır.
Detection of remote homology in proteins by machine learning algorithms
The subject of this thesis is to develop a machine learning algorithm application that accurately performs remote homologous protein detection, which is an important problem in the field of bioinformatics. The discovery of remote homolog proteins is important because it is beneficial to discover the structure of unknown proteins. In the thesis, the problem of different lengths of protein sequences is solved by using natural language processing methods such as the bag of words model. The performances were measured by applying motifs of different lengths as protein features. A new application in this thesis provides a solution to the unbalanced data problem. This application, which is a KNN method with k-split with various distance methods, is a competitive study. Remote homologous proteins are a difficult problem to solve because they rely on small sequence similarities. In the thesis, another new application that trains with a new deep neural network that balances TF-IDF feature vectors calculated over n-grams with smoothing operations is carried out. The new application demonstrates the power of deep learning algorithms. The new application achieves better performance and overcomes the unbalanced data set.
Ultrafast pattern based line detector for real time image processing
Line detector algorithms are used for feature extraction, segmentation, pattern recognition, matching and object detection in computer vision applications such as detection of road lanes and power lines. The fastest line detector so far published in the literature is presented in this thesis. This line detector algorithm is 14.88 times faster than the next fastest line detector, the EDLines, and 94.7 times faster than the line segment detector and more reliable than the Standard Hough Transform. An ingeniously simple method for detecting and combining patterns with advantage of several look-up tables is introduced to recognize and fit straight-line patterns. As the first step, it recognizes any possible 4 × 4 pixel line patterns among the binary edge pixels and then uses the slope and the connection points look-up tables to decide whether the connected patterns form a line or not. This algorithm is implemented and tested in MATLAB to compare the speed performance. MATLAB executable file is created by compiling C++ code. The experimental results are presented as graphics and tables in terms of the speed. According to the results, the proposed algorithm is an ultrafast line detector for real time image processing. This algorithm is especially designed for high definition images. Key Words: Line Detector, Feature Extraction, Segmentation, Pattern Recognition, Image Processing, Matlab
Electric vehicle battery management system using bluetooth low energy technology
Wireless Battery Management Systems (WiBMS) became a great topic of interest for researchers recently, as it seems a viable substitution for conventional wire-based BMS. While the conventional BMS faces quite severe problems including safety concerns like electric faults and wire connection complexities that cause added weight and higher costs for manufacturing and maintenance, wireless-enabled BMS offers an alternative solution to these problems. This thesis work discussed problems that challenged conventional battery management systems and explained why WiBMS is a solution. A Bluetooth Low Energy (BLE) based wireless BMS was developed. A VDA battery module of 12 cells with 44.4V voltage, battery capacity of 156 Ah and energy capacity of 6.96 kWh is used. Two BLE-enabled microcontrollers named CC2640R2F have been used for wireless interfacing. BQ76PL455A-Q1 ASIC was used to monitor and gather voltage data from the battery modules. The code for the Bluetooth stack as well as Real Time Operating System (RTOS) running on CC2640R2F MCU was developed on Code Composer Studio (CCS) development environment by Texas Instruments (TI). The Bluetooth LE stack implements the communication link between the two MCUs. One MCU functioning as a slave or peripheral connected to the BQ76PL455A-Q1 device reads the voltage data from the battery module and sends it to the other master or central MCU over BLE. In all cases, all data sent from the slave MCU to the central one was successfully transmitted and no data loss was observed. It was suggested that further research should be done about this research area as it has a promising future for improving BMS for EVs.
Hybrid global maximum power point tracking system for solar panels
Due to the nonlinearity of the power-voltage (P-V) characteristic, maximum power can be obtained from the PV panel at a single operating point called the Maximum Power Point (MPP). This point, which varies depending on environmental and load conditions, must be determined continuously by a system known as the Maximum Power Point Tracking (MPPT) system. The situation where some parts of the PV panel receive different radiation due to obstructions such as dirt, clouds and trees is called partial shading. In the absence of partial shading, the P-V curve has only one maximum power point, while in the case of partial shading, multiple local maximum power points occur. Determining the highest value (global maximum power point GMPP) among these points and operating the PV panel at this point is a problem that classical MPPT systems cannot solve. As a result, in the case of partial shading, it is necessary to employ GMPP tracking systems capable of locating the GMPP. In this thesis study, a new bypass diode-based hybrid MPPT system is designed, which uses currents passing through the bypass diodes to estimate the location of the GMPP and then searches only around this location using the Particle Swarm Optimisation (PSO) algorithm.
Modeling and simulation for mitigation of voltage sags in variable frequency drives
In recent years, with the development of technology, significant progress has been experienced in the industrial field. Although these technological developments provide great convenience in industrial areas, they cause serious increases in the amount of energy consumed. Variable frequency drives are used in order to reduce the amount of energy consumed in industrial facilities. Although variable frequency drives are frequently used, they are extremely sensitive to power quality events. For this reason, the uninterrupted and continuous power supplied to the devices will increase energy efficiency along with the quality in the production process. In the literature, uninterrupted and continuous energy is explained together with the concept of power quality. The deterioration in power quality will adversely affect the production process in industrial facilities. Power quality problems can be basically defined as disturbances in current and voltage. One of the most common power quality problems is voltage sags. Variable frequency drives are adversely affected by these voltage sags. In this thesis, power quality problems occurring in an industrial facility and the effects of these problems on the facility are examined. By evaluating the existing methods in the literature, an active front end and energy storage based method, which is a hybrid method, has been developed and proposed. This proposed study is modeled with MATLAB/Simulink simulation program on variable frequency drives and applied in facility. As a result of this proposed study, all voltage sags that occur are prevented. This method has been found to be 44% more cost-effective than conventional methods.
Implementation of active cell balancing circuit for battery management system in electric vehicles
In electric vehicles (EVs), a battery management system (BMS) is used to prevent the harmful effect of intercellular imbalance in the battery pack consisting of many cells, to improve the pack capacity and to keep the cells in a safe operating range. Battery balancing system (BBS) is designed to eliminate imbalances between cells and keep the SOC or terminal voltage of each cell equal. The performance of BBS is expressed by the available capacity and balancing speed at the end of balancing. The increase in balancing speed and efficiency is largely dependent on the balancing control strategy. In this thesis, control strategies are proposed for two different active balancing topologies. In the first of the proposed designs, an optimal balancing control strategy for a single flyback converter- based cell-to-pack balancing topology is developed to minimize balancing time and maximize the balancing efficiency. While the shortening of the balancing time provides a safer battery use, the usable capacity of the battery increases with the increase in efficiency. This means longer ranges for electric vehicles. In the second of the designs, a novel balancing control strategy for a multiple flyback converter-based cell-to-pack-to-cell balancing topology is developed to minimize balancing time and maximize the balancing efficiency. With the proposed control strategy, the switching losses and the charging losses in the balancing circuit are minimized by ensuring the use of the power circuit with minimum time.
Adım motorunun sensörsüz pozisyon kontrolü
Adım motorları, hassas konum kontrolü gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılır. Açık çevrim kontrol edildiklerinde sınırlı şartlarda tatmin edici sonuçlar verseler de yüksek performans gerektiren uygulamalarda genellikle bir hız algılayıcısıyla beraber, kapalı çevrim kontrol edilirler. Kontrol yöntemleri ve yarıiletken teknolojisinin gelişmesiyle beraber motor kontrollerinde pahalı birer parça olan kodlayıcıları elimine etmek için çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, mekanik bir algılayıcı kullanılmadan deneysel olarak iki fazlı kalıcı mıknatıslı bir adım motorunun sürücü sistemi kurulmuştur. Mikrodenetleyici yardımıyla motor, diğer sürüş yöntemlerine nazaran daha iyi performans gösteren mikroadım yöntemi ile sürülmüştür. Motor fazlarının çektiği akımlar bir veri toplama kartı ile ölçülüp, veriler MATLAB ortamına aktarıldıktan sonra motorun matematiksel modeli kullanılarak, Kalman filtresi yardımıyla konum tahmini yapılmıştır. Konum bilgisine ulaşıldıktan sonra, önce benzetim olarak, daha sonra deneysel olarak motorun P ve PI kontrolörle kapalı çevrim konum kontrolü gerçekleştirilmiştir.
Çok değişkenli sistemlerde etkileşimin yok edilmesi: Proses kontrol sistemi uygulaması
Son yıllarda özellikle kimya endüstrisinde, çok değişkenli kontrol teknikleri artan bir önem kazanmıştır. Endüstriyel sistemlerde birden fazla giriş ve birden fazla çıkışlı sistemler kullanıldığından, böyle sistemlerin kontrol uygulamalarında çeşitli problemlerle karşılaşılabilmektedir. Bu tip sistemlere çok girişli çok çıkışlı sistemler (Multi Input-Multi Output-MIMO) denilmektedir. Bu problemlerin başında, sistem çıkışlarından birinin diğer çıkışlardan ya da diğer çıkışlara bağımlı girişlerden olumsuz yönde etkilenmesi gelmektedir. Bu olumsuz etki çıkışların girişler üzerinde yaptığı etkiler olabileceği gibi endüstride üstünde durulması gereken güvenlik, ürün kalitesi, verimlilik gibi gereksinimleri sebebi ile çıkışlarda da olabilir. Bunun için MIMO sistemlerdeki giriş-çıkış etkileşimlerinin incelenmesi ve ortadan kaldırılması önem arz etmektedir. Bu sebeplerden dolayı MIMO sistemlerdeki etkileşim önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bu çalışmada öncelikle MIMO sistemlerdeki girişlerin ve çıkışların birbirleriyle etkileşimi incelenmiştir. Deney aracı olarak Festo marka MPS-PA Compact Workstation deney seti kullanılmıştır. Normalde tek girişli tek çıkışlı (Single Input Single Output-SISO) dört ayrı tek çevrim kontrol sistemine sahip bu deney setine, iki girişli iki çıkışlı (Two Input Two Output-TITO) sistem olacak şekilde düzenlemeler yapılmıştır. Oluşturulan sistemin giriş çıkış ilişkilerinden deneysel veriler alınarak MATLAB ortamında sistemin transfer fonksiyon parametreleri hesaplanmıştır. Transfer fonksiyonlar kullanılarak decoupling kontrolör tasarımı yapılmış ve Simulink ortamında etkileşimsiz sistem test edilmiştir. Tasarlanan kontrolör LabVIEW ortamında da oluşturulup etkileşimsiz sistem deneysel olarak da test edilmiştir. Sonuçlar birbiriyle karşılaştırıldığında simülasyon ortamında başarılı bir sonuç veren decoupling kontrol uygulaması, deneysel olarak gerçek sistemde başarılı sonuçlar vermiştir.
