396
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Multi-jenerasyon entegre enerji sistemlerinin termodinamik analizi ve optimizasyonu
Bu tez çalışmasında multi-jenerasyon entegre enerji sistemi tasarlanmıştır. Aynı zamanda bu sistemin termodinamik analizi ve optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Multi-jenerasyon entegre enerji sistemi tasarımı için literatürdeki kojenerasyon, trijenerasyon, multi-jenerasyon enerji sistemleri çalışılmıştır. Bu sistemlerde optimizasyon için seçilen parametrelerin sistem üzerindeki değişimi gözlemlenmiştir. Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonu için parametrelerin seçilmesinde bu çalışmalardan faydalanılmıştır. Termodinamik analiz için bir yazılım programından (Engineering Equation Solver, EES) faydalanılmıştır. Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonunu gerçekleştirmek için termodinamik denklemlerden faydalanılarak sistemin matematiksel modeli oluşturulmuştur. Matematiksel modelden faydalanılarak sistemin verimlilik ve maliyet denklemleri elde edilmiştir. Multi-jenerasyon entegre enerji sisteminin optimizasyonu için optimizasyon teknikleri üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Klasik ve modern optimizasyon tekniklerinin sistem için uygunluğu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Verimlilik ve maliyet olmak üzere iki amaç fonksiyonunun optimizasyonunu gerçekleştirebilmek için "Multi-objektif Optimizasyon" tekniği sistem için tercih edilmiştir. Multi-objektif optimizasyon bir yazılım programından faydalanılarak "Genetik Algoritma" tabanlı bir algoritma ile geçekleştirilmiştir. Sistem için optimal noktaya karşılık gelen verimlilik ve maliyet denklemlerinin değerleri seçilmiştir.
Seralardaki zararlıların derin öğrenmeye dayalı tekniklerle tespiti ve popülasyon tahmini
Örtü altı yetiştiricilik (sera); Türkiye'de, özellikle de Akdeniz ve Ege Bölgesi'nde önemli bir faaliyet alanına sahiptir. Burada üretilen ürünler; hastalık, zararlı, besin yetersizliği, yanlış kullanılan tarım ilaçları veya yanlış depolama nedeniyle zarar görmektedir. Tarım zararlıları, sera ürünlerinde önemli ekonomik ve üretim kayıplarına sebebiyet vermektedir. Bu noktada, seralarda yaygın bir tür olan thrips zararlısının erken dönemde tespiti büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında Thrips familyasına ait bir tür olan Frankliniella occidentalis ele alınmıştır. Thrips zararlısının popülasyon artışının gözlemlenebilmesi adına, tuzaklar üzerinden haftalık olarak sayımı gerçekleştirilmektedir. Bu sayımlar ilgili ekipmanlar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu bakımdan süreç, yüksek iş gücü ve zaman gerektirmektedir. Tez çalışmasında, insan faktörü yerine derin öğrenme tabanlı algoritmalar kullanılarak zararlı sayımının gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, Antalya ilindeki seralara kurulan mavi ve sarı yapışkan tuzak görüntüleri elde edilmiştir. Ayrıca, tuzakların toplandığı seralardan toplanma tarihleri ile seralardaki sıcaklık ve nem bilgileri de elde edilmiştir. İlgili görüntüler parçalara ayrılıp ayıklandıktan sonra bir veri seti oluşturulmuştur. Bu veri seti 4 farklı yenilikçi nesne tespiti modeli ile eğitilmiştir. DarkNet53 omurgalı YOLOv7 modeli, AP50 0.889 değeri ile en başarılı model olmuştur. Toplanan sayısal veriler ise 4 farklı makine öğrenmesi modeli ile eğitilmiştir. Zaman serilerinin bir özellik olarak kullanıldığı çalışmada, en başarılı sonucu doğrusal regresyon modeli vermiştir. Bu model kullanılarak bir trend analizi gerçekleştirilmiş ve sonraki döneme ait popülasyon tahmini verisi elde edilmiştir. Kullanıcıyı serada bulunan zararlı popülasyonu hakkında bilgilendirmek adına bir arayüz geliştirilmiştir.
Kuru üzüm kalitesinin derin öğrenme teknikleri ile gerçek zamanlı olarak tespiti
Derin öğrenmenin çok gelişmiş kullanım alanı ve çeşitliliğe sahip olmasının beraberinde hesaplama gücünün büyümesi ile derin öğrenme algoritmaları tarım alanında dikkate değer sonuçlar elde etmesini sağlamıştır. Derin öğrenmenin tarım alanında mahsullerin analizi, haşere tespiti, yabani ot tespiti, sulama verimliliği, gübreleme, hava durumu (iklimlendirme) analizi, tarım alanı analizi, toprak analizi ve tarım alnında kullanılan otonom makinelerde kullanılmaktadır. Çalışmada derin öğrenme teknikleri kullanılarak TS 3411'de yer alan Sultani kuru üzüm numunelerinin standarda uygunluğunun tespitini gerçek zamanlı sistem ile belirlenmiştir. Kuru üzüm veri seti 1.Kalite, 2.Kalite ve Üzüm Çöpü olacak şekilde üç sınıf ve 10544 adet görüntüden oluşmaktadır. Çalışmada YOLOv5, YOLOv6, YOLOv7, YOLOX, FCOS ve TOOD modelleriyle eğitimler yapılmıştır. Yapılan eğitimlerde toplam kayıp değerin 0.018 ile en düşük TOOD, mAPs %84,6 ile TOOD ve mAP^(50:05:95) değeri ise %88,7 ile YOLOv5 olarak en iyi sonuçlar elde edilmiştir. Fakat gerçek zamanlı tespitte YOLOv6 daha yüksek fps değerine sahip olduğundan gerçek zamanlı tespitte YOLOv6 tercih edilmiştir.
Parçacık sürü optimizasyonu algoritması ile 6 eksenli robot kol için yörünge planlaması
Gelişen teknoloji ile birlikte robotik sistemlerin, endüstride ve günlük hayatta farklı birçok alanda problemlerin çözümünde kullanımı giderek artmaktadır. Teknolojinin hızlı gelişimi, endüstriyel alanlardaki üretim sürecinde maliyeti ve üretim süresini azaltmaya; iş hacmini ve üretim kapasitesini artırmaya yönelik çalışmalara hız kazandırmıştır. Bu faktörlere bağlı olarak endüstride kullanımı oldukça tercih edilen robotik kol sistemleri, beraberinde önemli problemlerden biri olan yörünge kontrolünü meydana getirmekte ve gerekli yörünge planlamasının sağlanmasını zorunlu kılmaktadır. Bunun neticesinde robotik sistemlerin, çalışma uzayında başlangıç ve bitiş noktaları arasındaki eylemlerini titreşimsiz, engellere çarpmaksızın ve hareket kapasitesini zorlamaksızın kontrollü bir şekilde gerçekleştirmesi gerekmektedir. Bu amaç doğrultusunda yapılan çalışmada, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği laboratuvarında yer alan ve Acrome firması tarafından prototipi yapılmış olan 6 serbestlik derecesine sahip robotik kola ait teknik bilgiler kullanılmış ve Matlab Robotik Toolbox kütüphanesi ile simülasyon ortamında robotik kol oluşturulmuştur. Robotik kolun başlangıç ve hedef noktaları arasındaki yörünge planlaması parçacık sürü optimizasyonu (PSO) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Eklem uzayında yörünge planlaması ile beşinci dereceden polinom kullanılarak başlangıç ve bitiş noktaları arasında pozisyonun, hızın ve ivmenin sürekli olması hedeflenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde 6 eksenli robotik kol için engel varlığında ve engelsiz ortamda başlangıç ve bitiş noktaları arasında optimum yörüngelerin oluşturulduğu gözlemlenmiştir.
Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen altı eksenli robot kol ile ürünlerin görüntü işleme ve yapay zeka tabanlı tasniflenmesi
Bu tez çalışmasında, 5+1 serbestlik derecesine sahip bir robot kolunun belirli bir konumdaki ve belirli biçimdeki bir objeyi tespit edip buna göre kontrol sağlaması amaçlanmıştır. Çalışılan teorik ve algoritmik yapının gerçek ve simülasyon uygulamalarında kullanılması hedeflenmiştir. Robot kolun uygulamasında gerçek zamanlı ve akıllı uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Tasarım çalışmamızda altı adet step motor kullanılarak robot kol kontrolü gerekli hesaplamalar yapılarak yapılmıştır. Robota gideceği konumu alacağı objeyi bilme yeteneği görüntü işleme teknolojisiyle kazandırılmıştır. Öncelikle robot kol tasarım programlarıyla tasarlanmıştır. Tasarlanan robot kol eklemeli imalat yöntemiyle PLA malzemesi kullanılarak imal edilmiştir. Tasarlanan robot kola uygun motor ve programlama kartı olan programlanabilir mantık denetleyici (PLC) uygulanmıştır. PLC'ye ara yüz yazılımı ile altı eksen programlanmıştır. Robot kolun uzuv uzunlukları ve eksen hareketlerine göre D-H tablosu hesaplanmıştır. Her bir eksen için dönüşüm matrisleri elde edilip ileri ve ters kinematik hesaplamaları yapılmıştır. Çalışmada nesnelerin tespiti ve ağırlık merkezleri hesaplamak için görüntü işleme, görüntülerdeki arka planları silmek için ise U2-Net yapay teknikleri kullanılmıştır. Elde edilen RGB görüntüler üzerinde arka plan silmek için ve nesnelerin renge göre tespit edebilmek için renk uzayları HSV renk uzayına dönüştürülmüştür. Çalışma sonucunda parçaları üretilen ve yazılımı kodlanan robot kol 5+1 serbestlik dereceli eksende hareket edebilmektedir. Bunun yanında görüntü işleme teknikleri ile cisimleri rengini ayırt edip belirli noktalardaki konumlara hareketlenmektedir.
İnsansız hava aracı ile yangın bölgesinin tespiti ve müdahalesinin yapay zeka ile tahminlenmesi
Orman yangınları günümüzde, canlı yaşam alanlarını tehdit eden afetlerin başında gelmektedir. Küresel ısınmadaki artış, hava kalitesinin bozulması, hayvan ve bitki çeşitliliğindeki azalmalar, orman yangınlarının oluşturduğu başlıca zararlardır. Orman yangınlarının oluşturduğu tehditler ile mücadele edebilmek için tüm devletler çeşitli politikalar geliştirmekte ve ciddi maddi harcamalar yapmaktadırlar. Bu mücadelede kullanılan teknolojik ürünlerin geliştirilmesi ve orman yangınlarına daha hızlı ve kesin çözümün bulunabilmesi elzemdir. Gerçekleştirilen tez çalışmasında bu sorunlardan hareketle yapay zeka tabanlı bir insansız hava aracı sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem olası yangın bölgesinde devriye gezerek otonom uçuş ve analiz yapma yeteneklerine sahiptir. Sistem üzerinde bulunan kamera ile anlık olarak görüntüler yer birimine aktırılmakta ve işlenmektedir. İşlenen görüntüler de yangın ve duman emareleri aranmaktadır. Olası bir yangın durumunda sistem otonom olarak yangın bölgesinde uçuş gerçekleştirmekte ve yangına müdahale etmek üzere görev icra etmektedir. Yangın anında yapay zeka modelleri ile rüzgar hızı, İHA hızı, İHA irtifası bilgileri işlenerek bir yatay atış tahmini yapılmaktadır. Tahmin sonucunda İHA hareket halinde iken yangın söndürme topunun bırakılması gereken an hesaplanmaktadır. Oluşan yatay atışın X ekseninde ne kadar yol alacağı model tarafından tahmin edilmektedir. X ekseninden alınacak yolun bitiş noktası yangın merkezi için tahminlenmektedir. Böylece doğru bir atış ile yangın söndürme topunun alevli bölgeye düşürülmesi hedeflenmiştir.