Karides sürüsü algoritması ile görüntü işleme
Teknolojinin günden güne gelişmesiyle, sıkıştırılmamış görüntünün transferinin ve saklanmasının zorluk derecesi büyük ölçüde artmış ve buna bağlı olarak daha fazla sıkıştırma oranı ve görüntü kalitesi yakalamaya ilişkin birçok yeni çözüm yöntemi geliştirilmiştir. Bu anlamda, literatürde çeşitli problemlerin çözümünde kullanılan metasezgisel yaklaşımların bu alanda kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu çalışmada metasezgisel algoritmaların genel yapısı ve görüntü sıkıştırma üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmış ve bu amaç doğrultusunda Karides Sürüsü Algoritması (KSA), Genetik Operatörlü KSA, KKA, Genetik Operatörlü KKA, Parçacık Sürüsü Algoritması (PSA), Havuz Tabanlı Genetik Algoritma (HTGA) standart görüntü üzerinde uygulanmıştır. KSA ve KKA standart görüntüye uygulanmış, sonraki aşamada ise yerel minimum noktalarından kurtulmak amacıyla algoritmalar genetik operatörlerle birleştirilmiştir. Böylece, ortalama karesel hata ve sıkıştırma oranı açısından daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan analizlere ek olarak ele alınan probleme sırasıyla PSA ve GA uygulanmıştır. Algoritmaların çözüm performansı karşılaştırıldığında, ortalama karesel hata açısından en iyi sonucun HTGA ile elde edildiği görülmüştür. Genetik algoritmayı sırasıyla, Genetik Operatörlü KSA, PSA, Genetik Operatörlü KKA, KSA ve KKA izlemektedir.
Dokunmatik ekranlı cihazlar için görüntü işlemeye dayalı robotik test otomasyon sistemi geliştirilmesi
Tüketici elektroniğine geniş bir açıdan baktığımız zaman, tablet ve akıllı telefonlar gibi dokunmatik ekrana sahip cihazlara olan talebin artışı, bu cihazlara ait testlerin hızlı ve güvenli bir şekilde yapılması ihtiyacını doğurmuştur. Mevcut test platformlarının yapısında insan faktörü önemli bir rol oynadığı için çalışma sırasında birçok hata oluşabilmektedir. Bu sorunları gidermek için test platformlarının, test otomasyon sistemlerine dönüştürülmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Robotlu test otomasyon sistemleri günümüzde elektronik cihazların test işlemlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, delta robot temelli bir test otomasyon sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan delta robot için donanım elemanları olarak LEGO® Mindstorms® NXT 2.0 servo motorları ve kontrolörü kullanılmıştır. Yazılım olarak ise MATLAB® R2016b kullanılmıştır. Robota ait elde edilen kinematik denklemler MATLAB® üzerinde çalıştırılmış ve robot açıları ile kartezyen koordinat düzlemi arasındaki dönüşüm sağlanmıştır. Sistemin kararlı bir şekilde çalışabilmesi için bir kamera sisteme eklenmiştir. Yapay görme algoritması olarak NCC (normalize çapraz korelasyon) algoritması kullanılarak robotun dokunmatik ekran üzerinden aldığı görüntüler şablon görüntülerle karşılaştırılmış ve sisteme geri besleme olarak verilmiştir. Tasarlanan robotik tabanlı test otomasyon sisteminde delta tipi robot kullanılması sayesinde farklı boyutlardaki dokunmatik ekranlı cihazlar için kullanılabilir özellikte olması sağlanmıştır. Robot, görüntü işleme tabanlı hareket yönlendirme yaptığından farklı işletim sistemine sahip cihazlar için performans, stress vb. gibi farklı test ihtiyaçları gerektiren uygulamaların yapılabilmesine olanak sağlamaktadır. Tasarlanan robot sistemindeki hareket kontrol elemanları olarak endüstriyel ürünler kullanılması durumunda çok daha hızlı ve profesyonel çözümler ortaya konulması mümkündür.
Güç kalitesi parametreleri kullanılarak otomatik anahtarlama sistemi ile şebeke seçimi
Yarı iletken teknolojilerindeki hızlı gelişmeler ile günümüzde elektronik cihazların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu cihazlarda kullanılan elektronik elemanlar birer güç kalitesi bozucusu olmaları ile birlikte kendileri de bu güç kalitesizliğinden etkilenirler. Her ne kadar çoğu cihazın güç katında koruma bulunsa da şebekede oluşan ani darbeler ve harmonikler gibi güç kalitesi bozucu etkileri bu cihazlara zarar verebilmektedir. Elektrik enerji sistemlerindeki güç kalitesi parametre ölçümleri ve değerlendirmeleri uluslararası IEC 61000-4-30 standardında belirtilen hususlara göre yapılmaktadır. Günümüzde mikro şebeke olarak enterkonnekte sisteme bağlanan rüzgar, güneş enerji santralleri gibi enerji üretim sistemleri de genel şebeke üzerinde güç kalitesi problemleri oluşturabilmektedir. Son zamanlardaki akıllı şebeke altyapılarının oluşturulmaya başlanması ile bu tip problemler için hızlı çözümler bulunabilecek tüketiciler, yüksek kaliteli enerji tedarikçisinden enerji satın alabileceklerdir. Bu çalışmada, IEC 61000-4-30 standardında yer alan güç kalitesi parametrelerine dayalı şebeke seçimi ile yük beslemesi incelenmiştir. Bu amaçla, enterkonnekte sistemde yer alan enerji besleme noktalarının güç kalitesi parametrelerine göre anahtarlama yapan bir transfer anahtarı LabVIEW™ programı kullanılarak tasarlanmıştır. Seçilen şebeke kaynaklarından deneysel olarak alınan gerilim ve akım değerleri LabVIEW™ ortamında tasarlanan programa aktarılmıştır. Transfer anahtarı IEC 61000-4-30 standardında belirtilen güç kalitesi parametrelerine göre en iyi olan şebekeyi kaynak olarak seçmiştir. Ayrıca, programın arayüzü üzerinden kullanıcıya beslenecek yük tipine göre referans güç kalitesi parametrelerini belirleyebilme seçeneği de opsiyon olarak verilmiştir.
Enhanced control structure for grid connected photovoltaic systems under different operating conditions
Increasing the penetration level of grid-connected photovoltaic systems poses challenges to the utility grid power quality (PQ) and raises significant concerns regarding the interharmonics in the injected grid current. Delivering efficient power that meets grid PQ standards depends on the enhancements to be made in the control structure of the inverters. This thesis is devoted to investigating the characteristics of interharmonics generation, mechanisms of emission, and their effects on the inverter performance, as well as proposing mitigation techniques under various operating conditions. For these purposes, a strong relationship has been identified between the interharmonics generating characteristics and the parameters of the maximum power point tracking (MPPT) algorithms, such as the perturbation step size and sampling rate. Utilizing a large step size and fast sampling rate enhances the tracking performance but also increases the injected interharmonics in the frequency spectrum of the grid current. The relation between interharmonics generating characteristics and the developed control systems is analyzed under active and reactive power support, utility grid abnormalities, e.g., low-voltage ride-through (LVRT), voltage sag/swell conditions, deviation of grid frequency, and the variation in the dc-link capacitance. Accordingly, new mathematical expressions are proposed to predict the interharmonics frequencies based on these parameters. Additionally, a mathematical development is proposed that relates the parameters of the MPPT algorithms to the DC-link voltage of the inverter. These equations can be used in the detection process of interharmonics. The proposed technique is applied to modify the various MPPT algorithms to mitigate the emission of interharmonics in single-phase grid-connected PV systems. The proposed methods are based on modifying various MPPT algorithms to maximize their performance characteristics and tracking efficiencies while effectively minimizing the generated interharmonics and total harmonic distortion (THD). Therefore, the distribution of interharmonics in the frequency spectrum is modified, and the power quality of the injected grid current is improved.
Analysis of the brain's network based on electroencephalograms and classification of movement events using connectivity maps and features
The brain-computer interface (BCI) is a technology that allows individuals with physical disabilities to communicate and interact with the external environment using brain signals. One of the key applications of BCI is motor imagery (MI), where an individual imagines performing a movement, and the corresponding brain activity is captured through electroencephalogram (EEG) signals. MI based BCI systems have attracted considerable attention due to their potential to facilitate movement recovery and control of external devices solely through brain activity. In this study, a novel approach is presented for feature extraction and classification of EEG signals recorded during motor imagery tasks. Features were extracted using the correlation coefficient and covariance matrices. These features were subsequently classified using three different machine learning models, which are Feed Forward Neural Network (FFNN), Naive Bayes Classifier (NBC), and Linear Discriminant Analysis (LDA) Classifier. The proposed method was validated on Dataset 2a of BCI Competition IV, which includes EEG data from four distinct motor imagery categories: left hand, right hand, both feet, and tongue movements. The comparative analysis showed that the features derived from the covariance matrix consistently exceeded those based on the correlation coefficient matrix across all classifiers. In particular, the covariance matrix features achieved the highest classification accuracy. Thus, they demonstrated outstanding performance in terms of robustness and reliability in the classification of different motor imagery tasks. The results of this study highlight the effectiveness of covariance matrix based feature extraction methods for MI based BCI systems, providing a promising way to improve classification accuracy and system performance. This advancement holds significant potential for real world BCI applications, such as restoring motor function to paralyzed individuals, improving the quality of life for people with disabilities, and facilitating seamless human computer interaction in virtual and augmented reality environments. By leveraging the brain's neural activity, this approach can enable paralyzed individuals to regain a degree of autonomy and contribute to the broader development of assistive technologies and immersive interfaces.
Automated detection of autism based on the electrical signals of the brain (EEG)
Early screening is essential for effective intervention and rehabilitation in children with Autism Spectrum Disorder (ASD). EEG signals, offering real-time and sensitive monitoring, were used in this study to develop two proposed methods for ASD diagnosis. A dataset of 52 samples (22 with ASD and 30 controls) was collected using 19-channel sleep EEG recordings. Method 1: This method utilized energy differences between the left and right brain hemispheres. Preprocessing steps included decimation, involved noise removal FIR-BPF (< 0.5 Hz and > 49 Hz to reject unwanted frequencies) and artifact subspace reconstruction, and amplitude normalization. EEG signals were decomposed into five frequency bands, and peak channel envelopes were calculated for each hemisphere. Features—maximum, mean, and minimum energy values—were extracted using a sliding window approach with varying overlap ratios (12.5%–87.5%). The SVM classifiers with Linear (L), RBF, and Quadratic kernels were used and, the highest performance was achieved in the theta band: accuracy 91.7%, sensitivity 91.4%, and F1 measure 91.6%, with SVM-L using maximum energy features. Method 2:This approach analyzed two EEG dataset from Iraq and Poland. Preprocessing involved noise removal (< 0.5 Hz and > 49 Hz to reject unwanted frequencies) and artifact subspace reconstruction. EEG channel power spectral density features and brain topography maps were processed using deep feature extractors (e.g., AlexNet, GoogLeNet). ANOVA was applied for feature selection, followed by classification using SVM and Linear Discriminant Analysis (LDA). The alpha band demonstrated the best performance. The mean accuracy reached 98% with an standard deviation (SD) of 2.3% (Iraq, GoogLeNet + ANOVA + SVM-L) and 96.5% with an SD of 3.6% (Poland, AlexNet-FC6 + ANOVA + SVM-L). Both methods highlight the potential of EEG based systems as cost-effective and accurate diagnostic tools, providing valuable decision-support for healthcare professionals in ASD diagnosis.
Development of blood pressure monitor by using capacitive pressure sensor and microcontroller
Bu tezde, mikro denetleyiciye ve kapasitif basınç sensörüne dayanan kan basıncı ölçüm cihazının tasarımı ve gerçekleşmesi sunulmuştur. Cihazın geliştirilmesinde, gelişmiş yakalama-karşılaştırmalı darbe genişlik modülasyonu (GYKD), darbe genişlik modülasyonu (DGM), analog-dijital dönüştürücü (ADC) ve zamanlayıcı modülleri gibi dâhili mikro kontrolör modülleri kullanılmıştır. Tezin ana amacı, enstrümantasyon amplifikatörü ve bant geçirgen süzgeç yerine kapasitif bir basınç sensörü ve mantık invertör osilatörü kullanarak yüksek hassasiyetli ve düşük maliyetli bir tansiyon aleti geliştirmektir. Tez gömülü donanım ve gömülü yazılım geliştirme çalışmalarını içermektedir. Ölçülen kan basıncı değerleri, mikro denetleyicinin Bluetooth modülü ve LCD ekranı ile arayüzlenmesiyle hem cep telefonunda ve hem de LCD ekranında gösterildi. Gömülü donanım ve yazılım geliştirmeye ek olarak, tespit edilen sinyalden kan basıncı değerini hesaplamak için bir algoritma geliştirilmiştir. Ayrıca, ölçülen değerlerin cep telefonu ekranında gösterilmesi için mobil cihazlar için uygulama geliştirme yazılımları kullanılarak uygulama yazılımı tasarlandı ve gerçekleştirildi. Geliştirilen cihazla elde edilen sonuçlar Sphygmomanometer ile elde edilen sonuçlar ile kıyaslandı. Kıyaslanma neticesinde geliştirilen cihazın yüksek doğrulukla ölçümleri yaptığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kan Basıncı Ölçümü, Kapasitif Basınç Sensörü, Mantık İnvertör Osilatörü, Gömülü Donanım, Gömülü Yazılım.
AI-based CAN bus analyzer/simulator system for in-vehicle networks
Analyzing and simulating Controller Area Network (CAN) traffic remain challenging because decoding often depends on proprietary formats and manual effort. This thesis propose an automated machine-learning framework for SAE~J1939 traffic that, after decoding, standardizes preprocessing, classifies anchor signals, reconstructs multiple unknown signals, assigns semantics via a bounded score fusion, and re-encodes protocol-valid traces. The system also supports optional adversarial injection for intrusion detection (IDS) research. Evaluated on public J1939 datasets from heavy-duty vehicles, tree-based classifiers reach 98.4–99.6 % accuracy, and multi-signal reconstruction attains (R^2>0.90). In a representative run, signal matching 23 signals matching. The framework provides a strong, computationally efficient baseline for reverse engineering and a reproducible facility for generating realistic and adversarial CAN traces to advance IDS benchmarking. During training, This work uses J1939 DBCs only to derive ground-truth field boundaries for supervision; at inference, the system consumes unlabeled, tokenized payloads and does not require a DBC.
Cascade sliding mode control with applications
This study has comprehensively investigated the applicability and performance of the Sliding Mode Control (SMC) method within a cascade control structure. The primary objective of the present study is to evaluate the viability of SMC-based controllers as a reliable and robust alternative to conventional proportional–integral–derivative (PID) controllers in nonlinear and time-varying systems. In order to this end, single-loop P, PI and PID controllers, as well as SMC-1 (First-Order Sliding Mode Control) and SMC-2 (Second-Order Sliding Mode Control) controllers were designed. Various cascade and hybrid SMC-based control structures incorporating different outer-loop and inner-loop combinations were also developed. These were then subjected to comparative performance analyses. A fundamental objective of the study was to mitigate the inherent oscillations (chattering) observed in SMC systems. In order to achieve this objective, a hyperbolic tangent (tanh) function within a boundary layer approach was utilised as an alternative to the classical sgn\ function. This modification has been shown to reduce switching noise, ensure smoother control signals, and improve the robustness and stability of the system against disturbances and model uncertainties. The control algorithms were implemented on a DC motor system using the DIGIAC 1750 training set with experimentally determined parameters, and were validated through simulation and real-time testing in MATLAB/Simulink. The system's responses were evaluated using standard performance criteria, including rise time, settling time, overshoot and delay. The findings indicate that Cascade Sliding Mode Control (CSMC) structures, particularly those employing an SMC-2 controller in the outer-loop, exhibit a faster transient response, reduced overshoot, diminished steady-state error, and enhanced disturbance rejection capability. Consequently, CSMC can be regarded as a reliable and effective alternative to conventional PID-based control methods.
Development of hyperspectral image classification algorithms for unmanned aerial vehicles
Hyperspectral imaging is the measurement of light spectrum reflected from objects in many narrow wavelengths. High spectral resolution in hyperspectral images (HSIs) allows identification and discrimination of the land-cover materials. Therefore, hyperspectral imaging is used in various fields such as military, surveillance, mineralogy and agriculture. In these fields, classification of the pixels of an HSI is studied extensively. Sparse representation based classifiers have been a powerful tool for the classification purposes. These classifiers use the idea that the spectral pixels can be represented by only a few samples with same class label in a training dictionary. Recent studies have shown that use of spatial information in HSI in addition to spectral information increases the classification performance. In the scope of this thesis, two new sparse representation based classification methods which use both spectral and spatial information have been developed in order to increase the success of classification process. In the first study, multiscale superpixels (MSSs) are utilized to acquire spatial information in a local area using different region scales. Pixels in these areas are jointly classified by sparse representation classifier and then classification maps are formed. Guided filter (GF) is applied on these classification maps to improve the misclassifications near the edges. In the second study, the neighbor pixels having similar spectral characteristics with the test pixel are selected by spectral matching methods and others are ignored. To verify the feasibility of the proposed methods, the performance are evaluated over two widely used hyperspectral data sets. Experimental results demonstrate that the proposed algorithms exhibits good performance compared with other related methods in the literature.
Compressive sensing and image encryption
Out of various cryptographic attacks, Chosen-Plaintext Attack (CPA) is one of the most powerful and widely used attack on encrypted images. In order to efficiently resist such a strong attack, a novel chaos and Compressive Sensing (CS) based image encryption algorithm is presented in this work. Firstly, the original plaintext image is compressed via Orthogonal Matching Pursuit with Partially Known Support (OMP-PKS) and then the compressed image is confused and diffused using TD-ERCS and Skew-tent chaotic maps, respectively. Correlation among the compressed pixels is break down via confusing the image pixels using TD-ERCS chaotic map. Skew-tent chaotic map is employed for the pixel diffusion process. To get the final ciphertext image, the confused pixels are further changed through bitwise XORed operation via random matrix. For the sake of higher security, the initial conditions of chaotic maps are made dependent on the plaintext image and the parameters are computed via SHA-512. Furthermore, to decrease the transmission bandwidth, the measurement matrix is generated via Beta chaotic map. Instead of sending the whole measurement matrix, the sender will just send the Beta chaotic map initial conditions and control parameters (key) values along with the compressed ciphertext. The reliability and robustness of the designed image compression and encryption scheme are verified via experimental analysis and simulation results. All the experimental and simulation results are in favour of the proposed scheme.
Development of digital controller for permanent magnet dc motors with applications
This work concerns with designing and implementing of a system which is competent enough to resist the disturbances on the DC motors, fed by a step-down DC-DC power converter. The electrical component values of the buck converter and its appendix (bootstrap circuit) have been opted minutely in strict range to guarantee the minimal dissipation losses during power conversion. Furthermore, this work involves using an optical speed sensor for feeding back the actual speed into Proportional Integral controller which is implemented on PIC18F4580. For the PI tuning, the fourth order transfer function that describes the whole system precisely has also been derived and converted from the continuous to the discrete domain. At the end, the data was sent via UART pin to an Arduino UNO which works here as a data acquisition with the help of PLX-DAQ software, forming a Microsoft Excel file. The simulation results have been presented in the time domain for checking the DC motor parameters estimation and the relationship between both of the duty cycle and the speed versus the time. In addition, the results have been presented in the frequency domain for testing the stability of the system via bode plot. To show the efficiency of the designed system, both the duty cycle and the output voltage of the buck converter have been presented and analyzed. Moreover; the actual, the desired speed of the DC motor and the error between them for two different speed cased are also presented and discussed.
Ada mikroşebekelerde paralel bağlı tek fazlı eviricilerin döngüde işlemci benzetimi
Bu tez çalışmasında, ada mikroşebekelerde paralel bağlı tek fazlı eviricilerin aktif ve reaktif güç paylaşımına dayalı bir düşüm denetim yöntemi ve döngüde işlemci benzetimi (Processor-in-the-Loop, PIL) sunulmaktadır. Düşüm denetim yöntemi, paralel bağlı evirici tabanlı dağıtılmış üreteçlerin (Distributed Generators, DG'ler) kablosuz kontrolü için en uygun seçimlerden birisidir. Bununla birlikte, dağıtım hatlarının empedansı büyük ölçüde rezistif olduğundan, ada halindeki mikroşebekelerde geleneksel P-ω ve Q-E düşüm denetim yöntemi zayıf güç paylaşımı sağlamaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada, paralel çalışan tek fazlı eviriciler için P-E ve Q-ω düşüm denetim yöntemi seçilmiştir. Ayrıca bu eviriciler droop kontrolden elde edilen referans gerilimi takip edebilmek için bir akım kontrol döngüsü ve bir gerilim kontrol döngüsü bulundurmaktadır. Son olarak, paralel bağlı iki 2.5 kVA tek fazlı evirici arasındaki geleneksel ve iyileştirilmiş P-E ve Q-ω düşüm tabanlı aktif ve reaktif güç paylaşım performansını göstermek için PSIM ve PIL benzetim sonuçları sunulmuştur.