C-bandı uygulamaları için çeşitli csrr rezonatörler ile değiştirilebilir dereceli dikdörtgen dalga kılavuzu filtre tasarımı ve üretimi
Mikrodalga teknolojisinde dikdörtgen dalga kılavuzu (DDK) filtreler, genellikle düşük kayıp ve yüksek güç taşıma kapasitesinden dolayı yaygın olarak kullanılırlar. Bu çalışma, geleneksel DDK filtre ve meta-rezonatör kullanılarak DDK filtre tasarımı olmak üzere iki ana kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda istenilen derece ve frekans bölgesinde simetrik endüktif iris yapısına sahip bant geçiren DDK filtrelerin analitik yöntemle tasarımı yapılmış ve MATLAB kodları verilmiştir. Örnek bir tasarım olarak 4.5-4.8 GHz aralığında 5. dereceden bir filtre, analitik ve nümerik olarak tasarlanmıştır. Ayrıca, filtre derecesi, farklı iris kalınlıkları ve değişik iris tiplerinin filtre performansına olan etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, iris kalınlığı filtrenin frekans cevabında etkili iken, iris uçları veya irislerin dalga kılavuzuyla birleştiği noktalarda belli oranlarda yapılan ovalleştirmelerin frekans cevabında önemli bir etkisi yoktur. % 6.5 bant genişliğine sahip olarak tasarlanan DDK filtre, benzer frekansta tasarlanmış filtrelere göre daha geniş bir bant genişliğine sahiptir. Analitik sonuçlarına göre, 4.5-4.8 GHz aralığında |S11| değeri -20 dB değerinden küçük iken; aynı bölgede |S21| değeri, yaklaşık 0 dB civarındadır. Diğer taraftan CST Studio Suite Microwave programı ile elde edilen benzetim sonuçlarına göre ise, aynı frekans bandında |S11| değeri -18 dB değerinden küçük iken; aynı bölgede |S21| değeri, yaklaşık 0.09 dB civarındadır. Tezin ikinci kısmında ise halka, dikdörtgen ve hilal olmak üzere üç geometride farklı meta-rezonatör kullanılarak bant geçiren DDK filtre tasarlanıp, CST Studio Suite programıyla benzetimi yapılmış ve 4-8 GHz frekans bandı aralığında VNA kullanılarak ölçümü gerçekleştirilmişti. Elde edilen sonuçlara göre hilal geometri olan en geniş bant genişliğine sahip iken dikdörtgen geometri olan ise en dar bant genişliğine sahiptir.
Tıbbî ve aromatik bitkilerden yağ çıkarma amaçlı uyarlanabilir mikrodalga destekli destilasyon sistem tasarımı
Lavanta türlerinden elde edilen uçucu yağlar tamamlayıcı/alternatif tıpta çok yaygındır ve aromaterapide stresi azaltmak, rahatlamayı artırmak ve uyku kalitesini iyileştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Lavandula intermedia yani lavandin adı verilen hibrit Lavandula bitkisinin uçucu yağ verimi diğer türlere göre daha yüksek olduğu için üretimde bu tür daha çok tercih edilmektedir. Bu bitkiden uçucu yağ elde edilmesi hem zaman (2-3 saat) hem de enerji tüketiminin yüksek olduğu ve bunun birim maliyetlere yansıdığı geleneksel buhar distilasyon (GBD) sistemleri kullanılarak yapılmıştır. Buna alternatif olarak önerilen mikrodalga destekli sistemlerin (MDD) uçucu yağın kalitesini değiştirmediği ve distilasyon süresini oldukça kısalttığı belirtilse de literatürdeki çalışmaların neredeyse tamamı laboratuvar koşullarında çok küçük ölçekli bitkiler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Yenilik olarak bu çalışmada, Lavanta türlerine farklı güçlerde (300-400-450-500 ve 600 W) ve sürelerde (10, 20 ve 30 dk) uygulanan mikrodalga (MD) gücünün sonuçlarını test etmek için endüstriyel tipte bir MDD sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca, Lavanta bitkisi için GBD ve MDD sistemlerinin performansları enerji tüketimi, yağ verimi ve kalitesi açısından karşılaştırılmıştır. GBD sisteminde kazan etrafına 4×3 magnetron optimum şekilde monte edilmiş ve bu magnetronlar pano üzerindeki kontrol devresi tarafından uyarılmıştır. Testlerden elde edilen uçucu yağlar GC-MS analizine tabi tutulmuş ve analiz sonuçları SPSS programında Cluster yöntemi ile gruplandırılmıştır. Deneyler sonucunda mikrodalga (MD) gücü uygulamasının uçucu yağ bileşenlerini önemli ölçüde değiştirmediği, ancak MD gücünün çok fazla arttırılmasının linalool ve linalil asetat sonuçlarında bir miktar düşüşe neden olduğu dikkat çekti. MDD sisteminde uygulanan MD gücünün GBD sistemine göre esansiyel yağ verimini bir miktar arttırdığı (max %10) ve distilasyon süresini %50 kısalttığı görülmüştür.
Açıklanabilir yapay zekâ yöntemleri kullanarak drone ile kargo taşımacılığı üzerine örnek bir uygulama
Teknolojinin gelişmesi ile birlikte insansız hava araçlarının (İHA) kullanımı ve kullanım alanlarının çeşitliliği artmaktadır. Günümüzde askeri alanda olduğu kadar sivil ve ticari alanda da sıklıkla tercih edilmektedir. Kullanım alanlarının artması ile birlikte İHA'lara yapay zekâ uygulamaları entegre edilmiştir. İHA'nın kullanıldığı ve gelecekte de büyük oranda kullanımının artacağı öngörülen alanlardan biri de kargo taşımacılığıdır. Yapay zekâya sahip İHA ile belirli bir başlangıç noktasından hedef noktaya taşıma gerçekleştirildiği sırada engel tespiti yapması ve engellerden kaçınarak rotasını değiştirmesi beklenmektedir. Engel ile karşılaştığı sırada verdiği kararların arkasındaki mantığı anlamak için açıklabilir yapay zekâdan yararlanılmıştır. Tez çalışmasında, AR.Drone kullanılarak ROS ve Gazebo simülasyonunda ortam oluşturulmuştur. İHA'nın ortamı tanıması ve başlangıç noktasından hedef noktasına engellere takılmadan ulaşması için haritalama ve yol planlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Haritalama üç boyutlu doluluk ızgarası yaklaşımına sahip OctoMap kütüphanesi ile yapılmıştır. Engel tespiti için derin öğrenme modeli olan evrişimli sinir ağı (CNN) kullanılmıştır. Açıklanabilir model olarak LIME ve Grad-CAM mimarisi tercih edilerek görüntülerde hangi bölgenin tahmine katkıda bulunduğu gözlemlenmiştir.
İnsansız hava araçlarının kritik uçuş verilerini güvenli depolayan ve arazi koşullarına göre otonom iniş yapabilen açıklanabilir yapay zeka tabanlı bir uygulama
Gerçekleştirilen yüksek lisans tezinin amacı insansız hava araçlarının iniş sırasında karşılaşabileceği engelleri ve değişken arazi koşullarını doğru şekilde algılayarak güvenli bir iniş gerçekleştirmesini sağlamaktır. Bu süreçte insansız hava araçlarının aldığı kararların kararlı bir şekilde açıklanabilir olması da hedeflenmektedir. Çalışma kapsamında, insansız hava aracının tasarımı, sensörler, Raspberry Pi 3B+ ve Python programlama dilinde hazırlanan yazılım ile gerçekleştirilmiştir. İnsansız hava aracı ile farklı arazi koşullarında uçuşlar yapılarak farklı çevresel durumlar için veriler toplanmış ve elde edilen veriler çalışmaya özgü tasarlanan derin öğrenme modelinin eğitimi için kullanılmıştır. Çalışmaya özgü geliştirilen derin öğrenme modeli, iniş sırasında çevresel verileri analiz ederek güvenli iniş stratejileri geliştirmiştir. Blok zinciri entegrasyonu ise, telemetri verilerinin güvenli ve kesintisiz bir şekilde iletilmesini sağlamıştır. Sonuçlar, geliştirilen sistemin insansız hava araçlarının iniş güvenliğini ve operasyonel verimliliğini önemli ölçüde artırdığını göstermiştir.
Jeotermal enerji destekli multi-jenerasyon güç üretim sisteminin termodinamik ve ekonomik açıdan incelenmesi
Küresel ısınma ve çevresel sorunların üstesinden gelinmesinde yenilenebilir enerji kaynakları önemli konular arasında gelmektedir. Yenilenebilir enerji destekli kombine güç üretim sistemleri ile hem yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı hem de enerji verimliliği yöntemleri uygulanabilir. Bu tez çalışmasında jeotermal enerji destekli kombine bir multi-jenerasyon güç üretim sistemi ile güç, ısıtma, kurutma, temiz su ve sıkıştırılmış hidrojen üretimi amaçlanmıştır. Ele alınan bu çalışma, tek flaşlı jeotermal bir güç üretim çevrimi, bir transkritik karbondioksit Rankine Çevrimi, bir adet çok etkili tuzdan arındırma ünitesi, iki adet termoelektrik jeneratör, bir adet kurutucu ve PEM elektroliz ve sıkıştırma ünitelerinden meydana gelmektedir. Bu çalışmada kapsamlı termodinamik ve ekonomik analiz gerçekleştirilerek önerilen sistemin verimlilik ve maliyet hesaplamaları incelenmiştir. Bu kapsamda, detaylı bir enerji ve ekserji verimliliği, ekserji yıkım analizi her bir sistem elemanına ayrı ayrı uygulanarak toplam sistem verimliliği incelenmiştir. Ayrıca, jeotermal kaynak sıcaklığı, jeotermal kütle debisi, ısı değiştiricileri sıkıştırma nokta sıcaklığı, rejeneratör verimliliği gibi önemli parametrelerin değişiminin, sistem performansı üzerindeki etkilerini incelemek için detaylı parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen termodinamik ve ekonomik analiz sonuçlarına göre, kombine sistemin net elektrik üretimi 1 585 kW, ve hidrojen üretimi 0.00222 kg/s olarak hesaplanmıştır. Dahası bu sistemin 4 851 kW sıcak su ve 4.47 kg/s temiz su üretim kapasitesine sahiptir. Tüm sistemin enerji verimliliği %23.18, ekserji verimliliği %28.43 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca tüm sistemin toplam maliyeti 171.2 $/h olarak hesaplanmıştır. Bu sistem analiz sonuçlarına göre verimlilik ve sürdürülebilirlik açısından önerilen multi-jenerasyon güç üretim sisteminin avantaj sahibi olduğu sonucuna varılabilir.
Parabolik oluk tipi güneş kollektörü için tasarım parametreleri, termodinamik ve ekonomik analizlerinin incelenmesi
Ülkelerde sosyal yaşantı ve ekonomik kalkınmayı sürdürebilmek için enerji talebi giderek artmaktadır. Günümüzde bu talebi karşılayabilmek adına rezervleri sınırlı olan fosil enerji kaynakları kullanılmakta ve bunun sonucunda ise dünyada küresel ısınma gibi geri alınamaz yıkıma sebep olunarak çevre kirliliği arttırılmaktadır. Bu durumu önlemek ve sınırsız kaynaklardan yararlanmak için yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelinmiştir. İçlerinde bulunan güneş enerjisi hem kolay bulunabilmesi hem diğer enerji kaynaklarına göre ucuz olması hem de elektrik üretimi için yüksek sıcaklıklara çıkabilmesi gibi yaygın kullanım potansiyeline sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesi yoğunlaştırıcı güneş enerjisi sistemleri ile mümkündür. En yaygın kullanıma ise parabolik oluk tipi güneş kollektörleri sahiptir. Güneş ışınları, parabol şeklindeki yansıtıcı yüzeyden kollektörün odağında bulunan alıcı boru üzerine düşerek, boru içindeki akışkanı ısıtmakta ve bu sayede güneş radyasyonu faydalı ısıya dönüşmektedir. Bu çalışmada, parabolik oluk tipi güneş kollektörlerinin üzerine teorik bir araştırma yapılmıştır. Tasarlanan parabolik oluk tipi güneş kollektöründe, farklı akışkan sıvıları kullanılarak karşılaştırmalı bir performans analizi ve farklı tasarım parametrelerinin, kollektörün verimi üzerine etkileri ile birlikte, gün içerisinde kollektöre gelen güneş ışınımı ve açısal yer değiştirmenin de verimlilik üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar kollektör uzunluğunun, alıcı boru çapının, kullanılan akışkan ve malzeme türlerinin sistem verimliliği üzerinde etkisi olduğunu göstermiştir. Hava akışkanında faydalı ekserji üretimi ve sistem verimliliğinde en yüksek değer görülürken, Helyum akışkanında çıkış sıcaklığında en yüksek değer görülmektedir. Ekserji üretimi, çıkış sıcaklığı ve sistem verimliliğinin en yüksek değeri alıcı boru için galvanizli çelik üzerine siyah krom kaplaması kullanılması ve yansıtıcı yüzey için ayna kullanılması ile elde edilmiştir.