Uygunluk mesafe dengesi tabanlı sezgisel optimizasyon algoritmalarının güç sistemi problemlerine uygulanması
Bu tez çalışmasında, modern güç sistemlerinin planlanması ve işletiminde kritik öneme sahip kısıtlı güç sistemi problemlerinin çözümü için hibrit optimizasyon algoritmalarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, optimizasyon alanında iki önemli konu üzerinde araştırma yapılmış ve önemli kazanımlar elde edilmiştir. Bu konulardan ilki, uygunluk-mesafe dengesi (Fitness-Distance Balance, FDB) ve dinamik uygunluk-mesafe dengesi (Dynamic Fitness Distance-Balance, dFDB) seçim yöntemlerini kullanarak tek amaçlı meta-sezgisel algoritmaların arama performansının geliştirilmesidir. Erken yakınsama ve zayıf çeşitlilik problemlerinden muzdarip olan uyarlanabilir bilgi edinme-paylaşma (Adaptive Gaining-Sharing Knowledge, AGSK) ve Levy uçuş dağılımı (Levy Flight Distribution, LFD) algoritmalarının handikaplarını ortadan kaldırmak ve böylece arama performansını iyileştirmek için FDB seçim yöntemi kullanılmıştır. Baz algoritmaların seçim stratejileri FDB yöntemi kullanılarak yeniden tasarlanmış ve global optimizasyon problemlerini etkin bir şekilde çözme yeteneğine sahip hibrit FDBAGSK ve FDBLFD algoritmaları geliştirilmiştir. Bu çalışmanın orijinal katkılarından biri olarak geliştirilen dFDB seçim yöntemi manta ışını yiyecek arama optimizasyon (Manta Ray Foraging Optimization, MRFO) algoritmasına uygulanmış ve dFDB-MRFO olarak isimlendirilen yeni bir hibrit algoritma önerilmiştir. Araştırmanın yürütüldüğü ikinci konu, kısıtlı güç sistemi problemlerinin optimizasyonudur. Bu kapsamda ilk olarak, stokastik rüzgâr, güneş, hidro ve gelgit enerji kaynakları ile Çok-Terminalli Yüksek Gerilim Doğru Akım (ÇTYGDA) iletim hattı bağlantılarını içeren IEEE 30-baralı güç sisteminde Çok-Amaçlı Optimal Güç Akışı (ÇAOGA) probleminin optimizasyon modeli sunulmuştur. Önerilen problemin optimizasyonunda çok amaçlı çekirge optimizasyon algoritması (Multi-objective Grasshopper Optimization Algorithm, MOGOA) ve literatürdeki güçlü optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, MOGOA yönteminin, elde edilen Pareto optimal çözümlerin doğruluğu ve bunların dağılımı açısından oldukça rekabetçi sonuçlar elde ettiğini göstermiştir. Ardından, önerilen FDBAGSK algoritması dağıtılmış üretim ve iki terminalli YGDA iletim bağlantılarını içeren IEEE 30 ve IEEE 57-baralı güç sistemlerinde Alternatif Akım/Doğru Akım Optimal Reaktif Güç Akışı (AA/DA ORGA) probleminin çözümüne uygulanmıştır. Simülasyon sonuçlarından elde edilen bulgular, hibrit FDBAGSK algoritmasının büyük ölçekli güç sistemlerinde ORGA probleminin farklı konfigürasyonlarını verimli bir şekilde çözebildiğini göstermiştir. Optimal Otomatik Gerilim Regülatörü (OGR) tasarımında kullanılan PID, PIDF, FOPID ve PIDD2 kontrolcü parametrelerinin optimizasyonuna hibrit FDBLFD algoritması uygulanmıştır. Optimum OGR tasarımı için en iyi kontrolcü performansı, FDBLFD tabanlı PIDD2 ile elde edilmiştir. Son olarak, Yönlü Aşırı Akım Röleleri (YAAR) koordinasyon problemi hibrit dFDB-MRFO algoritması kullanılarak optimize edilmiştir. Önerilen optimizasyon yönteminin etkinliğini doğrulamak için, farklı karmaşıklığa sahip beş test sistemi üzerinde kapsamlı bir simülasyon gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, önerilen hibrit algoritmanın, YAAR koordinasyon problemini çözmek için verimli ve güvenilir bir yöntem olduğunu doğrulamıştır. Tüm sonuçlar bir arada düşünüldüğünde tez çalışmasında önerilen uygunluk mesafe dengesi tabanlı hibrit optimizasyon algoritmalarının güç sistemi problemlerine karşılaştırılan diğer algoritmalara kıyasla daha düşük hata ve yüksek doğruluk ile optimum çözümler üretebildiği gözlemlenmiştir.
Elektrik sigortalarının konumunun SIM800 GSM modülü ile uzaktan izlenmesi
Otomatik elektrik sigortaları, evsel ve özellikle endüstriyel uygulamalarda kullanılan koruma elektrik aparatlarından biridir. Otomatik elektrik sigortası atması sonucu oluşacak elektrik kesintisine çeşitli nedenlerden dolayı müdahale edilmemesi durumunda; buzdolabı içerisinde bulunan malzemelerin eriyip bozulması, belirli sıcaklık aralığında klimalar sayesinde çalışmasını devam ettiren elektronik cihazların arızalanması, yine belirli ortam sıcaklığı istenilen seralar, tavuk kümesleri gibi alanlarda yaşanacak olumsuzluklar, meskenlerinde veya hastanelerde makineye bağlı yaşayan hastaların yaşayacağı olumsuz durumlar, otomatik üretim yapılan tesislerde üretimin kesintiye uğraması gibi çok farklı sorunlar yaşanabilir. Bu tez çalışmasında sigortanın atması neticesinde oluşan enerji kesintisi bilgisinin cep telefonuna iletilmesi ile yaşanan problemden ilgililerin haberdar edilmesine yönelik bir uygulama gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Otomatik elektrik sigortalarının ön yüzüne hareket algılayacak şekilde switch yerleştirilmektedir. Olası otomatik sigorta atması durumunda içerisinde yazılım bulunan elektronik karta switch üzerinden sinyal iletilmekte ve sistem içerisinde ki cep telefonuna SMS mesaj yöntemi ile bilgilendirme yapılmaktadır. Bu sayede kullanıcılara bilgilendirme ve erken müdahale imkânı sağlanmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışma sonucunda kullanıcılar tatilde, evlerinden uzakta, işyerlerinden uzakta olsalar dahi otomatik sigorta atması durumundan bilgi sahibi olacak ve erken müdahale imkanına sahip olacaklardır. Kullanıcılar olası maddi/manevi zararları en aza indirerek sistem sürekliliğini de sağlamış olacaklardır. Bu yazıda, otomatik elektrik sigortalarının açık/kapalı konumlarının SIM800 Gsm modülü haberleşme yöntemi ve sağlayacağı faydalar anlatılmaktadır. Anahtar sözcükler: Elektrik kontağı, Elektrik sigortası, Gsm/wifi haberleşme yöntemleri, Sistem sürekliliği
Yenilenebilir enerji kaynakları içeren güç sistemleri için sezgisel algoritma tabanlı yük frekans denetleyici tasarımı
Enterkonnekte güç sistemlerinde senkronizasyon koşullarının sağlanması için üretim ve tüketim arasındaki dengenin korunması gerekmektedir. Güç sisteminin dinamik yapısı nedeniyle söz konusu denge değişkenlik gösterdiği için sistem frekansı sürekli kontrol altında tutulmalıdır. Sistem frekansı ve bağlantı hattı güç değişimlerinde meydana gelen dalgalanmaları mümkün olan en kısa sürede sönümlemek ve istenen referans değerinde tutabilmek amacıyla yük frekans kontrolü (YFK) adı verilen bir kontrolör süreci gerekmektedir. Rüzgâr Enerjisi Sistemi (RES) ve Güneş Enerjisi Sistemi (GES) gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanımının artması ve bu kaynakların değişken çıkış gücü nedeniyle güç sistemlerinde YFK konusu daha karmaşık hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında, RES ve GES gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından oluşan iki alanlı termal güç sisteminde YFK için PI-(1+DD) isimli kaskad bir kontrolör tasarlanmıştır. Kontrolör parametrelerinin belirlenmesi amacıyla Bal Porsuğu Algoritması (BPA), Goril Birlikleri Optimizasyonu (GBO) ve Gri Kurt Optimizasyonu (GKO) gibi sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Değişken yük talebi, RES/GES üretimi ve sistem parametre değişimi gibi farklı çalışma koşulları altında kontrolörün ve algoritmaların performansları test edilmiştir. Sonuçlar, literatürde bulunan yöntemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, tasarlanan PI-(1+DD) kontrolörün sistem frekansının ve bağlantı hattı güç değişimlerinin aşma değeri ve oturma süresi bakımından diğer yöntemlere göre önemli iyileştirmeler sağladığı görülmüştür. Bu tez çalışması ile YFK probleminin çözümü için BPA, GBO ve GKO algoritmaları alternatif çözüm yöntemleri olarak önerilmiştir.
Çok hücreli masif MIMO kablosuz iletişim sistemleri için spektrum verimliliğinin ve güç tahsisinin incelenmesi
Gelecek nesil kablosuz iletişim sistemlerinde, spektrum doluluk problemi nedeni ile yüksek spektrum verimliliğinde (SE) hizmet sunulması en önemli hedefler arasındadır. Bu düşünce ile öncelikle bu tezde, masif MIMO haberleşme sistemlerinde, yüksek SE kazancına odaklanılmıştır. Bu kapsamda, araştırmacılara yol gösterici olması adına, Maksimum Oran Birleştirme (MRC) veya Sıfıra Zorlama (ZF) kullanarak, sabit veya farklı uzunluktaki pilot dizisi ile Zaman Bölmeli Çiftleme (TDD) veya Frekans Bölmeli Çiftleme (FDD) modu kombinasyonlarıyla yüksek SE başarımı sunabilen farklı senaryo analizleri sunulmuştur. Özellikle, masif MIMO sistemlerindeki baz istasyonundaki (BS) antenlerinin sayısı ve pilot yeniden kullanım faktörü ile birlikte ideal kullanıcı terminali sayısının (U), SE bazında etkin kaynak tahsisi açısından önemli olduğu anlaşılmıştır. Bu bağlamda, tezin ilerleyen kısımlarında, üç girişim seviyelerine dayalı olarak, sinyal-parazit-ve-gürültü oranları (SINR) ile birlikte kapalı form SE denklemleri elde edilmiştir. BS'deki anten sayısının bir fonksiyonu olarak, çoklu pilot yeniden kullanım faktörleri ile MRC ve ZF gibi çeşitli işleme şemaları dikkate alınarak benzetimler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlardan, U'nun işleme şemalarına göre değişiklik gösterdiği anlaşılmıştır. Genel olarak, bu sonuçlar, çok hücreli sistemlerde bu tezde elde edilen U dikkate alındığında, SE'den azami seviyede yararlanılabilecek olması ile literatüre katkı olarak sunulmuştur. Böylelikle, heterojen ağlarda SE açısından ideal U sayısına ulaşan bir hücreye dâhil olmak isteyen kullanıcının başka bir ağa yönlendirilmesi için ağ değiştirme algoritmalarına girdi verisi sunulmuştur. Ayrıca, bu tez çalışmasında masif MIMO sistemlerinde enerji verimliliğini (EE) en üst düzeye çıkarmak için yenilikçi bir pilot güç tahsisi algoritması önerilmiştir. Algoritma, ilgili SINR değerlerini polarize ederek pilot güçlerini optimize etmektedir. Optimize edilen bu güç değerleri sayesinde, toplam harcanan güç bütçesinin daha da düşürüldüğü gözlemlenmiştir. Algoritmanın başarımı, benzetim sisteminin kümülatif dağılım fonksiyonu (CDF)-EE çıktıları kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, aynı benzetim ortamları altındaki başarımları karşılaştırmak için eşit pilot güç tahsisi (EPPA) ve su doldurma pilot güç tahsisi (WF-PPA) şemaları da uygulanmış ve önerilen sezgisel yaklaşımımızın EPPA ve WF-PPA yöntemlerinden daha üstün olduğu kanıtlanmıştır.
Rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığının güç sistemi dengeleyicisi kullanılarak karga arama algoritması ile iyileştirilmesi
Yakıt gideri olmaması ve çevre dostu enerji kaynağı olması nedeni ile rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Rüzgârdan enerji üretimi için rüzgâr türbini ve generatör çeşitleri üzerinde pek çok çalışma gerçekleştirilmiş ve bu sistemlerin güç sistemlerine entegresi için çok farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmada rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığı incelenmiş ve güç sisteminde oluşan bir şiddetli arıza durumunda rüzgâr türbinin dinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda kararsızlık durumu için uygun türbin generatör çifti belirlenmesi amaçlanmıştır. Güç sistemi stabilizatörleri (PSS'ler), güç sisteminin geçici kararlılığını geliştirmek için generatör ünitelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. PSS'ler, büyük bir bozulmanın ardından güç açısı, rotor hızı ve alan akımı sapması vb. gibi düşük frekanslı salınımları en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, PSS'nin parametrelerinin optimal ayarlanması ve yerleştirilmesi, stabilizatörün verimliliği için çok önemlidir. Bu çalışmada, kargaların zekasına dayanan, meta-sezgisel yöntemlerden biri olan Karga Arama Algoritması (KAA), PSS'nin optimum parametrelerini bulmak için Tek Makineli Sonsuz Baralı (SMIB) sistemde ilk defa kullanılmıştır. Ayrıca, çok makineli bir güç sisteminde PSS'nin parametrelerinin bulunması için Yapay Arı Kolonisi Algoritması (YAKA) ve Karınca Kolonisi Optimizasyonu (KKO) algoritmaları da uygulanmış olup karşılaştırmalı analizler de gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada rüzgâr santrali tribün generatör sistemine sahip bir güç sisteminin geçici arıza durumları için salınım denklemlerinin kararlılık analizi KAA ile gerçekleştirilmiştir. Sistemin geçici hal kararlılığı SMIB'nin modellenmesi ve simülasyonu ve PSS'nin tasarımı Matlab/Simulink tarafından yapılmıştır. Simülasyonlar, KAA tabanlı PSS denetleyicisinin, sistem kesintiye uğradığında GA tabanlı ve PSO tabanlı PSS denetleyici tasarımlarından oldukça üstün bir dinamik tepki verdiğini ortaya koymaktadır. KAA'ya dayalı PSS, PSO'ya dayalı PSS'den %48,1 ve GA'ya dayalı PSS'den %55,7 daha hızlı yerleştiği gözlemlenmiştir. PSO ve GA'ya kıyasla KAA'nın amaç fonksiyonunun yakınsaması çok daha hızlıdır. KAA için değerlendirme süresi PSO'dan %43,5, GA'dan %48,6 daha kısadır. Diğer yaklaşımlara kıyasla SMIB sisteminde KAA tabanlı PSS kullanıldığında, aşma ve düşük frekanslı salınımlar büyük ölçüde azaltılmıştır ve aktif güç, rotor hızı, alan akımı ve mekanik gücün düşük frekanslı salınımlarını önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir.
GFD CUK dönüştürücü beslemeli tam köprü DC-DC dönüştürücü ile elektrikli araç şarj ünitesi tasarımı
Son yıllarda karbon tabanlı yakıtların azalması ve çevreye olumsuz etkilerinden dolayı, elektrikli araçların kullanımı artmaya başlamıştır. Elektrikli araçlarda da gerekli olan enerji bataryalardan sağlanmaktadır. Bu tez çalışması, elektrikli araçlar için tam köprü DA-DA dönüştürücü kullanan bir Li/İyon batarya şarj cihazının benzetimini ve düşük güç aktarımı yapan uygulamasını içermektedir. Tam köprü dönüştürücünün tek fazlı şebekeye bağlantısı histerezis akım kontrolüne sahip GFD Cuk dönüştürücü kullanılarak yapılmaktadır. Şebeke akımı THB' sini azaltmak ve güç faktörünü arttırmak için histerezis akım denetimi GFD Cuk dönüştürücü üzerinden uygulanmıştır. Cuk dönüştürücü, çıkış gerilimi giriş gerilimine göre daha düşük veya daha yüksek olabilmektedir. Ayrıca giriş ve çıkış tarafında akım dalgalılığını azaltan bobinlere sahip olduğu için seçilmiştir. Tezde öncelikle tam köprü DA-DA dönüştürücünün matematiksel modeli, küçük işaret analizi ve transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Uygulamada yüksek frekans transformatörü ve devre tasarımları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, dönüştürücünün çıkışında bulunan bobin Kesintili İletim Modunda (KİM) çalıştırılmıştır. Çalışmanın benzetimi Matlab/Simülink programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Benzetim sayesinde, bataryanın şarj edildiğini doğrulamak için batarya akımı, voltajı ve SOC değerleri ölçülmüştür. Şebeke akımı THB' si ve GF de ayrıca gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, Li/İyon batarya istenildiği gibi şarj edilmektedir. PF yükseltilmiş ve 0.999 olarak elde edilmiştir, şebeke akımının THB'si ise oldukça düşürülmüş ve %1,48 olarak elde edilmiştir. Bununla birlikte, uygulama çalışmalarında, yarı iletken anahtarların maksimum gerilim değerleri istenildiği şekilde azaltılmadığı için, düşük güç ve gerilimde batarya şarjı gerçekleştirilebilmiştir.
Uydu görüntüleri kullanılarak çatı üstü fotovoltaik enerji potansiyelinin belirlenmesi
Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle enerjiye olan talebin artması yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranını artırma yönünde politikalar üretilmesini sağlamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sınırsız ve temiz olması, enerjide dışa bağımlılığı azaltması gibi faktörler bu kaynaklara olan talebin temelini oluşturmaktadır. Düşük kurulum maliyeti, bakım işlemlerinin kolaylığı ve kurulum alanı çeşitliliği gibi faktörler fotovoltaik sistemleri yenilenebilir enerji kaynakları arasında öne çıkarmaktadır. Bu kapsamda fotovoltaik sistem potansiyelinin belirlenmesi önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, uydu görüntüleri kullanılarak görüntü işleme yöntemi ile binaların üzerinde bulunan çatılar için FV enerji kapasitesi belirlenme işlemi gerçekleştirilmiştir. Coğrafi konum bilgisi olarak kullanılan enlem-boylam değerleri ile farklı yakınlaştırma seviyelerinde ve boyutlarda uydu görüntüleri elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen görüntüler HSV renk modeli yöntemi ve K-Means algoritması filtreleme yöntemleri olmak üzere iki yöntem ile değerlendirilmiştir. Birinci yöntemde görüntülerin renk özü, doygunluk ve parlaklık değerleri optimum seviyelere getirilerek eşikleme (thresholding) ile ayrıştırma uygulanabilmesi için uygun görüntü elde edilmiştir. Eşikleme sonrası belirlenen konum merkez alınarak çatı kenarları belirlenmiş ve çizdirilmiştir. Belirlenen kenarlar içinde kalan alan üzerinden konumun FV kapasitesi belirlenmiştir İkinci yöntemde ise görüntülere K-Means filtreleme algoritması uygulandıktan sonra çatı alanı tespiti yapılmış ve FV kapasitesi belirlenmeye çalışılmıştır. Yöntemlerin uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla 5 farklı konuma ait görüntüler elde edilerek filtreler uygulanmıştır. Filtreleme yöntemlerinin doğruluğu PV*SOL simülasyon programı ile elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve yöntemlerin verimliliği test edilmiştir. Sonuç olarak, çalışmada uygulanan yöntemlerin kişisel kullanıcılara bulundukları konumların çatı üstü fotovoltaik kapasitesinin etkili bir şekilde belirlenmesi konusunda önemli fayda sağlayacağı beklenmektedir.