Ergiyik biriktirme modellemesi ile üretilen numunelerin basma dayanımın bulanık mantık ile modellenmesi ve istatiksel analizi
Bu çalışmada, eklemeli imalat yöntemlerinden ergiyik biriktirme modelleme (EBM) yöntemi kullanılarak üretilen PLA ve PETG filament malzemelerinin basma dayanımı, baskı hızı, doluluk oranı ve nozul sıcaklığı gibi çeşitli işleme parametrelerine bağlı olarak incelenmiştir. Çalışmanın amacı, mevcut literatürde sınırlı sayıda bulunan basma dayanımı üzerine odaklanan araştırmalara katkı sağlamak ve farklı işleme parametrelerinin bu mekanik özellik üzerindeki etkilerini detaylı bir şekilde incelemektir. Baskı hızı, doluluk oranı ve nozul sıcaklığı gibi farklı parametrelerden elde edilen deneysel veriler kullanılarak, basma dayanımını etkileyen faktörler değerlendirilmiş ve bu faktörlerin etkilerini tahmin etmek amacıyla bir bulanık mantık modeli geliştirilmiştir. Ayrıca, yapılan tahminlerin doğruluğu ayrıntılı istatistiksel yöntemler kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, varyans analizi (ANOVA) ve regresyon analizleri uygulanarak parametrelerin basma dayanımı üzerindeki etkilerinin ne derece önemli olduğunu ortaya koymak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, doluluk oranının basma dayanımını en çok etkileyen faktör olduğunu, baskı hızı ve nozul sıcaklığının ise istatistiksel olarak anlamlı bir etkisinin olmadığını ortaya koymuştur. Gelecek çalışmalarda, aynı filament malzemeleri kullanılarak ek mekanik özelliklerin araştırılması ve farklı filament türleri ile katman kalınlığı ve dolgu biçimi gibi parametrelerin incelenmesi önerilmektedir.
Karayollarında kullanılan otomobillerin görüntü işleme teknikleri ile marka model tespiti ve buna bağlı ticari pazar araştırması
Araç tabanlı kontrol sistemlerinde marka ve tür bilgilerinin doğru bir şekilde tanımlanması ve kullanılması, firmaların satış pazarlamasını arttırılmasını konusunda oldukça önemlidir. İlk aşamada datalar (veri setleri) toplanacak ve marka-model etiketlenmiş görüntüler tanımlanmıştır. Toplanan veri seti sistemi eğitmek için kullanılmıştır. Ön işleme sonrasında görüntülerin çeşitli özellikleri Evrişimli Sinir Ağları (ESA) gibi derin öğrenme yöntemleri, bu özellikleri otomatik olarak öğrenmekte ve sonucunu göstermektedir. Oluşturulan modellerin eğitimi ise derin öğrenme yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Eğitilen model, gerçek zamanlı olarak karayolu görüntülerini analiz edebilen bir sistem olarak uygulanabilecek ve bu sistem, kameralar veya sensörler aracılığıyla elde edilen görüntüler üzerinde marka ve model tespiti açısından önemlidir. Bu çalışma kapsamında, karayollarındaki şahsi olarak çekilmiş kameralar tarafından yakalanan görüntüler üzerinden araçların marka ve modellerini otomatik olarak tespit etmek için görüntü işleme tekniklerini kullanmak ve elde edilen veriler incelenmiştir. İnceleme esnasında yapay zekâ ve derin öğrenme algoritmalarından yararlanılmıştır. Yapay zeka üzerinden analizler sonucu tespitler aracılığı ile araçların marka modelleri ile renklerin ayrımları belirlenmiştir. Ayrıca, görüntü kalitesinin analiz süreci üzerindeki etkisi ve farklı kameralar kullanıldığında sonuçlar üzerindeki potansiyel değişiklikleri değerlendirme olumlu sonuçlar vermiştir. Algılanan görüntülerdeki araçlarla rekabet istihbaratı alanında hedef pazar üzerinden, ihracatçıların ihtiyaç duydukları ürüne yönelik hedef bilgi toplama ve hedefler kapsamında ikincil veri kaynaklarından ikincil veri kaynaklarından hedef pazar belirleme çalışmalarının bir örneğini teşkil etmektedir. Çalışma da, önemli küresel ölçekte rekabetçi yüksek potansiyele sahip olan otomotiv sektöründeki araç kullanımı tespitinde yüksek başarı elde edilmiştir. Çalışmada kullanılan metodolojinin, ilgili sektör ve benzer sektörlerdeki firmalar için stratejik bir ihracat planı geliştirmek açısından kullanılması ve pazarlanması mümkün görülmüştür.
3 fazlı asenkron motorların modellenmesi ve analizi
Bu tez çalışmasında, Volt Electric Motors VM 90L-2 model üç fazlı sincap kafesli asenkron motorun ANSYS Student 2025 R1 yazılımı kullanılarak 2D ve 3D modellemesi gerçekleştirilmiş ve elektromanyetik analizleri yapılmıştır. Motorun temel performans parametreleri olan güç faktörü, verimlilik, anma hızı, stator direnci, giriş gücü ve çıkış gücü gibi değerler analiz edilmiştir. Giriş gücü elle hesaplanmış, stator dirençleri ölçümlenmiştir. Simülasyon sonuçları ile katalog değerleri karşılaştırılarak motorun performansı ve tasarım doğruluğu değerlendirilmiştir. ANSYS Maxwell ortamında yapılan simülasyonlar sırasında, motorun stator ve rotor tasarımları oluşturulmuş, manyetik akı yoğunluğu ve tork değerleri gibi parametreler detaylı şekilde incelenmiştir. Analiz sonuçları, motorun enerji verimliliği ve mekanik performansı hakkında önemli ipuçları sağlamıştır. Motorun katalog değerleriyle yapılan karşılaştırmalar sonucunda, simülasyon verilerinin gerçek ölçümlerle uyumlu olduğu görülmüştür. Bu çalışma, üç fazlı asenkron motorların tasarım, modelleme ve performans analizi süreçlerine yönelik kapsamlı bir yaklaşım sunmakta ve elektromanyetik analiz yazılımlarının elektrik motorlarının tasarım ve optimizasyonundaki önemini vurgulamaktadır.
Bilgisayarlı görü tabanlı fosforesans işaretleme yöntemiyle karanlık ortamlarda sıvı seviye ölçümü ve kontrolü
Bu çalışmanın temel amacı kimya, ziraat ve biyoloji alanlarında kullanılan deneysel sıvı akış sistemlerinin, bilgisayar görüsü kullanılarak sıvı seviyesi ölçüm ve kontrol süreçlerini gerçekleştirmektir. Amaç kapsamında, depolama sıvı tankları, süreç tankı, pompalar, kamera ve elektronik devrelerden oluşan laboratuvar tipi sıvı akış sistemi tasarlanmıştır. Sistem aydınlık ve karanlık ortamlarda sıvı seviyesi ve pompa debilerini ölçmek için kullanılmıştır. Sıvı sıcaklık verisi, görünür ışığa dönüştürülerek verinin kamera tarafından alınması sağlanmıştır. Sıvı süreçlerine yönelik görüntü analizi, ölçme ve kontrol yazılımı geliştirilmiştir. Aydınlık ortamda yapılan seviye ölçümlerinde, görüntülerdeki ışık yansıması, paralaks etkisi ve sıvı lekeleri gibi bozucu etkiler hatalı ölçümlere neden olmuştur. Bu etkileri azaltmak amacıyla yeni bir yöntem önerilmiştir. Yöntem, sıvı yüzeyinin karanlıkta fosforesans şamandıra kullanılarak işaretlenmesidir. Ölçüm öncesinde, UV ışığıyla 5 saniye uyarılan şamandıra, karanlıkta parlayarak kamera tarafından 120 saniye algılanmaktadır. Bilgisayar görüsüyle parlamanın konumu belirlenerek sıvının seviyesi ve hacmi ölçülmüştür. Sıvı seviyesi, görüntünün RGB renk uzayı, satır profili ve eşikleme işlemleri kullanılarak ölçülmüştür. Ölçüm sonuçları, gerçek ölçüm sonuçlarıyla karşılaştırılarak ölçüm hatası ±3 mm ve doğruluğu %98.23 olarak hesaplanmıştır. Yöntem kullanılarak iki farklı sıvının belirli oranlarda karışım süreci uygulanmıştır. Yöntem, sıvı seviye tespitindeki karmaşık görüntü işleme algoritmalarını ve matematiksel işlemlerini basitleştirmiştir. Sıvı seviye ölçümünde görüntü işleme teknikleri kullanan FPGA veya mikrodenetleyici tabanlı yazılım geliştirme süreçlerini kolaylaştırmaktadır. Düşük maliyetli ve uygulaması basit bir ölçme yöntemidir. Sıvı seviye değişikliklerinin izlenmesi ve kontrolü amacıyla laboratuvar süreçlerinde geniş uygulama potansiyeline sahiptir.
Elektron ışın ergitme yöntemi ile üretilen Ti6Al4V numunelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Elektron Işın Ergitme (EBM) yöntemi ile üretilen Ti-6Al-4V alaşımlı numunelerin farklı üretim yönelimlerine bağlı olarak mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Numuneler Arcam Q20plus EBM cihazı kullanılarak 0°, 60° ve 90° açılarında üretilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik ve metalografik özelliklerini değerlendirmek amacıyla eğme testleri, mikrosertlik ölçümleri ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri gerçekleştirilmiştir. Instron 68TM-10 eğme testi cihazı kullanılarak yapılan deneylerde, eğme dayanımının numune yönelimine bağlı olarak değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. En yüksek eğme dayanımı 0° açıda yatay üretilen numunelerde gözlemlenirken, 90° dik açıda üretilen numunelerin mekanik dayanımı daha düşük bulunmuştur. Mikroyapı analizleri, tane yönelimi ve gözeneklilik dağılımının üretim açısına bağlı olarak farklılık gösterdiğini ve bunun mekanik özellikleri etkilediğini ortaya koymuştur. Mikrosertlik ölçümleri Duramin-100 Vickers mikrosertlik cihazı ile gerçekleştirilmiş ve numuneler arasında kısmen anlamlı sertlik farkları tespit edilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) ve regresyon analizi uygulanarak mekanik özelliklerdeki değişimlerin istatistiksel anlamlılığı değerlendirilmiştir. Sonuçlar, üretim yöneliminin mekanik davranış üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermiştir. Mikroyapı özellikleri ile mekanik test sonuçları arasında doğrudan bir ilişki olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma, EBM yöntemi ile üretilen Ti-6Al-4V alaşımlarında üretim yöneliminin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisini anlamaya yönelik önemli veriler sunarak, havacılık, biyomedikal ve savunma sanayii gibi sektörler için faydalı bilgiler sağlamaktadır.
Fosil ve elektrikli araç kullanıcılarının algı ve tutumlarının karşılaştırmalı analizi
"Fosil ve Elektrikli Araçların Kullanımının Karşılaştırılarak Ekonomik ve Sürdürülebilirlik Analizi" başlıklı bu çalışma, fosil yakıtlı ve elektrikli araçların ekonomik maliyetleri ile çevresel etkilerini karşılaştırmalı olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Artan çevresel sorunlar, fosil yakıtların tükenebilirliği ve sürdürülebilir ulaşım sistemlerine duyulan ihtiyaç, bu çalışmanın temel motivasyonunu oluşturmaktadır. Elektrikli araçlar karbon emisyonlarını azaltma potansiyeli taşımakla birlikte, batarya üretimi ve geri dönüşüm süreçleri nedeniyle çevresel tartışmalara neden olmaktadır. Ekonomik olarak düşük şarj ve bakım maliyetleri avantaj sağlarken, yüksek ilk alım maliyetleri ve altyapı eksiklikleri kullanımın yaygınlaşmasını sınırlamaktadır. Avrupa'da sağlanan teşvikler ve gelişmiş şarj altyapısı, elektrikli araçların benimsenmesini desteklerken, Türkiye'de bu alandaki yetersizlikler kullanıcı tercihini etkilemektedir. Bu bağlamda, Türkiye ve Avrupa'daki kullanıcıların araç tercihleri ve algıları anket verileriyle analiz edilmiştir. Sonuçlar, çevresel sürdürülebilirlik farkındalığının yüksek olduğunu; ancak menzil ve şarj altyapısı konusundaki endişelerin kararları etkilediğini göstermektedir.
Topraktaki besin değerlerinin yapay zeka yöntemleri ile tahmin edilmesi ve analizi: ısparta örneği
Dünya nüfusundaki hızlı artış, her dönemde önemli bir sorun teşkil etmiş; buna karşılık doğal kaynaklar sınırlı kalmıştır. Özellikle Sanayi Devrimi gibi dönemlerde artış hızı daha da yükselmiş, bu durum doğayı koruma sorumluluğunu daha da önemli hâle getirmiştir. Bilinçsiz gübreleme, aşırı zirai ilaç kullanımı ve gereksiz sulama gibi uygulamaların önüne geçilmesi, alınabilecek temel önlemler arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, çiftçilerin toprak analizine dayalı bilinçli tarım uygulamalarına yönlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Arduino tabanlı taşınabilir bir NPK (Azot, Fosfor, Potasyum) sensör cihazı geliştirilmiştir. Eğitim sürecinde, Isparta İl Özel İdaresi'nden temin edilen 5 803 adet gerçek toprak analiz verisi kullanılmıştır. Sensör cihazı ile topraktan elde edilen pH, fosfor ve potasyum verileri kullanılarak; satürasyon, kireç ve organik madde değerleri random forest, bagging, logistic regression, decision tree ve XGBoost algoritması ile tahmin edilmiştir. XGBoost algoritması sırasıyla satürasyon, kireç ve organik madde için 77.07, 98.89 ve 93.35 ile en yüksek doğruluk oranını vermiştir. Elde edilen tahminler, kullanıcı dostu bir web arayüzüyle çiftçilere sunulmuştur. Bu sistem sayesinde hem tarımsal verimliliğin artırılması hem de sürdürülebilir tarımın desteklenmesi hedeflenmiştir.