Elektrik enerjisi dağıtım sistemlerinde profil katsayılarının belirlenmesi için zaman serilerine dayalı tüketim tahmin modellerinin geliştirilmesi
Yük profili katsayıları, elektrik enerjisi tüketicileri için günlük ve yıllık elektrik kullanım modelini temsil etmektedir. Elektrik Enerjisi Piyasasında dengesizlik maliyetlerini asgari düzeye indirmek için yük profil katsayılarının doğru ve güvenilir bir şekilde belirlenmesi önemli hale gelmiştir. Doğru tahminler yapmak için güvenilir yöntemler ve yeterli ölçüm verileri gereklidir. Yük profil katsayıları günlük, aylık, mevsimlik veya yıllık olarak belirlenmektedir. Ülkemizde dağıtım şirketleri tüketim miktarını tahmin etmeye çalışırken sanayi, mesken, ticarethane, tarımsal sulama gibi abone gruplarının tüketimlerini saatlik olarak ayrı ayrı değerlendirmeye çalışır. Mesken abonelerinin faturalandırılması aylık olarak yapıldığından dolayı tüketim değerleri de ay sonunda belli olur. Bu nedenle profil katsayılarının saatlik değerlendirmesinde de güçlükler yaşanır. Ayrıca tüketim tahmininde kullanılacak olan bu profil katsayılarının hesaplanmasında sıcaklık nem gibi meteorolojik veriler dikkate alınmamaktadır. Meteorolojik veriler tüketimi etkilediği bilinen önemli değişkenlerden biridir. Profil katsayılarının hesaplanmasında meteorolojik verilerin dikkate alınmaması durumunun yapılacak tahmin işleminin güvenilirliğini azaltacağı düşünülmektedir. Bu tezde, Türkiye'nin Düzce ili için yük profil katsayılarını belirlemek için çoklu polinomik regresyon analizi yöntemi kullanılarak matematiksel tahmin modelleri geliştirilmiştir. İlk olarak, önceden örneklem olarak belirlenmiş 50 farklı mesken abonesinde saatlik elektrik enerjisi tüketimi ve meteorolojik sıcaklıklar ölçülmüştür. Ölçülen veriler kullanılarak matematiksel tahmin modelleri üretilmiş ve ardından bu matematiksel tahmin modelleri kullanılarak, yük profil katsayıları belirlenmiştir. Belirlenen yük profil katsayıları kullanılarak elektrik enerjisi tüketimleri tahmin edilmiş ve tahmin sonuçları ölçüm verileri ile karşılaştırılmıştır. Matematiksel tahmin modelleri literatürde kabul gören tahmin hata testlerine tabi tutulmuş ve modellerin performansları doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre matematiksel tahmin modellerinin gelecekte değişen meteorolojik koşullara bağlı olarak %96'ya varan doğrulukla yükleri tahmin edebildiği görülmüş ve yük profil katsayılarının hesaplanması için hızlı ve pratik bir yöntem olarak önerilmiştir. Çalışma, üretilen matematiksel tahmin modellerinin Türkiye'nin Düzce ilinde yük profil katsayılarının belirlenmesi için tatmin edici sonuçlar elde ettiğini göstermektedir.
Bandwidth and gain enhancement of microstrip antenna usingmetamaterials
In this thesis, the design of the ultra-wideband microstrip antenna based on a metamaterial (MTM) array is presented to increase antenna performance by enhancing the bandwidth and gain. The proposed structure consists of an ultra-wideband antenna and a metamaterial array. The design consists of three steps. In the first step, a traditional microstrip antenna of dimensions 36 x 38 mm2 printed on FR4-Epoxy dielectric substrate with 1.58 mm thickness has been presented. In the second step, a partial ground plane technique has been applied on microstrip patch antenna with the transition steps. A UWB antenna has been obtained that is operating between 2.6 GHz and more than 20 GHz. In the third step, two unit cells of MTMs have been added on the microstrip antenna with a partial ground plane in order to increase the gain of the antenna about 3.19 dB. Keywords Gain, Bandwidth, Ultra Wideband Antenna, Metamaterial
Hafif elektrikli araçlarda kablosuz şarj sistemleri için ekranlama tasarımı ve optimizasyonu
Otomotiv endüstrisine odaklanan elektrikli araç (EA) teknolojileri hızlı bir ilerleme içerisindedir. Bunlardan biri de şarj teknolojileridir. EA'ların şarj teknolojilerini temaslı ve temassız olarak iki alt başlıkta toplayabiliriz. Temassız şarj sistemleri genellikle elektrik alan (kapasitif) veya manyetik alan (endüktif) prensiplerine dayalı yöntemlerle çalışır. Bu yöntemle belirli bir mesafeden (100-300 mm) %80'in üzerinde verimle EA'ların akü şarj gereksinimlerine uygun temassız güç aktarımı yaparlar. İndüktif güç aktarımı (İGA), diğer yöntemlere kıyasla daha düşük frekanslarda (20-250 Khz) gerçekleştirilebilir. Bu nedenle günümüzde araştırmacılar ve ticari üreticiler tarafından en çok tercih edilen güç aktarım yöntemidir. Ancak bu yöntemde güç aktarımı sırasında oluşan elektromanyetik saçılımlar canlılar için tehlikeli olabilir. ICNIRP standartlarına göre 0,8-150 Khz çalışma frekansında insan vücudunun maruz kaldığı manyetik akı miktarının 27,30 µT'yi aşmaması gerekir. Bunun için de İGA sisteminde aktif ve/veya pasif ekranlama yöntemi yapılmalıdır. Bu çalışma kapsamında, bir İGA sisteminin araç şasesine monte edilen sekonder taraf için ekranlama yöntemlerinin etkinliği ve alüminyum ekranlama ile birlikte ferit nüve kullanımı incelenmiştir. Aynı güç aktarım performansında; bisiklet şasesinde oluşabilecek demir kayıplarını azaltan ve ICNIRP standartlarına uygun ekranlama tasarımında etkili parametrelerin tespiti Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile yapılmıştır. Taguchi L9 ortogonal dizisi ile tasarımda ki parametreler optimize edilmiştir. Anahtar sözcükler: Aktif ve pasif ekranlama, İndüktif güç aktarımı, Taguchi optimizasyon yöntemi, Temassız şarj sistemleri
Türkiye 400 kV'luk güç sistemi için sezgisel yöntemler kullanılarak optimal fazör ölçüm birimlerinin yerleşim noktalarının belirlenmesi
Güç sistemlerinin kararsızlık durumuna gelmeden önce, gerekli önlemler alınarak kararlı ve güvenilir bir şekilde çalıştırılması, sistemi izlemek ve kontrol etmekle mümkündür. Fazör Ölçüm Birimi (FÖB) cihazı, güç sistemlerinin izlenmesi, kontrolü ve korunması için sistem üzerine kurulmuş modern ölçüm cihazıdır. FÖB cihazlarının maliyetleri çok yüksek olduğundan dolayı, sisteme optimum sayıda ve tüm sistemi gözlemleyecek şekilde yerleştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, farklı yöntemler kullanılarak, optimal sayıda FÖB ile tüm güç sistemini gözlemlenmesi amaçlanmıştır. Matlab ile uyumlu çalışan Güç Sistemi Analizi Araç Kutusu (GSAAK) programdan yararlanılarak, Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemi modellenmiş ve Özyinelemeli N-1 Güvenlik Yöntemi ile Optimal FÖB Yerleştirme (OFY) yapılmıştır. Sezgisel yöntem olmayan, Özyinelemeli N-1 Güvenlik Yöntemi, Derin Öncelikli Arama Yöntemi (DÖAY), Graf Teorik Yöntemi (GTY), ve Tamsayı Doğrusal Programlama (TDP) kullanılarak OFY gerçekleştirilmiştir. Ayrıca Sezgisel yöntem olan, Benzetilmiş Tavlama Algoritması (BTA), Geliştirilmiş Benzetilmiş Tavlama Algoritması (GBTA), Binary Parçacık Sürü Optimizasyonu (BPSO) ve Yusufçuk Algoritması (YA) kullanılarak Optimal FÖB yerleşim noktaları bulunmuştur. Çalışma ayrıca, Geliştirilmiş Tamsayı Doğrusal Programlama (TDP) yöntemi kullanarak yeni bir yöntem önermektedir. TDP yaklaşımı kullanılırken OFY ile elde edilen FÖB'lerin konumlarını göstermek için grafiğe dayalı kuvvet yönlendirmeli yöntemi ve coğrafi bilgi sistemini kullanarak bir haritalama sistemi ile görselleştirme tekniği kullanılmıştır. BPSO ve YA yöntemleri ile çözüm yapılırken, indekslerin çoklu çözümleri sıralamak için, Bara Gözlemlenebilirlik İndeksi (BGİ) ve Sistem Gözlemlenebilirlik Artıklık İndeksi (SGAİ) unsurları kullanılmıştır. Önerilen yöntemlerin güvenirliği, IEEE-14 Bara Test Sistemi üzerinde test edilmiştir. Önerilen yöntemler ile bulunan sonuçlar, literatürde IEEE-14 Bara Test Sistemi için, bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Güvenirliği test edilen yöntemler, Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemine uygulanmış. Sonuç olarak Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemi için optimum FÖB sayısı ve bu FÖB'lerin hangi baralara yerleştirilmesi gerektiği bilgisi farklı yöntemlerle belirlenmiştir. Bu yöntemler ilk kez Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemine uygulanmıştır. Çalışmada önerilen yöntemlerin sonuçları güç sistemi işletmecilerine alternatif bir çözüm önerisi olarak sunulmaktadır.