Fabrika atık ısı destekli kombine bir çevrimin güç, ısıtma, soğutma ve hidrojen üretiminin termodinamik performans analizinin incelenmesi
Artan nüfus ve gelişen teknoloji ile doğru orantılı olarak enerji arzı da artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanabilmesi için fosil yakıt kullanımı ve bunun sonucunda sera gazı emisyonlarının artışına bağlı olarak küresel ısınma meydana gelmektedir. Uluslararası enerji ajansının verileri incelendiğinde Türkiye'nin sera gazı emisyonlarının büyük bir çoğunluğunun sanayi kaynaklı olduğu görülmektedir. Bu nedenle yüksek enerji tüketimi gerçekleştiren sanayi kuruluşlarının enerji ve ekserji verimliliklerinin değerlendirilmesinde, atmosfere bırakılan atık ısı kaynaklarının kullanımı önem kazanmıştır. Yürütülen bu tez çalışmasında, fabrika baca gazı atık ısısından faydalanılarak ısıtma, soğutma, güç ve hidrojen üretiminin gerçekleştirildiği bir multijenerasyon sisteminin tasarımı yapılmıştır. Sistem, organik Rankine çevrimi, absorpsiyonlu soğutma sistemi, fotovaltaik sistem ve proton değişim membran elektroliz ünitelerinden meydana gelmektedir. Sistemin enerji ve ekserji verimlilikleri hesaplanmış olup sistemi oluşturan her bir komponent için enerji, kütle denge denklemleri yazılmış ve ekserji yıkımları hesaplanmıştır. Ayrıca sistem üzerinde önemli değişimlere sebep olan baca atık ısı debisi, baca atık ısı sıcaklığı, ısı değiştiricisi temas noktası sıcaklığı, türbin izantropik verimi ve evaporatör sıcaklığı gibi parametreler incelenmiştir. Termodinamik analizler sonucunda, organik rankine çevriminin enerji verimliliği %9.33 ve ekserji verimliliği %29.77, absorpsiyonlu soğutma sisteminin enerjetik performans katsayısı 0.2785 ve ekserjetik performans katsayısı 0.13, sistemin enerji verimliliği %38.91 ve ekserji verimliliği %16.73 olarak hesaplanmıştır. Sistemden üretilen ısıtma yükü, soğutma yükü, net güç ve hidrojen üretimi sırasıyla 360.4 kW, 143.8 kW, 57.79 kW ve 0.00007348 kg/s olarak hesaplanmıştır. Sistemin sürdürülebilirlik katsayısı 1.29 olarak hesaplanmıştır. Sistem verileri incelendiğinde tasarlanan multijenerasyon sistemin avantaja sahip olduğu sonucuna varılabilir.
Stereolitografi (SLA) eklemeli imalat yöntemi kullanılarak meta-rezonatör tabanlı çok fonksiyonlu dalga kılavuzu filtre tasarımı ve üretimi
Mikrodalga filtreleri, yüksek güç kapasitesi ve düşük kayıp avantajları nedeniyle birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, geleneksel DK filtrelerin belli frekanslarda, filtrenin elektriksel boyutunun büyük olması minyatürleşme açısından problem teşkil etmektedir. Son zamanlarda, bu durumun üstesinden gelmek için, geleneksel yöntemlere alternatif olarak, meta-malzemelerin dalga kılavuzu içerisine yerleştirilmesi suretiyle fiziksel boyutta yaklaşık %75'e kadar küçültme elde edilebilmektedir. Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde, DK filtrelerinin bant geçiren veya bant durduran olduğu, sadece sabit bir çalışma frekansı içerdiği ve çalışmalardaki filtrelerin tek bir derecede çalışabilecek şekilde yapılandırıldığı görülmektedir. Bu tezde, C-bandında (4.90-7.05 GHz) yeterli bir performans sağlayan, görece daha küçük, hafif ve düşük maliyetli olan değiştirilebilir dereceli CSRR/SRR yapıları kullanılarak multi-fonksiyonel DK filtre tasarımı ve alternatif üretim yöntemleriyle birlikte karşılaştırmalı olarak sunulması araştırma konusu ve hedef olarak belirlenmiştir. Tez kapsamında önerilen DK yapısı hem CNC freze teknolojisi ile hem de eklemeli imalat teknolojisi olan stereolitografi (SLA) ile üretilmiş olup, SLA ile üretilen DK yapısı EM dalgayı kılavuzlamak için tüm yüzeyi metal malzemeyle kaplanmıştır. Bu aşamaya kadar test edilen CSRR meta-rezonatör yapıları LPFK cihazı ile RT/Duroid 5880 alttaş kullanılarak üretilmiş olup CNC ve SLA yöntemleri benzetim sonuçları ve birbiri ile karşılaştırılmıştır. CNC ile üretilen DK filtrelerin frekans cevapları benzetim sonuçlarına çok yakınken SLA teknolojisi ile üretilen ve daha sonrasında metal kaplama yapılan DK filtrelerin frekans cevapları ise kısmen benzetim sonuçlarından daha kötüdür. Bu çalışmada dikdörtgen, halka ve hilal geometrili CSRR bant geçiren, SRR bant durduran filtreler ve literatürde olmayan özgün bir geometriye sahip meta-rezonatör kullanılarak DK filtre tasarlanmış, üretilmiş ve test edilmiştir.
Ergiyik biriktirme modelleme ile pa6 kompozit filament malzemenin mekanik ve mikro yapı özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Ergiyik Biriktirme Modelleme (EBM) yöntemiyle üretilen karbon fiber takviyeli poliamid 6 (ePA-CF) kompozit malzemenin mekanik özelliklerine, üretim parametrelerinin ve ısıl işlemin etkileri incelenmiştir. Çalışmada, baskı hızı, doluluk oranı ve nozul sıcaklığı olmak üzere üç farklı üretim parametresi kontrol faktörü olarak seçilmiştir. Deneyler, Taguchi L9 ortogonal deney tasarımı metodolojisi kullanılarak planlanmış ve numuneler ASTM D638 (çekme) ve ASTM D790 (eğilme) standartlarında üretilmiştir. Üretilen numunelerin bir grubuna ısıl işlem uygulanmazken, diğer gruba 120°C'de 4 saat boyunca tavlama işlemi uygulanmıştır. Veriler, Varyans Analizi (ANOVA), ana etki ve etkileşim grafikleri gibi istatistiksel yöntemlerle analiz edilmiş ve kırılma yüzeyleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Analizler, incelenen tüm üretim parametrelerinin ve ısıl işlemin mekanik özellikleri önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Isıl işlem, en yüksek çekme mukavemetini 40.71 MPa'dan 49.33 MPa'a, eğilme mukavemetini ise 46.09 MPa'dan 60.83 MPa'a çıkararak dayanımı belirgin şekilde artırmıştır. Bununla birlikte ısıl işlem, malzemenin sünekliğini azaltarak daha gevrek bir yapıya neden olmuştur. SEM bulguları, düşük mukavemetin raster boşluklarına, yüksek mukavemetin ise kompakt iç yapı ve güçlü fiber–matris arayüzüne dayandığını ortaya koymuştur. Isıl işlem sonrası kırılma sünek karakterden uzaklaşmış, daha gevrek bir modda gerçekleşmiştir.
Ergiyik biriktirme modelleme eklemeli imalat yöntemi ile üretilen PC-ABS numunelerin mekanik özelliklerinin analizi ve makine öğrenmesi tabanlı imalat parametrelerinin tahmini
Bu tez çalışmasında, ergiyik yığma modelleme yöntemiyle üretilen PC/ABS numunelerin çekme dayanımı, eğme dayanımı ve darbe enerjisi değerleri ile bu mekanik özelliklerin baskı hızı, doluluk oranı ve raster açısı gibi süreç parametrelerine duyarlılığı incelenmiştir. Taguchi tabanlı deneysel tasarım ile belirlenen parametre kombinasyonları için üretilen numuneler çekme, eğme ve darbe testlerine tabi tutulmuş; elde edilen veriler doğrudan karşılaştırmaların yanı sıra varyans analizi ile değerlendirilmiştir. Sonuçlar, özellikle doluluk oranının çekme ve eğme dayanımı üzerinde baskın bir etkiye sahip olduğunu, darbe enerjisi için ise baskı hızı ile doluluk oranının etkileşiminin belirleyici rol oynadığını ortaya koymuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında, mekanik özelliklerin eşzamanlı tahmini amacıyla Rastgele Orman, K-En Yakın Komşu ve Çok Katmanlı Algılayıcı gibi makine öğrenmesi tabanlı çoklu çıktı regresyon modelleri kullanılmış, Optuna ile hiperparametre ayarı yapılarak modellerin performansı test edilmiştir. Bulgular, doğrusal olmayan model yapılarının özellikle çekme ve eğme dayanımı tahmininde yüksek doğruluk sunduğunu ve süreç parametrelerinin optimizasyonunda karar destek aracı olarak kullanılabileceğini göstermektedir; böylece PC/ABS malzemenin ilgili üretim sürecindeki mekanik davranışı deneysel ve veri odaklı yaklaşımlarla bütüncül biçimde ele alınmıştır.