Farklı gölgelenme örüntüleri ve fotovoltaik bağlantı türleriyle pıl tabanlı maksimum güç noktası takip sisteminin incelenmesi
Fotovoltaik (FV) dizisi karakteristiğindeki Maksimum Güç Noktalarının (MGN) sayısının arttırılması, Maksimum Güç Noktası Takibi (MGNT) algoritmalarının MGN'yi bulmasını zorlaştırmaktadır. Ayrıca, FV panellerinin bağlantı türleri ve kısmi gölgeleme koşulu da MGN'lerin sayısını artırır ve FV dizisinin karakteristik eğrisini değiştirmektedir. Bu nedenle, FV dizisi kurulurken, FV panel bağlantı türü, kullanılacak MGNT algoritması ve kısmi gölgeleme örüntüleri çok önemlidir. Bu çalışmada, 5x5 FV panelden oluşan fotovoltaik sistemi Kısmi Gölgeleme Koşulu (KGK) altında TMS320F28335 DSP kiti kullanılarak Döngüdeki İşlemci (Processor-In-Loop, PIL) platformunda en sık kullanılan üç MPPT algoritmasının ve sekiz farklı bağlantı türünün testi gerçekleştirilmiştir. PIL sonuçları ve yapılan analizlere göre, verilen bağlantı türleri arasında Toplam Çapraz Bağlantı (Total-Cross-Tied, TCT), tüm KGK'lar altında en yüksek dizi çıkış gücünü sağlamaktadır. Bu bağlantı türünün çıkış gücü en yüksek değerine Çapraz (Diagonal, DG) gölgelenme örüntüsünde ulaşmıştır. Ayrıca, %65,73'lük bir maksimum Doluluk Faktörü (Fill Factor, FF) ve %10,40'lık bir minimum Uyumsuzluk Güç Kaybına (Mismatched Loss, ML) sahiptir. Ek olarak, neredeyse tüm test koşullarında (48 testten 35'ine), PSO algoritması Global Maksimum Noktasına (GMP) ulaşmıştır. Tüm bu sonuçlar, FV sistemin güç verimliliği için sadece MGNT algoritmalarının değil, aynı zamanda bağlantı türlerinin, kısmi gölgeleme modellerinin ve bunların hepsinin birlikte değerlendirilmesinin de büyük önem taşıdığını göstermektedir.
The use and investigation of two-dimensional materials in solar cells
Solar cells do not have ability to absorb the majority of the electromagnetic waves that are coming towards them. Our aim is using MXene which is a new member of two-dimensional (2D) materials family to increase the solar cells efficiency by increase the absorption coefficient. We designed, simulated and analyzed MXene metamaterial absorber in the visible frequency region for solar cell applications. Titanium carbide (Ti_3 C_2 T_x) was used as a dielectric layer of proposed solar cell absorber. Electromagnetic response of the proposed design is computationally analyzed using a full-wave electromagnetic solver simulation program. Geometric parameters of design were carefully analyzed to show absorption behavior of proposed design. The proposed design provide maximum of 96.8 % absorption and it is independent from normal incidence (transverse electromagnetic mode), so proposed design can be good candidate for the solar cell applications.
Frequency-selective permittivity determination of solid dielectric materials backed by a conductor
We have presented a method for complex permittivity detection with short-circuit termination of low-loss materials based solely on amplitude reflectance measurements. This method has advantages and disadvantages. The first advantage is that we can obtain max and min frequencies and make derivation easier because a certain frequency is observed. The second advantage is that it does not require calculation. The disadvantage of this method is that it requires us to use a wide bandwidth and is more suitable for materials with a high dielectric constant. In this method, which we use the Reflection Method, complex and only amplitude scatter parameter measurements of a low loss material (silicon) placed in the section of a waveguide are calculated and supported by numerical analysis. Like other non-resonance methods, the method may be a coarse indicator of the imaginary portion of permeability for low loss samples.
Retrieval of effective constitutive parameters for biaxial bianisotropic metamaterials using reference-plane-invariant waveguide method
This study is about electromagnetic characterization of bi-axial bianisotrpic metamaterials. Rectangular waveguide method is used to extract scattering parameters in microwave X-band frequency region. In general, by these techniques it is presumed that the measurement and reference planes of specimen are overlapped which can cause errors otherwise. Reference-plane-invariant technique is investigated for the extraction of the effective constitutive parameters. By this technique, the measurements, can be performed without precise knowledge of the positions of the measured specimen reference planes. The study is validated by comparing extracted constitutive parameters with a method requiring reference plane position of the measured slab. As a preliminary, the concept is simulated by a commercial electromagnetic field simulation software. The results obtained by simulations are reinforced with physical waveguide experiments by using a vector network analyzer. For the measurement experiments, split-ring-resonator type metamaterials are designed, fabricated and used.
Parilen-C tabanlı piezoelektrik malzemelerin diielektrik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzdeki teknolojik gelişmeler, elektrik enerjisinin günlük hayatta kullanımını önemli ölçüde artırmış ve bu durum elektrik enerjisinin depolanmasıyla ilgili uygulamaları kritik bir araştırma konusu haline getirmiştir. Dielektrikler, enerji depolamaya uygun malzemeler oldukları için, bu malzemelerin dielektrik özelliklerinin anlaşılması büyük önem taşımaktadır. Piezoelektrik bir polimer olan Parilen-C, üstün elektriksel, fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle bu uygulamalar için potansiyel bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Literatürdeki çalışmalarda polimer malzemelere genellikle seramik, oksit, metal malzemeler katkılanarak dielektrik özelliklerinin artırılması amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında ise, Parilen-C polimeri kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle sentezlenmiş ve ağırlıkça çeşitli oranlarda poliüretan (PU), poli (metil metakrilat) (PMMA) ve aktif karbon katkısı eklenerek üretilen kompozitlerin dielektrik özellikleri incelenmiştir. Kompozitlerde kullanılan malzemelerin saf veya başka malzemelerle katkılanmış numunelerinin dielektrik özelliklerini inceleyen çalışmalar mevcut olsa da bu tez çalışmasında üretilen kompozitlerin dielektrik özelliklerini inceleyen bir çalışma mevcut değildir. Üretilen numunelerin dielektrik özellikleri 1-10 MHz frekans aralığında incelenmiştir. Numunelerin kapasitans, tanjant kaybı, empedans, direnç ve reaktans değerleri empedans analizörü kullanılarak ölçülmüş, dielektrik geçirgenlik ve dielektrik kayıplar hesaplanmıştır. Daha sonra numuneler polarize edilerek dielektrik özellikleri yeniden ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda, malzemelerin ölçüm yapılan frekans aralığında rezonans frekansları ve bu frekanslarda gösterdiği tepkiler gözlemlenmiş, malzemenin rezonans frekansından yüksek frekans değerlerinde indüktif davranış sergilediği görülmüştür. Yapılan katkılamalar ile rezonans frekansında artma ve azalma yönünde değişimler görülmüştür. Polarizasyon işleminden sonra bazı numunelerde dielektrik geçirgenlik değerlerinde artışlar gözlemlense de dielektrik kayıp değerlerindeki artışlar çok daha fazladır. Dielektrik geçirgenlik değeri rezonans frekansı bölgesinde polarizasyon işleminden sonra en fazla 5,58 kat artış göstererek en yüksek 246 değerini almış, dielektrik kayıp değerleri ise bazı numunelerde 20.000 kat artarak 5000'e kadar ulaşmıştır. Dielektrik kayıp değerleri rezonans frekansına yaklaştıkça arttığı için, bu durum metamalzemelerin uygulamaları için gereken kayıp değerlerinden daha yüksek kayıplar elde edildiğini göstermektedir. Malzemenin gösterdiği kapasitif ve indüktif davranış empedans, direnç ve reaktans grafiklerinde de gösterilmiştir. Direnç ve reaktans değerleri kullanılarak Cole-Cole grafikleri oluşturulmuş ve malzemenin dağılımı ve yapısal özellikleri hakkında analizler yapılmıştır. Malzemelerin tam bir yarım daire gösterdiği görülmüş, dielektrik gevşeme dağılımının ölçüsü olan α değerleri hesaplanarak numunelerin homojenlik düzeyi hakkında kıyaslamalar yapılmıştır.
Katkılı çinko oksit ince filmlerin püskürtülerek kaplama tekniği ile üretilmesi ve polimer güneş hücrelerinde kullanılması
Bu çalışmada düşük sıcaklıkta (≤150 °C) katkısız, katkılı ve eş katkılı olarak ZnO nanoparçacıklar üretilmesi ve atmosfer koşullarında püskürtülerek kaplama yöntemiyle ters tip organik güneş hücre yapısında elektron taşıma malzemesi olarak kullanılmasının fotovoltaik performans üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda, öncelikle üç farklı element (Al, Sn ve Y) kütlesel olarak sırasıyla %0,5, %1, %3 ve %5 oranlarında katkılanmıştır. Tüm örneklerin yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımı X-ışını spektroskopisi (EDX), X-ışını kırınımı (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile incelenmiştir. Optik özellikler ultraviyole görünür (UV-VIS) spektrofotometre kullanılarak karakterize edilmiştir. Fotovoltaik performans değerlendirmesi için açık devre gerilimi (Voc), kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), dolum faktörü (FF) ve güç dönüşüm verimliliği (PCE) gibi temel parametreler değerlendirilmiştir. Özellikle Al katkısı, parçacık boyutunu küçülterek, Jsc değerinde bir artış meydana getirmesiyle hücrelerin fotovoltaik performansının iyileşmesini sağlamıştır. Katkısız ZnO nanoparçacıklı hücreler %1,59 PCE ile referans olarak belirlenmiştir. Tüm durumlar değerlendirildiğinde, tek katkı elementi olarak %5 Al katkılı hücreler %3,72 PCE ile en iyi fotovoltaik performansı göstermiştir. Ayrıca, farklı eş katkı oranları kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde, (%0,5 Al - %0,5 Sn), (%0,5 Sn-%1 Y), (%0,5 Al - %1 Y) ve (%0,5 Al - %1 Sn) olacak şekilde dört farklı durum değerlendirilmiştir. Sonuçlar, eş katkılı ZnO nanoparçacıklarının güneş hücrelerinin fotovoltaik performansını artırdığını göstermiştir. En iyi PCE, %2,40 ile (%0,5 Al-%1 Sn) durumunda elde edilmiştir. Bilinen literatürde ilk kez denenen Sn ve Y eş katkısı (%0,5 Al-%1 Y) durumu için, %1,99 PCE ile katkılanmasının güneş hücrelerinin performansını artırabileceğini göstermektedir. Tüm bu sonuçlar, ZnO nanoparçacıklarının ters tip güneş hücrelerinin performansını etkileyen önemli faktörler olduğunu vurgulamaktadır ve uygun katkılama oran ve koşullarını sunmaktadır.