IMU tabanlı yürüyüş analizi
İnsan yürüyüşünün analizine biyomedikal başta olmak üzere farklı alanlarda ihtiyaç duyulmaktadır. Kas hastalıkları, omurga ve omurilik bozuklukları, eklem hastalıkları, parkinson gibi hastalıkların teşhis ve tedavisi, iki ayaklı robotlarda hareketin insan yürüyüşüne benzetilmesi örnek olarak verilebilir. Denge sisteminin üstlendiği görevler, kütle merkezinin destek zemin üzerindeki denge konumundan istenmeyen yer değiştirmelerini önlemek, hareket halinde vücut pozisyonunun ortamda doğru konumlanmasını sağlamak, kişi ve ya çevre hareket ederken net bir görüş sağlamak için göz hareketlerini kontrol etmek olarak sıralanabilir. Denge sistemi çeşitli vücut sistemlerinden veri toplama, bu verileri işleme ve karar verme, alınan kararı eyleme geçirme olarak 3 ana bölümde incelenen karmaşık bir yapıdadır. Görsel veriler görme sistemi, dokunma, basınç gibi veriler somatosensör sistem, yerçekimi ve dönme ile alakalı veriler vestibüler sistem tarafından sağlanır. Toplanan veriler beyinde işlenir ve karar alınır. Alınan karar kas-iskelet sistemiyle eyleme dönüştürülür. Denge süreçlerinde herhangi bir basamakta sorun varsa, hastada gündelik yaşam aktivitelerini gerçekleştirmede sorun, yürüyüş bozuklukları, düşmeler ve bazı durumlarda sersemlik şikayetleri meydana gelebilir. Bahsedilen şikayetleri olan kişilerin hastalıklarının teşhisinde ve tedavisinde yürüyüşlerini doğru analiz etmek kritik öneme sahiptir. Yürüyüş analizi yapılırken yararlanılan yöntemler görüntü işleme, yer sensörleri, vücut üzeri yerleştirilen sensörler olmak üzere 3 başlıkta incelenebilir. Görüntü işleme kullanılan çalışmalarda kişilerin hareketleri bir ya da daha fazla kamera ile kayıt edilir ve çeşitli filtreler uygulanarak yürüyüş analiz edilmeye çalışılır. Bazı uygulamalarda optik işaretleyiciler hareket eden kişi üzerine yerleştirilir. Görüntü işleme yöntemindeki sorunlar hareketi ortam görüntüsünden ayırma ve görüntünün sabit bir alanda alınmasından dolayı doğal hareketin tekrarlanamamasıdır. Yer sensörlerinin kullanıldığı çalışmalarda, yürüyüş hareketinin yapılacağı zemin kuvveti ölçen sensörlerle donatılır. Bu yöntemdeki sorun sadece yere uygulanan kuvvet ölçüldüğü için kişinin duruşu, bacaklarının hareketi gibi parametrelerinin gözardı edilmesidir. Vücut üzeri sensörlerin kullanıldığı yöntemlerde kişinin bedeninde belirlenen noktalara hareket sensörleri yerleştirilir. Sensörler küçük boyutta ve hafif oldukları için kişinin doğal yürüyüşüne engel olmazlar. Veri kaydedilmesi için özel bir ortama ihtiyaç yoktur. Bu yöntemdeki sorun sensölerdeki ölçme hataları, zamanla değişen kaymanın pozisyona etkisinin yüksek olmasıdır. Bu tez basınç sensörlerinden ve ataletsel ölçüm ünitelerinden toplanan verilerin birleştirilerek, özellikle vestibüler sistem hastalıkları bulunan kişilerin hastalıklarının teşhisi ve tedavisine yardımcı olacak dinamik vestibüler sistem analiz algoritması gelişitirilmesini ve denge tespit cihazı tasarımını amaçlayan projenin bir parçasıdır. Bu tezde anlatılan çalışma proje kapsamında yürüyüş analizinde kullanılabilecek parametrelere karar vermek, sağlıklı kişilerden ve denge rahatsızlığı bulunan kişilerden AÖB tabanlı sensörlerden veriler toplamak, toplanan verileri kablosuz haberleşme protokolü ile bilgisayara aktarmak, MATLAB ortamında bu verileri değerlendirmek ve önceden belirlenen parametreleri elde etmek, AÖB ve basınç sensörlerinden elde edilen parametreleri birlikte değerlendirerek olası bağlılaşım(korelasyon)ları hesaplamak olarak özetlenebilir. Birinci kısımda insanda denge sisteminden bahsedilmiş, hareket takibinde yararlanılan metodlar avantaj ve dezavantajlarıyla birlikte anlatılmıştır. Literatürde benzer alanlarda yapılan çalışmalar incelenmiş, kullanılan donanım ve yazılım araçları, veri toplama ve işleme algoritmaları açıklanmıştır. İkinci kısımda yürüyüş fizyolojisi incelenmiş, toplanan verilerden elde edilecek parametreler açıklanmıştır. Bu parametrelerin içinden hastalık teşhisinde ayırt edici olabilecek parametrelerin belirlenmesinde dikkat edilen kriterlere ve hesaplamalara yer verilmiştir. Üçüncü kısımda öncelikle kullanılan ataletsel ölçüm üniteleri hakkında genel bilgiler verilmiştir. Algılayıcıların donanımsal ve yazılımsal özellikleri incelenmiştir. Verilerin bilgisayara aktarılmasında ve analiz edilmesinde yararlanılan araçlar açıklanmıştır. Algılayıcıların vücut üzerinde nasıl konumlandırıldığına yer verilmiştir. Sonrasında da veri toplama ortamı seçilirken dikkat edilmesi gereken kriterler, yapılan ölçümler açıklanmıştır. Tüm sistem bileşenleri açıklandıktan sonra sistemin genel yapısı veri toplanırken yapılan işlemler sırasıyla açıklanmıştır. Dördüncü kısımda kaydedilen veriler sonrası analiz aşamaları anlatılmıştır. İlk olarak algılayıcılardan elde edilen serbest ivme verisinin ne olduğu ve neden kullanıldığına yer verilmiştir. Sonrasında ayak algılayıcılarından konum verisinin elde edilmesi sırasında karşılaşılan offset ve kayma hatası ve hataların giderilmesi için önerilen yöntem sonuçlarıyla birlikte açıklanmıştır. Bir sonraki adımda diz algılayıcılarından konum verisini hesaplarken karşılaşılan sorunlar, ayak algılayıcılarında kullanılan yöntemden farkları tartışılmıştır. Bu sorunların çözümünde kullanılan, geliştirilen algoritmalar, uygulanan filtreleme yöntemleri sonuçlarıyla birlikte açıklanmıştır. Diz ve bel algılayıcılarından ölçülen açısal veriler gösterilmiştir. Alınan ölçümler sonrasında yürüyüş analizinde kullanılacak parametreler, sonuçlarıyla birlikte gösterilmiştir. AÖB ve basınç sensörlerinden elde edilen verilerin birleştirilmesine yer verilmiştir. Son olarak da hesaplanan parametrelerin makine öğreniminde kullanılmasında izlenen yol haritası kısaca açıklanmıştır. Beşinci kısımda toplanan verilerin sonuçları değerlendirilmiş, sonuçların yorumlanmasına ve gelecekte yapılabilecek çalışmalara yer verilmiştir.
Infrastructure independent pedestrian localization using dead reckoning and particle filter
Although there is a ubiquitous technology for outdoor navigation based on Global Navigation Satellite System (GNSS), it's not the case for indoor positioning. Advancements in Microelectromechanical System (MEMS) technology made it possible to utilize sensors built-in smartphones in order to be used for inertial positioning. By the increase in use of smartphones, the use of navigation systems for personal use is dramatically increased as well. While there isn't a standard method accepted by biggest smartphone operating system developers, there is one thing clear that benefiting from Inertial Measurement Unit (IMU) for dead reckoning is crucial as it is for outdoor navigation. Pedestrian indoor localization applications vary greatly and most of them require additional infrastructure to be installed. However, there are certain conditions either prevent an infrastructure to be installed or installed infrastructure to be avoided. Pedestrian dead reckoning is one of the processing applications of inertial signals for indoor personal tracking despite the fact that there are challenges to overcome. While there are number of indoor positioning methods, it's very common to utilize those methods in combinations for improved results. Our work presents an application of device based localization. Particularly, device based localization might refer an offline process but it can either be offline or online. There are quite number of existing technologies that have been used to provide indoor positioning, dead reckoning is a relative positioning technique that basically provides next position of an object based on previous position, and it's used for pedestrian localization in particular. The technique used for positioning people is called as pedestrian dead reckoning and it uses smartphone's inertial measurement sensors for this regard. It consists of three stages: Step detection, which is achieved using the accelerometer sensor, stride length estimation, which is an estimation based on step frequency, and heading estimation, which is obtained by using multiple sensors including gyroscope and magnetometer. Because of its sequential methodology, biggest challenge in dead reckoning is to eliminate the effect of drift error accumulated over time. Finally, the position vector based on previous position vector and new measurements is obtained. Propagating the position from PDR method results a single coordinate per step. It includes drift and other errors causing inaccuracy. The problem of positioning requires a more complex model because the uncertainty it includes turns the output into unreliable. Rather than accepting the deterministic output, it's possible to use mathematical methods to reduce errors, improve accuracy and decrease the level of uncertainty for feasibility even for short running periods of time. Hence, positioning requires estimation of system state, changing over time, using a sequence of noisy measurements. The context of filtering in localization area pertains to sensor fusing, error avoiding and scheme matching. The elimination of inherent uncertainty of the sensor data as well as map matching requirements are the top two aspects of filtering. Bayesian filters are basically used to probabilistically estimate the state of dynamic systems where the dynamic system is the pedestrian and the state is the related position vector. In particular, Particle filter, which is a discrete method where beliefs are represented as weighted samples and it refers to arbitrary probability densities, is used due to its advantages on map matching problems. A probability distribution, which indicates estimated position sequentially with particles moving in regard to the sensor measurements, is obtained by propagation of particles, correcting and eliminating particles and resampling to prevent degeneration at every step. In conclusion, available methods for indoor localization are investigated and the theory behind a system based on pedestrian dead reckoning and particle filter explained in detail along with the utilization information of smartphone sensors. Following the analysis, we implemented a system for pedestrian localization based on dead reckoning and particle filter. According to the evaluation of results the system is found to be enough accurate only for short periods of time and is best to use it in conjunction with an absolute localization method for consumer-grade applications and real-life localization requirements.
Immersion and invariance yaklaşımıyla doğrusal olmayan mekanik sistemlerde ayrık-zamanlı bozucu bastırma ve uygulamaları
Bu yüksek lisans çalışmasında, I&I yaklaşımı kullanılarak doğrusal olmayan mekanik sistemler için yeni bir ayrık zamanlı bozucu kestirim tasarımı önerilmiştir, tam eyleyici ve eksik eyleyici doğrusal olmayan sistemler için kestirilen bozucu değerleri sabit bozucuların bastırılması için ayrık zamanlı geri adımlı kontrol tasarımında kullanılmıştır. Bölüm 1'de literatür incelemesinde ele alınan konular şu şekilde sıralanabilir; doğrusal olmayan mekanik sistemler, tam eyleyicili ve eksik eyleyicili mekanik sistemler, geri beslemeli doğrusallaştırma ve kısmi geri besleme ile doğrusallaştırma, ayrık zamanlı geri adımlı kontrol, I&I uyarlamalı kontrol yöntemi, 2-link düzlemsel robot kol modelleme ve kontrol yöntemleri, araç sarkaç sistemi modelleme ve kontrol yöntemleri. Bölüm 2'de, bu çalışmada kullanılan konuların matematiksel alt yapı bilgileri özetlenmiştir. İlk olarak Euler-Lagrange yaklaşımı ile tam eyleyicili ve eksik eyleyicili doğrusal olmayan mekanik sistemler için dinamik denklemlerin türetilmesi sunulmuştur. Daha sonra, geri besleme ile doğrusallaştırma ve kısmi geri besleme ile doğrusallaştırma yöntemleri anlatılmıştır. Ardından, tam / eksik eyleyicili mekanik sistemlerin bu çalışmada ele alınan biçimiyle bozucu içeren denklemleri ve bu sürekli-zamanlı denklemlerin ileri-Euler yaklaşımı kullanılarak ayrıklaştırılması verilmiştir. Ayrıca, bilinmeyen parametreye sahip doğrusal olmayan sistemler için ayrık-zamanlı I&I uyarlamalı kontrol teorisi verilmiştir. Son olarak, kesin geri beslemeli formda genel sistemler için ayrık zamanlı geri adımlamalı kontrol prosedürü sunulmuştur. Bölüm 3'te, geri besleme ile doğrusallaştırma ve kısmi geri besleme ile doğrusallaştırma, tam / eksik eyleyicili ayrık zamanlı mekanik sistemler için verilmiştir. Bölüm 4'te, sistem girişinde bozucu içeren genel doğrusal olmayan mekanik sistemler için ayrık zamanlı dinamik denklemler verilmiştir. Daha sonra, hem tam eyleyicili hem de eksik eyleyicili doğrusal olmayan mekanik sistemler için önerilen I&I bozucu kestirim algoritması en genel formatta sunulmuştur. Bozucu kestirim dinamiği için kararlılık analizi Lyapunov yaklaşımı ile yapılmıştır. Bölüm 5 ve 6'da, önerilen yöntem tam eyleyicili sistemlerin bir örneği olarak 2-link düzlemsel robot sistemi ve eksik eyleyicili sistemlerin bir örneği olarak da araç sarkaç sistemine uygulanmaktadır. Bozucu kestirimi, her iki örnekte de hem tam eyleyicili hem de eksik eyleyicili sistem koordinatları üzerinde etkili olan bozucuları başarılı bir şekilde tahmin etmiştir. Kestirim bozucu bilgisine sahip olan geri adımlı kontrol ünitesi, tam eyleyici sistem örneğindeki bozucuları başarılı bir şekilde bastırmıştır. Eksik eyleyicili sistem için, eyleyicili koordinat üzerinde etki eden bozulma tamamen bastırılmış, ancak bozucunun eksik eyleyicili koordinata etkisi, bozucu bilgisinin bilinmesine rağmen tamamen yok edilememiştir. Son bölümde elde edilen sonuçlar özetlenmiş ve bu çalışmanın katkıları vurgulanmıştır.
Kablosuz ve akülü mobil lift tasarımı
Mobil lift; karayolları, demiryolları ve savunma sanayi araçlarının bakımında en yaygın kullanılan kaldırma ekipmanıdır. Araçların alt donanımında tamir edilmesi gereken bir parçanın sökülme işi, süspansiyonların kontrolü veya aracın yağ değişimi aracın kaldırılmasına bağlıdır. Mobil liftler ile bir aracın her türlü bakım işleri yapılabilmektedir. Mobil lift, bakımı veya testi yapılacak aracın kaldırma noktası, aks sayısı ve ağırlığına göre farklı tasarımlarda üretilmektedir. Tüm mobil liftler, EN 1493 'Vehicle Lifts' ve EN 1494 'Mobile or movable jacks and associated lifting equipment' standartlarına uygun olarak tasarlanıp imal edilmektedir. Kaldırma ekipmanın tahriki, redüktöre bağlı sonsuz ( trapez ) bir mil veya hidrolik silindir ile gerçekleştirilmektedir. Araç; gövdeden veya tekerden kaldırılmasına göre, kaldırma noktası kadar birbirinden bağımsız, bir motor veya hidrolik üniteye sahip sütunların birbirleri ile eşzamanlı çalışması ile kaldırılır. Örneğin sekiz kaldırma noktası olan veya dört akslı bir araç toplamda dört adet mobil lift ile kaldırılmaktadır. Sekiz sütundan biri ana sütun olarak belirlenip, enerji beslemesi bu sütuna getirilir. Tüm güç ve iletişim kabloları bu sütunun sahip olduğu ana panodan diğer sütunların panolarına dağıtılmaktadır. Teknolojinin gelişmesi ile birlikte; mobil liftler, bu sütunlar arası kablo karmaşasını önlemek için her bir sütun kendi aküsüyle çalıştırılmakta ve iletişim için (senkronizasyon, yük alma, somun aşınma, kilit vs.) birbirleri ile kablosuz modül vasıtasıyla haberleşmektedir. Kablosuz çalışacak mobil liftlerde genelde tasarım hidrolik sisteme yoğunlaşmaktadır. Hidrolik liftler, mekanik ( trapez milli tahrikli) liftlere göre daha az enerji harcamaktadır. Otoblokajlı trapez millerin verimi %50'den düşük olduğundan ve inişte de motorun çalışmasından dolayı hidrolik mobil lifte nazaran daha fazla elektrik enerjisine ihtiyaç duymaktadır. Ayrıca sütun konstrüksiyonu mekanik liftlerde flambaja maruz kaldığından daha mukavemetli imal edilmek durumundadır. Bu çalışma; akülü ve kablosuz olarak çalışacak 4 sütunlu hidrolik mobil liftin, konstrüksiyon hesaplarını, hidrolik sistemini ve sistem yazılımını içermektedir. Liftin mukavemet hesapları ANSYS programında yapılıp, sütun ve taşıyıcı kesitleri belirlenmiştir. Hidrolik sistemin modellenmesi ise FLUIDSIM programı ile yapılmıştır. Liftin enerji beslemesi akü ve bunu şarj edecek bir akü şarj cihazı sağlanmıştır. Liftin kaldırma yüksekliği sinyal kodlayıcı (enkoder) ile takip edilirken, dört sütun arasındaki iletişim PLCler üzerinden ethernet modülünden sağlanmaktadır.
Ice detection with coplanar capacitive sensor
Unwanted icing on the cooling appliances is very important in view of cooling performance and energy efficiency. Accumulated ice mass on the freezer decreases the cooling transfer by prevent the air flow contact with cold side of the evaporator. Covering by ice of the coldest zone as called evaporator of the appliance is effect to energy efficiency negatively. A kind of heater is activated for prevent the ice accumulation on the evaporator and it melts the ice by heats the evaporator. In this algorithm as called Defrost, activation of the heater depends on the time, temperature and appliance usage parameters. Activation time and activation duration of the defrost algorithm changes by appliance usage period by user. These durations are calculated by estimation of the algorithm and not be able to detect icing correctly. Therefore, in some cases, even if evaporator zone is not covered by ice, defrost algorithm activates the heater just like evaporator zone is covered by ice and effects the energy efficiency negatively. In this study, dealed to designing of a sensor which detect the icing. A lot of different coplanar capacitive sensor designs have been designed in simulation tool ANSYS Maxwell Software and ice detection state has been simulated. Fringe effect fields have been used for detecting the icing on the sensor surface. For decreasing the effect of the parasite from environmental factors on sensor and detecting the realistic icing, shield has been applied to rear surface of the sensor. The determined optimum sensor geometry according to ANSYS Maxwell Software results has been realized and measurements have been done with signal conditioning circuit. Protection layered coaxial wire harness has been designed for decrease the parasite effect of the environmental factors to cable which between sensor and signal conditioning circuit. In signal conditioning circuit, LM555 timer has been used for measuring the sensor charging time and instant capacitance has been determined by time constant instantaneously. An algorithm was created for eliminating the unwanted situations and preventing the misdetection of the icing. Measurement uncertainty analysis has been done according to measurement modeling and considering the uncertainty sourced from components (resistance, timer, etc.) which used in signal conditioning circuit. Besides, each measurement result in signal conditioning circuit has been determined by average of the 30 consecutive measurements.
Dizel solenoid valf enjektörlerde manyetik alan kuvvet ölçümü test düzeneği tasarımı
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, dizel selenoid valf enjektörlerindeki elektromıknatısın manyetik alan kuvvetinin sensorik bir test düzeneği tasarlanarak ölçülmesi ve manyetik alan kuvvetinin hangi durumlarda nasıl davrandığı konu alınmıştır. Buradan alınan bilgilerle seri üretim hatlarında kalite kontrolü için kullanılabilecek endüstriyel modelin prototipi oluşturulup geliştirilmiştir.
Quadrotorun modellenmesi ve hiperbolik tanjant adaptif lqr+pıd kontrolü
Bu çalışmada quadrotor insansız hava aracının modellenmesi, kontrolcü dizaynı ve Matlab Simulink ortamında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Quadrotor kontrol yöntemleri üzerine literatür araştırması yapılmıştır ve bazı çalışmaların sonuçları aktarılmıştır. Quadrotorun tanımı, genel özellikleri ve çalışma prensipleri paylaşıldıktan sonra sistemin kinematik denklemler ile sistemin kinematik modeli, dinamik denklemler ile kuvvet ve moment denge modeli ve cayroskopik kuvvetlerinde göz önüne alındığı Newton-Euler denklemleri ile atalet çerçevesi ile gövde çerçevesi arasında açısal ve doğrusal hız ve konum dönüşüm denklemleri oluşturulmuştur. Quadrotor üzerinde kullanılan fırçasız doğru akım motorunun güç gereksinimleri ve fiziksel sınırları belirlendikten sonra uygun motor seçimi yapılmıştır. Elektriksel çevrim denklemleri çıkartılarak motor modeli oluşturulmuştur. Kontrolcüler ayrıca dizayn edildikten sonra modellenerek simülasyon ortamına aktarılmıştır. Oluşturulan bu modeller vasıtasıyla Matlab Simulink programında referans girdilerin kullanılacağı simülasyon ortamı hazırlanmıştır. Quadrotorun ağırlığı, motor güçleri ve dönüş hızları ve yüzey alanları gibi çeşitli fiziksel özellikleri göz önünde bulundurularak sistemin operasyon aralıkları ve çalışma sınırları belirlenmiştir. Simülasyon ortamında ki model çeşitli senaryolar ile test edilmiş ve model doğrulanmıştır. Quadrotorların davranış ve irtifa kontrolü için birçok farklı kontrolcü dizaynı gerçekleştirilmiştir. Bu kontrolcüler doğrusal ve doğrusal olmayan olarak iki ayrı gruba ayrılmaktadır. PID ve LQR en sık kullanılan doğrusal kontrol yöntemlerindendir. Bu çalışmanın amacı bu iki farklı kontrolcünün faydalı olduğu alanları kullanacak adaptif bir kontrolcü oluşturmaktır. Açı ve irtifa kontrolü için PID ve LQR kontrolcüleri ayrı ayrı dizayn edilerek modellenmiştir. Bu iki kontrolcü değişken ağırlıklarda birlikte kullanılarak üçüncü bir kontrolcü oluşturulmuştur. Verilen referans değer ile mevcut değer arasındaki hata hiperbolik tanjant trigonometrik fonksiyonu içerisinde kullanılarak kontrolcü ağırlıkları belirlenmiştir. Bu fonksiyonun kullanılmasında ki temel sebeplerden biri fonksiyon çıktısının en fazla 1 değerine ulaşabiliyor olmasıdır. Bir diğer nedeni ise fonksiyon çıktısının belli bir değere kadar doğrusal sayılabilecek eğimle hareket etmesidir. PID ve LQR kontrolcülerin belirlenen ağırlıklarla oranlanarak sisteme girdi verilmesi üzerine dizayn edilen kontrolcü hiperbolik tanjant adaptif kontrolcü olarak adlandırılmıştır. PID kontrolcüsü girdiye hızlı tepki verecek şekilde, LQR kontrolcü ise en düşük hata ile referans girdisi takip etmek üzere dizayn edilmiştir. Bu nedenle hatanın yüksek olması durumunda PID kontrolcüsünün ağırlığı artmakta, referans takibi gibi yüksek doğruluk gerektiren ve hatanın sürekli çok düşük veya olmamasının beklendiği durumlarda ise LQR kontrolcüsünün ağırlığı artmaktadır. Oluşturulan adaptif kontrolcünün performansı basamak girdisi, referans takibi ve dış etkenlerden kaynaklanan bozulmaların sistemden atılması başlıklarında simülasyon ortamında doğrusal olmayan model üzerinde test edilmiştir. Üç kontrolcü içinde aynı referans girdiler veya bozucu etkiler uygulanarak model çıktıları irdelenmiştir. Oluşturulan yeni adaptif kontrolcü ile PID ve LQR kontrolcülerin iyi olduğu alanlar birleştirilerek quadrotorun kontrolü başarılı şekilde sağlanmıştır ve performansının birçok alanda diğer iki kontrol yönteminden daha iyi seviyede olduğu simülasyon ortamında gözlenmiştir.
Çok etmenli sistemlerin iş birliği kontrolünde kalman filtresi uygulamaları
Son yıllarda kendi başına karar veren ve bu kararı uygulayan sistem veya araçlara olan ilgi giderek artmaya başlamıştır. Özellikle gerçekleşen Endüstri 4.0 devrimiyle birlikte üretimde verimliliğin artırılması, fabrika içi organizasyonun iyileştirilmesi ve işçi sağlığını riske atan çoğu uygulama yerini robotik veya insansız çözümlere bırakmıştır. Çok sayıda eleman veya araçtan oluşan bu robotik veya insansız sistemlere çok etmenli sistem adı verilmektedir. Otonom sistemlere olan ilginin artması, bu sistemleri oluşturan elemanların sahip oldukları parametrelerin (hız, konum vb.) bilinmesi ve anlık olarak kontrol edilmesi ihtiyacını da artırmaktadır. Sistemdeki elemanların tek tek bilgilerinin alınması ve bu bilgilere göre bu elemanların kontrolü, özellikle çok sayıda elemandan oluşan sistemler için oldukça zahmetlidir. Bu problemi çözme adına ağ topolojisine sahip çok etmenli sistemler kullanılmaktadır. Söz konusu sistemlerle ilgili detaylı bilgi verilmiştir. Yapılan tez çalışmasında ağ topolojisine sahip çok etmenli sistemlerin belirli özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Çok etmenli sistemlerin bireysel elemanlardan oluşan sistemlere göre olumlu ve olumsuz yönleri aktarılmıştır. Çok etmenli sistemlerdeki elemanlar arasındaki haberleşme belirli bir ağ topolojisine göre gerçekleşmektedir. Bu topolojiyi görsel olarak da açıklayan graf teorisi hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Graf teorisine göre, çok etmenli sistemlerdeki elemanların iş birliğine varıp beraber hareket edebilmeleri için hangi koşulların sağlanması gerektiği hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Yapılan tez çalışmasında 3 farklı çok etmenli sistem ele alınmıştır. Çalışmanın amacı, söz konusu sistemlerdeki elemanların sahip oldukları bilgilere gürültü eklenmesine rağmen, söz konusu elemanların yine de düzgün bir şekilde iş birliğine varmalarını sağlamaktır. Bunu sağlayabilmek için Kalman filtresi uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, bozucu girdilere rağmen sistemdeki elemanlar düzgün bir şekilde iş birliğine varmıştır. Yapılan uygulamalarda, ele alınan sistemlerdeki elemanların sahip oldukları bilgilerin başlangıç değerleri rastlantısal bir şekilde oluşturulmuştur. Sistemdeki elemanların komşuluk ilişkilerinin oluşturulabilmesi için, söz konusu elemanlar belirli bir düzlemde rastgele olacak şekilde konumlandırılmıştır. Sistemdeki elemanlar aralarındaki mesafeye göre komşu olarak değerlendirilmiştir. Sistemlerde bulunan elemanlar için iş birliği protokolüne bağlı olarak, adaptif PD ve gradyant düşümü yöntemlerinden de yararlanılarak kontrol girdileri oluşturulmuştur. Sistemlere normal dağılıma bağlı olarak ölçüm ve proses gürültüleri dahil edilmiştir. Sistemlerdeki elemanların arasındaki bilgi transferini etkileyen bu bozucu girdilere rağmen, sistemin dinamiğine bağlı olacak biçimde Kalman filtresi uygulaması gerçekleştirilerek sistemdeki elemanların düzgün bir biçimde iş birliğine varmaları sağlanmıştır. İlgili sonuçlar grafiksel olarak da gösterilmiştir.