Güç sistemleri denetleyici parametrelerinin uygunluk mesafe dengesi tabanlı sosyal ağ arama algoritması kullanılarak belirlenmesi
Bu tez çalışmasında, modern güç sistemlerinin güvenli bir şekilde çalışmasında kritik bir öneme sahip olan ve geçici durum kararlılık analizi probleminin çözümünde kullanılan denetleyicilerin, en uygun parametrelerinin belirlenmesini sağlamak amacıyla uygunluk-mesafe dengesi (Fitness-Distance Balance, FDB) tabanlı sosyal ağ arama (Social Network Search, SNS) algoritması (FDBSNS) geliştirilmiştir. Bu kapsamda tez çalışması, üç genel aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, zayıf keşif-sömürü yeteneği ve erken yakınsama problemleri nedeniyle SNS algoritması, FDB seçim yöntemi kullanılarak geliştirilmiştir. FDB yöntemi, SNS algoritmasındaki arama sürecinde çözüm adaylarının uygunluk ve mesafe değerlerini dikkate alarak daha verimli bir şekilde seçilmesini sağlamaktadır. Bu doğrultuda, geliştirilen FDBSNS algoritmasının performansı IEEE CEC 2014 ve CEC 2017 kıyaslama problemleri kullanılarak test edilmiştir. İkinci aşamada, FDBSNS algoritması güç sistemlerinde geçici durum kararlılığının sağlanması amacıyla güç sistemi kararlı kılıcısının (Power System Stabilizer, PSS) en uygun parametrelerinin belirlenmesi problemine uygulanmıştır. Çalışmada, FDBSNS'nin yanı sıra 10 farklı güncel ve etkili rakip Meta-sezgisel Arama (MSA) algoritması kullanılarak PSS parametrelerinin en uygun edeğerleri belirlenmiştir. Sonrasında, belirlenen amaç fonksiyonuna göre elde edilen uygunluk değerleri, çeşitli istatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca, FDBSNS'nin etkisi, çeşitli arıza senaryosu durumları için zaman alanı analizleri gerçekleştirilerek WSCC 3-Makineli 9-Baralı ve New England 10-Makineli 39-Baralı test sistemlerinde incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise, FDBSNS , güç sistemlerinde geçici durum kararlılığının sağlanması amacıyla TCSC tabanlı denetleyicilerin en uygun parametrelerinin belirlenmesi probleminin çözümünde kullanılmıştır. Problemin çözümünde FDBSNS'nin yanı sıra 11 farklı güncel ve etkili rakip algoritma kullanılarak TCSC tabanlı faz ilerlemeli-faz gerilemeli (Lead- Lag, LL) ve TCSC tabanlı orantılı-integral-türev (Proportional-Integral-Derivative, PID) denetleyicilere ait parametrelerin en uygun değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, FDBSNS'nin problemin çözümündeki etkisi tek makineli sonsuz baralı (Single Machine Infinite Bus, SMIB) bir güç sisteminde belirlenen arıza durumu ve farklı yüklenme senaryoları için uygunluk değerleri, istatistiksel analizler ve zaman alanı analizleri açısından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen FDBSNS'nin kıyaslama problemlerinin çözümünde ve denetleyici parametrelerinin en uygun değerleri elde edilerek geçici durum kararlılığının sağlanması konusunda, rakip algoritmaların tamamına kıyasla üstünlük sağladığını göstermektedir.
Nikel alaşımlı esnek filament nüveli Rogowski bobinin tasarımı ve geliştirilmesi
Elektrik sistemlerinde hatlarında akım ölçmek için genelde akım trafoları kullanılır. Akım trafolarında, ölçülen akım büyüklüğüne göre nüve doyumu gözlenebilir. Akım ölçümü için hall etkili sensörler veya hava nüveli Rogowski Bobinler (RB) de kullanılmaktadır. Hall etkili sensörler dış manyetik ortamlardan çok fazla etkilenebilmektedirler. Hava nüvesi kullanan RB'ler ise manyetik olarak doğrusal özelliktedirler. Bu nedenle RB'ler, ölçüm aralığında doğruluğu yüksek ölçümler yapabilmektedirler. Üstelik hava nüveli RB'ler esnek olduklarından her ortamda rahatlıkla kullanılabilmekte ve sökülüp takılabilmektedir. Ancak hava nüveli olduklarında RB'lerin sekonder gerilimleri mV seviyesinde ölçülür. Anlamlı değerler elde edebilmek için sekonder tarafında bir indikatör ile birlikte kullanılırlar. Bu nedenle yükseltici ve ADC çözünürlülüğü dikkate alındığında akım hassasiyetleri düşük olabilmektedir. Bu çalışmada ticari RB'lerin akım hassasiyetlerini arttırmak için esnek ferromanyetik nüveli bir RB tasarımı geliştirilmiştir. Esnek nüve üretimi için %40 ve %60 nikel alaşımlı filamentler üretilmiştir. Ticari bir referans ürün dikkate alınarak geliştirilen RB'nin hava nüveli ve filament nüveli modeli, laboratuvar ortamında üretilmiş ve deneysel olarak 0-400 A aralığında birbirleriyle MAPE (%) değerleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre önerilen esnek ferromanyetik nüveli RB ile ölçülen gerilim değerleri, hava nüveli RB'e göre ortalama %25 oranında yüksektir. Bu da ölçüm hassasiyetine olumlu katkı sağlayacaktır.
Metabolit tespiti için kuantum nokta tabanlı floresan sensör geliştirilmesi
Vücutta meydana gelen hastalıkların çoğu metabolit miktarının değişimiyle saptanabilmektedir. Sağlıklı ve hasta bireylerde farklılık gösteren metabolit miktarları hastalıkların teşhisinde, evresinin belirlenmesinde ve tedavi planlanmasında önemli rol oynamaktadır. Metabolitlerin tespit edilmesinde birçok farklı yöntem kullanılsa da diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında floresan yanıtlarına bağlı tespit yönteminde daha az numune tüketimi, ön hazırlığa ihtiyaç duyulmaması ve daha hızlı yanıt elde edilmesi bu yöntemin avantajları arasında yer almaktadır. Ayrıca floresan ışıması yapan kuantum noktaların (KN) yapılarının iyi bilinmesi, yüksek ışıma yapmaları, boyutlarının ayarlanabilir olması ve absorpsiyon kesit oranının yüksek olması KN'leri metabolit tespit çalışmalarında öne çıkarmaktadır. Bu tez çalışmasında, merkaptopropiyonik asit (MPA) ile sulu sentezlenen kadmiyum (Cd) bazlı KN'ler ilk kez kullanılarak C vitamini (CVit), folik asit (FA) ve glikozu hızlı, hassas, seçici ve güvenilir şekilde tespit edebilen floresan sensör sistemi geliştirilmiştir. Öncelikle, sentezlenen KN'lerin (CdSe, CdSeTe, CdTeSe, CdTe/ZnS ve CdSe/ZnS) UV-Vis, XRD, FT-IR ve HR-TEM ile karakterizasyonları yapılmıştır. Sentezlenen KN'lerin yüksek kalitede ve metabolit tespit çalışmaları için uygun KN'ler olduğu görülmüştür. KN konsantrasyonu, pH ve inkübasyon sürelerinin optimize edildiği sistemde, artan miktarlarda CVit, FA ve glikoz ilavesine karşı KN'lerden elde edilen floresan yanıtları incelenmiştir. Metabolitlerin eklenmesiyle, KN'lerin floresan yanıtlarında FRET mekanizmasına dayanan sönümlenmeler gözlemlenmiştir. Tez çalışmasında önerilen sensör sisteminde test edilen KN'ler için ölçüm yapılan konsantrasyon aralığı CVit için 0,3-8000 µg/mL, FA için 3,5E-4-3,5E+4 ng/mL ve glikoz için 0,175-90 mM olarak belirlenmiştir. Belirtilen dinamik aralıklar literatürde yapılan çalışmalara kıyasla daha geniş aralıkta yer almaktadır. Ayrıca, KN'lerin metabolitlere özgü yanıt verdiğini gözlemlemek amacıyla seçicilik çalışmaları gerçekleştirilmiş ve bunun sonucunda, KN'lerin metabolitlere karşı seçici yanıt verdiği belirlenmiştir. Sunulan bu yöntem, gerçek kan numunelerinde metabolitlerin miktarını ölçmek için de kullanılmıştır. Kan serum numunelerinde CVit için 10-20 µg/mL, FA için 7,5-20 ng/mL ve glikoz için 0,25-1,5 mg/mL lineer aralıklarda %95'in üzerinde doğruluk payı ile metabolit miktarları tespit edilmiştir. Bu sonuç lieratürdeki farklı KN'ler ve metabolitler için bulunan sonuçlar ile uyumluluk göstermekte fakat seçilen dinamik aralık ve elde edilen lineer aralık açısından üstünlük sağlamaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması ile CVit, FA ve glikoz tespiti için tepki süresi hızlı, hassas, seçici, güvenilir, düşük maliyetli ve gerçek örneklerde kullanılabilecek mevcut KN'lere alternatif floresan tabanlı sensör sistemi literatüre kazandırılmıştır.
Mw>5 depremler döneminde YKS-TEİ'nin sınıflandırılması için makine öğrenmesi algoritmalarının karşılaştırılması
Deprem öncesi sinyallerin tespiti, son yıllarda giderek daha fazla ilgi gören önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Büyük depremler ve jeomanyetik hareketlilikler, iyonküredeki Toplam Elektron İçeriği (TEİ) üzerinde belirgin bozulmalara neden olabilmektedir. Bu çalışmada, TEİ verilerini kullanarak iyonküredeki sismik ve jeomanyetik hareketliliğe bağlı bozulmaların sınıflandırılması amaçlanmıştır. 1999 ile 2020 yılları arasında Mw büyüklüğü 5,6 ile 9,1 arasında değişen on büyük depremin üç gün öncesi ve deprem günleri ile jeomanyetik olarak sakin ve bozulmuş dönemler incelenmiştir. Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS) istasyonlarından elde edilen TEİ verileri, çeşitli algoritmalarla analiz edilmiştir: Uzun Kısa Süreli Bellek (UKSB), Modüler Sinir Ağı (MSA), Olasılıksal Sinir Ağı (OSA), Evrişimsel Sinir Ağı (ESA), Tekrarlayan Sinir Ağı (TSA), Çok Katmanlı Algılayıcı (ÇKA), TSA-UKSB, ESA-UKSB ve ESA-UKSB-ÇKA. Büyük depremler için yüksek doğruluk oranları elde edilirken, küçük depremler için bazı algoritmaların doğruluğu düşmüştür, özellikle OSA algoritması orta büyüklükteki depremler için düşük performans sergilemiştir. Çalışma, büyük depremlerle ilişkilendirilen iyonküre bozulmalarının etkili bir şekilde sınıflandırılabileceğini, ancak küçük depremler için mevcut algoritmaların yetersiz olduğunu göstermiştir. Gelecekte, küçük depremler ve jeomanyetik hareketlilik için daha gelişmiş algoritmaların geliştirilmesi önerilmektedir.