Otonom araçlar için 2B lazer tarayıcı kullanılarak yeni 3B LIDAR sistemi elde edilmesi ve engel tespiti
Son yıllarda otonom araçlar üzerinde yapılan çalışmalar gittikçe artmaktadır ve özellikle engel tespiti, haritalama, konum tespiti, rota planlaması, çarpışmadan kaçınma gibi alanlarda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Otonom araçların bu görevleri yerine getirebilmesi için LIDAR, GPS, IMU, RADAR, kamera, mesafe sayacı (odometre), kızıl ötesi ve ultrasonik sensörler gibi algılama sistemleri kullanılır. Bu algılayıcılardan biri olan ve 3 boyutlu lazer tarama tekniği ile çalışan LIDAR, engelleri tespit etmek, görselleştirmek ve çevresel bilgileri elde etmek amacıyla kullanılır. 3 boyutlu lazer tarayıcılar olarak da adlandırılan bu algılayıcılar, yüksek çözünürlük, geniş ölçüm aralığı (250 metreye kadar), yansıtıcı ve zor yüzeylerle başa çıkabilme ve küçük objeleri tespit edebilme gibi özelliklere sahiptir. Fakat oldukça yüksek maliyetli ve büyük boyutlarda olmaları bu algılayıcıların kullanımının yaygınlaşmasına engel teşkil etmektedir. Bu çalışmada yüksek maliyetli ve büyük boyutlu 3B LIDAR'lar yerine, 2B lazer tarayıcı kullanılarak çok daha düşük maliyetli, portatif ve 〖360〗^0 görüş alanına sahip yeni bir 3B LIDAR sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. 3B LIDAR'ın elde edilmesi temel olarak 2B lazer tarayıcının belli bir eksen etrafında dönmesine ve bu lazer tarayıcı tarafından yayınlanan LaserScan verilerinin bir yazılım platformunda nokta bulutu verilerine dönüştürülmesine dayanmaktadır. Nokta bulutu, tespit edilecek nesnenin yatay ve dikey yönde belirli bir açı altında nokta dizileri şeklinde taranmasının sonucunda elde edilen noktasal görüntüye verilen bir isimdir. Elde edilmeye çalışılan yeni LIDAR sistemi bir bütün olarak incelendiğinde, istenilen verimlilikte çalışabilmesi için üzerinde barındırdığı bileşenleri koordineli olarak haberleştirmesi gerekir. Bu nedenle, bu yazılımsal ve donanımsal haberleşmeyi yönetmek amacıyla açık kaynaklı, ücretsiz ve robot bileşenlerinin bilgisayar ile kontrol edilmesini sağlayan bir yazılım platformu olan ROS (Robot Operating System) kullanılmıştır. ROS platformunda oluşturulan algoritmaların LIDAR sistemiyle bütünleşmesi sağlanarak daha güvenli ve istikrarlı çalışan bir sistem elde edilmesi amaçlanmıştır. 3 boyutlu taramanın yapılabilmesi için standart bir 2B lazer tarayıcı ve bir dönme elemanı gereklidir. 2B lazer tarayıcı olarak HOKUYO-URG-04LX-UG01, dönme elemanı olarak da ROS platformunda hazır kütüphanesi bulunan servo motor yerine sistemin çalışma hızını arttırmak amacıyla enkoderli dc motor kullanılmıştır. Normalde ROS platformunda hazır kütüphanesi bulunan servo motorun ROS'dan yayınlanan açı verisine abone olmasıyla ROS- Servo haberleşmesi sağlanmaktadır. Fakat enkoderli dc motorun ROS platformunda kütüphanesinin bulunmaması, ROS'dan gelen açı ile enkoderden gelen açının eşleşmemesi ve veriler arasındaki frekans farklılıklarından dolayı ROS-Servo haberleşmesinde uygulanan yöntemin kullanılması imkânsız hale gelmiştir. Bu nedenle ROS-Enkoderli dc motor haberleşmesinde farklı bir metod denenmiştir. Bu metoda göre enkoderden elde edilen açı verileri seri haberleşme yolu ile ROS platformuna gönderilmiş ve gönderilen veri seri iletişimden (serial) okunduktan sonra ROS platformuna uygun hale getirilerek yayın yapılmıştır. Böylelikle ROS-Enkoder haberleşmesi sağlanmıştır. 2B lazer tarayıcı ve dönme elemanının kombinasyonu oldukça önemlidir. Çünkü farklı tarama düzlemleri ve dönme eksenleri farklı görüş alanlarının oluşmasına sebep olur. Bu çalışmada sapma üst taraması (yawing scan top) olarak adlandırılan dikey tarama düzlemi ve z dönme eksenine sahip tarama metodu kullanılmıştır. Ayrıca, 3 boyutlu görüntü elde etme çalışmalarının yürütülebilmesi için, lazer tarayıcı, dc motor, pileksiglas masası ve lazer tarayıcı ile dc motor arasındaki veri bağlantısını sağlayan Slip-ring kullanılarak bir test platformu oluşturulmuştur. Bir sensör sisteminden elde edilen çevre bilgisi engel tespitinin en önemli aşamalarından biridir. Bundan dolayı öncelikle i5 işlemciye sahip dizüstü bilgisayar kulanılarak oluşturulan 3B LIDAR sistemiyle kapalı bir ortamın 3 boyutlu görüntüsü elde edilerek çevre hakkında bilgi edinilmiştir. Ardından bu sistem bir otonom golf aracına entegre edilerek hareketsiz olan bu araca en yakın engelin mesafesi ve açısı tespit edilmiştir. LIDAR'ın en yakın engel olarak zemini ve otonom aracı göstermemesi için belirlenen mesafe ve açı değerlerine çeşitli filtrelemeler uygulandı. Yapılan bu filtrelemelerden sonra hem lazer tarayıcının bir tam turu tarama süresi azaltıldı hem de araca en yakın engelin bulunduğu konum hatasız bir şekilde elde edildi. Geliştirilen 3B LIDAR sistemi, hareketsiz golf aracında test edildikten sonra 3B tarama kabiliyetlerinin hareketli bir platformda denenmesi için bir mobil robota entegre edildi. Bu mobil robot vasıtasıyla sisteme hareket kazandırılarak en yakın engelin konumunun hareketli bir ortamda tespit edilmesi amaçlanmıştır. Tespit edilen engelin mesafe ve açısı ROS görselleştiricisi olarak adlandırılan RVIZ platformunda PointStamped noktası olarak gösterilmiştir. Belirlenen mesafe aralıklarında hiçbir engel tespit edilmediğinde PointStamped noktası sistemin merkezinde konumlanmıştır. Bilgisayar kullanılarak elde edilen 3 boyutlu nokta bulutu verisi ve yapılan deneylerden sonra en az bilgisayar kadar yüksek performans sağlayan ve çok daha küçük boyutlu olmasından dolayı sistemin daha portatif hale gelmesine imkân sağlayan Jetson TX1 geliştirme kartı kullanıldı. Jetson TX1 geliştirme kartını ve 3 boyutlu görüntü için gereken bütün komponentleri içinde barındıran bir mekanik model tasarlanarak 3B LIDAR sisteminine portatif özellik kazandırıldı. Bilgisayarı taşımak için kullanılan mobil araçtan sonra yeni oluşturulan portatif LIDAR platformuna hareket kazandırmak ve haritalama, lokalizasyon ve navigasyon işlemlerinde kullanmak amacıyla 6 tekerlekli diferansiyel sürüş modeline sahip ve ortadaki iki tekerinde enkoderli dc motor bulunan yeni bir mobil araç tasarlandı. Tasarlanan mobil araç üzerine LIDAR platformu entegre edildi ve oluşturulan sistem navigasyon işlemine hazır hale getirildi. Navigasyon için Gezinme Yığını (Navigation Stack) olarak adlandırılan, aracın bir noktadan diğerine otonom olarak hareket etmesi ve hareket esnasında önüne çıkan bütün engellerden kaçınması için kullanılan bir dizi algoritma ve ros düğümü kullanıldı. Mobil araca navigasyon işleminin yaptırılabilmesi için öncelikle araç üzerinde bulunan sensörlerden elde edilen veriler kullanılarak aracın bulunduğu ortamın bir haritası oluşturuldu. Harita oluşturulduktan sonra aracın bu harita üzerinde yerinin belirlenmesi gerekir. Çünkü uygun bir navigasyon gerçekleştirmek için aracın haritaya göre hangi konumda olduğunun ve hangi yöne baktığının bilinmesi gerekir. Bu yüzden haritalama işleminden sonra ROS platformunda yerelleştirme olarak ifade edilen konum kestirimi işlemi gerçekleştirildi. Daha sonra aracın mevcut yerini ve gitmek istediği konumu girdi olarak alan ve belirlenen noktaya en iyi ve en hızlı bir şekilde gidilmesini sağlayan yolu çıktı olarak veren yol planlaması işlemi gerçekleştirildi. Son olarak kullanılan gezinme yığını algoritması sayesinde aracın odometri verilerini (IMU ve Enkoder) ve lazer tarayıcı verisini kullanarak engellere çarpmadan ve kaybolmadan belirlenen hedefe ulaşması sağlanmıştır. Son olarak, bu çalışmada ortamın 3 boyutlu haritasının temsil edilmesi için oktvektörlere dayanan, özellikle C++ için veri yapıları ve eşleme algoritmları sunan ve ros içerisinde bulunan açık kaynaklı bir çerçeve olan OctoMap kütüphanesi kullanıldı. Birçok robotik sisteme kolayca entegre edilebilen OctoMap sayesinde nokta bulutu verileri kullanılarak ortamın 3 boyutlu haritası elde edildi.
Turbocharger inlet temperature observer model for diesel internal
Day by day while customers are expecting better performance and lower fuel consumption from their vehicles, emission regulations are being made more stringent to reduce the environmental impact of exhaust gases. On the other hand, vehicle manufacturers have to produce vehicles that provide high performance, low fuel consumption and legal emission limits that will provide both customer and regulatory requirements. In order to meet these challenging targets, advanced vehicle and exhaust aftertreatment control systems are needed. The importance of model based motor control is increasing, with the use of advanced control systems, as system response is fast and vehicle production costs are reduced. Exhaust manifold gas temperature is an important parameter for vehicle, engine and exhaust aftertreatment control systems, and affects engine performance and aftertreatment system selection. Some cases where the exhaust gas temperature is important can be listed; the exhaust gas is bypassed in fixed geometry turbocharged engines to provide exhaust gas transfer at higher temperatures to the aftertreatment systems.The EGR system is an effective system for reducing NOx emission values. The exhaust gas temperature is an important parameter in the control of the EGR system and in high pressure EGR engines, it is also effective both the intake manifold temperature and the EGR gas cooler operating points determination. The throttling of intake air is usually used for "engine regen mode", for cleaning diesel particulate filter (DPF). The manifold pressure is reduced by intake throttling thus reducing the amount of air taken into the engine. In this case, the engine will have a richer air-fuel mixture and the engine exhaust gas temperatures will increase and high temperature exhaust gas is used to clean the DPF. Another function of the engine control unit, where the exhaust gas temperature is important, is the function of turbocharger and engine protection. The exhaust gas temperature is used to prevent the turbocharger system from exceeding the maximum operating temperature, so that the system is not damaged in hardware. In addition, high exhaust gas temperatures that may occur after combustion can cause piston scuff to prevent this adverse condition exhaust gas temperature is also used in engine protection functions. In general, the exhaust gas temperature can be considered as an important parameter for functions such as performance, emission and engine hardware protection in internal combustion engines. Many academic studies have been carried out to model the exhaust gas temperature, which is an important parameter for internal combustion engines. In these studies in order to model the exhaust gas temperature, system models related to vehicle driving, models using in-cylinder pressure values, models using artificial neural network, mathematical and thermodynamic models and exhaust gas temperature observer models were used. This thesis study aims at predicting the modeled exhaust gas temperature value with higher accuracy by taking advantage of the exhaust gas observer model study. This model contains; obtaining open-loop exhaust temperature (T3) value by regression model using data collected from steady state speed-torque points, providing the turbocharger outlet temperature value generated by adiabatic expansion using the obtained T3 value, calculating catalyst inlet temperature using heat loss formulas between turbocharger outlet and catalayst inlet. It is aimed to compare the modeled T4 temperature values with the sensor values and to predict the T4 temperature with using Kalman Filter so that the modeled T3 temperature value converges to the measured T3 temperature value. The obtained T3 model was validated at both steady-state and transient maneuvers. In order to obtain the open loop exhaust temperature by regression method, test measurements were taken at steady-state engine speed-torque points in the engine dynamometer at 1000rpm-4500rpm at different engine coolant temperatures. Before taking the Diesel engine to the engine test room, necessary instrumentation such as pressure, temperature, turbine shaft speed was made and taken to the dynamometer pallet. Engine tests were run in the test chamber which contains, dynamometer to create counter-load for engine, engine inlet air conditioner, engine coolant conditioner, intercooler conditioner, oil conditioner, fuel conditioning and flow meter, in-cylinder pressure meter, blow-by meter and the emission devices. Using the obtained test data, the T3 temperature value is modeled as an open loop using variables affecting the exhaust gas temperature. Besides T3 model, turbocharger efficiency and turbocharger shaft speed were modeled by regression method. In the next step, the turbocharger outlet gas temperature value is calculated from the equation of work done by adiabatic expansion of the turbocharger system using T3 temperature data estimated by the regression method. During this calculation, the turbocharger efficiency values obtained by both the regression method and the instrumentation data calculation can be used. Using the temperature value obtained from the turbocharging isentropic expansion equations, the heat losses up to the pre-catalyst fraction were calculated and the catalyst inlet temperature (T4) value was obtained. The calculated T4 temperature is compared to the T4 temperature sensor value required to drive the emission regulation and control of the exhaust aftertreatment systems. With using Kalman Filter, T4 temperature value is predicted then compared with the measured T4 temperature value. T4 differences is added to the open loop temperature T3 to minimize the T3 error. When we compare the temperature data obtained by using Kalman Filter, which is generated by the data received at the steady state speed-torque points, the error amount of the modeled T3 value decreases compared with the open loop regression model.
Çamaşır makinesi adaptif sıkma algoritması
Teknolojideki hızlı ilerleme ülkelerin ve buna bağlı olarak üreticilerin teknolojik ilerlemeleri takip etme zorunluğunu getirmektedir. Teknolojik ilerlemelere yapılan yatırımlar üreticilere rekabette söz sahibi olma hakkını sunmaktadır. Beyaz eşya kullanıcıları için enerji ve maliyet konusu en büyük taleplerden bazılarıdır. Beyaz eşya üreticileri bu talep için teknolojilerini geliştirmektedirler. Fakat zaman ve maliyet kaybı bazı uygulamalarda üreticilere engel teşkil etmektedir. Bu kaybı ortadan kaldırmak için deneysel metotların yerini alacak bilgisayar uygulamaları öne çıkmaktadır. Bu uygulamalar kısa zaman içinde maliyet kaybı yaşanmadan çalışmaları belirli sapma aralıklarında gerçekleyebilmektedir. Çamaşır makineleri su ve enerji kullanımı dolayısıyla devamlı değişim halinde olan bir üründür. Bunun sebebi dünya nüfusunun artması ile enerji kaynaklarının daha kısıtlı hale gelmesi olarak gösterilebilir. Çamaşır makinesi üreticilerinin teknolojiyi yakından takip etmesi zorunlu hale gelmektedir. Deneysel yöntemlerle yapılan uygulamalar su ve enerji kullanımı sebebiyle gelişmeyi kısıtlamaktadır. Tez kapsamında çamaşır makinesinde deneysel olarak incelenebilecek olan çalışmalar , çamaşır makinesi modelinde incelenerek üretici açısından zaman ve maliyet, dünya kaynakları açısından su ve enerji kullanımının azaltılması hedeflenmektedir. Çamaşır makinesinde çamaşır yıkama, durulama ve sıkma aşamalarından geçmektedir. Sıkma aşamasında çamaşır makinesinin sıkma kapasitesine bağlı olarak farklı yüksek devirlere çıkmaktadır. Yüksek devirlerde çamaşır makinesinde istenmeyen mekanik etkiler görülmektedir. Bu etkiler bazı durumlarda makine içerisindeki parçalara zarar vermekte ve kullanıcı tarafından hoş karşılanmamaktadır. Bu sebeple çamaşır makinesi sıkma adımı belirli parametrelere bağlı olarak optimize edilmesi amaçlanmaktadır. Tez kapsamında sıkma profillerini optimize etmek için sıkma verimi yeterli olan farklı profillerin çamaşır makinesi modeli üzerinde denenerek deplasman değişimleri incelenmektedir. Buna bağlı olarak çamaşır makinesinde yük miktarı özelinde en uygun sıkma profilinin belirlenmesi hedeflenmektedir. Bu hedefe ulaşmak için bir deney düzeneği kurulmuştur. Deney düzeneğinde farklı sıkma profilleri farklı yük miktarları için tek makinede uygulanmıştır. İleride yapılacak çalışmalarda farklı çamaşır makineleri için farklı profiller oluşturulabilir ve optimum sıkma verimine ulaşmak için çalışma genişletilerek bir adaptif sıkma algoritması oluşturulabilir. Tez kapsamında deney düzeneği ile yük miktarına bağlı olarak çamaşırdan sıkılan su miktarları ölçülmüştür. En iyi sıkma profili bahsedilen şekilde belirlenmektedir. Fakat makinenin ömrü, titreşim düzeyinin belirli bir seviyede tutulması için üç eksende kazan deplasman değişimleri önem kazanmaktadır. Bu amaçtan yola çıkılarak elde edilen çamaşır makinesi modelinde sıkma profilleri uygulanmıştır. Uygulanan sıkma profilleri ile kazan deplasmanları çamaşır makinesi modelinde elde edilmiştir. En iyi sıkma profili, atılan su miktarının en fazla olduğu ve çamaşır makinesi titreşimlerinin minimum düzeyde elde edilen profil olmaktadır. Çamaşır makinesinde kullanıcının makineye attığı çamaşır miktarının tahmin edilmesi yıkama aşamasında fazla su harcanmaması için önemli bir kriterdir. Bazı çamaşır makinelerinde otomatik deterjan dozajlama sistemi bulunmaktadır. Çamaşır makinesinde bulunan yük miktarının algılanması ile otomatik dozajlama sistemi tahmin edilen çamaşır miktarına göre dozajlama yapmaktadır. Tezin ilk bölümünde literatürde çamaşır makinesi içindeki çamaşır yükünün algılanması konuları ile alakalı literatür ve patent araştırmalarına yer verilmiştir. Sıkma aşamasında çamaşırın yüksek devirlerde dengesiz dağıldığı durumlarda tambur çepherine yapışarak dengesiz kuvvet oluşturmaktadır. Dengesiz kuvvet tez çalışmasında bahsedilen kazann üç eksendeki deplasman değişimini etkilemektedir. Çamaşır makinesi farklı yöntemler ile sıkma durumundaki dengesiz yükü algılamaktadır ve bu duruma göre yükü dağıtmak için farklı bir sıkma algoritması uygulamaktadır. Tezin ilk bölümünde dengesiz yükün algılanması konuları ile alakalı literatür ve patent araştırmalarına da yer verilmiştir. Çamaşır makinesi modeli elde edilirken farklı programlar kullanılmaktadır. Tez kapsamında Modelica/Dymola programı tercih edilmiştir. Modelica uygun model için açık kaynaklı, nesne yönelimli ve denklem tabanlı bir dildir. Dymola ise Modelica dilinde yazılan modellerin derlenerek analizinin yapılmasını sağlayan farklı disiplin ler ile çalışılabilen bir dinamik çözümleyicidir. Tezin ikinci bölümünde ilk olarak çamaşır makinesi modeli oluşturulurken önem verilecek komponentlerin seçilmiş ve komponentlerin doğru matematiksel denklemler ile modellenebilmesi için literatür araştırmalarına yer verilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde Modelica/Dymola ile çamaşır makinesi için yapılan çeşitli çalışmaların literatür araştırmasına yer verilmiştir. Ayrıca seçilen komponentlerin Modelica/Dymola ile öncül model haline getirilmesi anlatılmış ve öncül modelleme aşamasından sonra elde edilen sonuçlar incelenmiştir. Çalışmanın öncül modelleme bölümünde gerçek sonuçlar ile model sonuçları arasında farklılıklar olduğu görülmüştür. Sonuçların geliştirilmesi ve doğrulanması için deneysel ölçümlere ihtiyaç duyulmuştur. Bu amaca yönelik farklı deney düzenekleri kurulmuştur ve model sonuçlarının optimizasyonunda kullanılacak deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Modelin doğrulanması için yapılan deneysel ölçümlere ve bu deneysel ölçümler ile modeldeki komponent parametrelerinin optimizasyonu yapılmıştır. Son olarak modelin sonuçlara bağlı olarak güncellenmesi anlatılmaktadır. Mevcut çamaşır makinesinde tek sıkma algoritması bulunmaktadır. Sıkma algoritması çamaşır yüküne, yükün oluşturduğu dengesiz yüke ve yaratacağı deplasman değişimlerine göre farklı kademeler ya da süreler kullanmamaktadır. Tezin dördüncü bölümünde sıkma devirlerine farklı sürelerde ulaşılması, devirler arasında kademe olması ya da olmaması ve bu devirlerde farklı sürelerde beklenilmesi için birbirinden farklı sıkma profilleri oluşturulmuştur. Bu profiller çalışılan çamaşır makinesinde farklı yük miktarları ile uygulanmıştır. Buna bağlı olarak deney düzeneği kurulmuş ve veri toplanmıştır. Ayrıca bu bölümde çamaşır makinesinde çamaşır yükünün algılanmasına yönelik incelenmesi gereken parametreler ve sonuçların elde edilmesi için oluşturulan deney planına yer verilmiştir. Ayrıca bu bölümde adaptif sıkma profillerinin deney sonuçlarına yer verilmiştir. Bu sıkma profilleri bu bölümde en iyi su atan sıkma profili olarak seçilmektedir. Ayrıca bu bölüm çamaşır yükü algılama deneysel sonuçlarını içermektedir. Bulanık mantık algoritması kullanılarak Matlab programında yük algılanması da bu bölümde anlatılmaktadır. Tezin bu bölümünde rulman hesabı yer almaktadır. Rulman hesabı yapılarak diğer verilerin de sonucuyla adaptif sıkma profili seçimine yer verilmektedir. Tezin beşinci ve son bölümünde yapılan tez çalışmasının sonuç ve önerilere yer verilmiştir.
Development of position estimation algorithm for unmanned aerial vehicle at short term GPS outage
Last years, unmanned aerial vehicles (UAVs) are used in many areas such as mapping, search-and-rescue and visualization in civil and millitary applications. The number of companies that produce UAV increases with the expansion of their usage areas day by day. Parallel to this, UAV has reached large number of users. Also, last years the number of researchers work on UAV is increased. UAVs became very important for defense industry applications because they are autonomous and controlled remotely. Thus, the demand of UAV in terms of defense and security purposes in our contry and in the world is quite high. As increasing usage of UAVs in defense industry, the importance of complete their mission is vital. Also, UAVs should be durable to harsh environmental conditions. UAVs have many features such as hovering, go to targets, travelling between targets or go to home. With increasing demand and field of use of UAVs, new main desired fatures are increasing. Thus, these vehicles need some variaty of sensors, sensor filter, sensor fusion and fault tolerant algorithms. Additionally, sometimes sensors may be temporary or permanent outages due to hardware problems and environmental effects. In this outage scenarios, UAV must not lose its control to avoid a fall. UAVs which can be producted different shape and size can be controlled remotely or autonomous with the help of ground control station. UAVs need well-designed controllers to operate their task safety and avoid destructive effects. Sensor noieses may cause unstability. Because of that, real time controller and filter structure are used for system security. Moreover, sensor error and fusion algortihms have to be developed. The vehicle's rotational angles, angular velocities and accelerations are obtained with the help of the inertial measurement unit (IMU) sensor on the vehicles. Vehicle position is obtained with global positioning system (GPS), and vehicle speed can be measured with position changes. In this thesis, posisiton estimation algorithms were developed and implemented to handle short term GPS outages. GPS signals can be interrupted because of surronding hills, buildings or tree-lined environments. Also, as these vehicles are used for millitary applications, man-made jammers can be used to reduce GPS signals. In this situations, vehicle speed and position can be measured by vehicle accerations and oriantation angles which are obtained by others sensors. Sensors errors and noise should be filtered with low pass, high pass or kalman filters to estimate speed and position at short term GPS free enviroments. Also, wind estimation was made within this thesis. The developed algorithms which are described in this thesis have been verified with flight tests. According to the test results, one of the algorithm was chosen and was tested with GPS jammer. Then, GPS jammer was used during second tests to interrupt GPS signals. Test results and algorithm performance were evaluated within this study.
Sensor platform based on environmental sensing and data fusion
Since a large portion of population spends >90% of their time indoors, it is important to measure and report indoor air quality to the users. These measurements of fine dust, carbon monoxide, volatile organic compounds, carbon monoxide are usually reduced to an air quality index to make reporting easier. The problem with such a metric is that the user does not know how much daily activities such as cooking, cleaning and smoking are influencing the air quality, so that they can improve their behaviour, or the smart-home can trigger signals to other devices to maintain a healthy environment when these activities are performed. As a step to develop such a system, this study focuses on developing a system that measures 9 different air quality parameters and is able to classify activities into one of the four classes (Background, Cleaning, Cooking, Smoking). The study contains a literature review of Machine learning techniques employed in similiar studies, and drawing influence from works in electronic noses and artificial olfaction for applications of food inspection. A few works also detected human activity and count. The selection of literature was done to include studies that use similar sensors, namely gas sensors of metal oxide semiconductor type, and optical solutions to measure CO2 and dust constrations. An alternative CFD simulation based approach is also seen in literature, but the focus was kept on sensor data analaysis. Rolling window feature extraction and normalization techniques are popular in this regard, before putting them through a dimentionality reduction algorithm such as PCA to finally classify it using popular classifiers. Some studies have attempted to eliminate the need of feature extraction using Deep Neural Networks but the works are scarce. Each study attempts to create its own dataset, with the unique selection of sensors, so techniques are highly application specific. To asses the feasibilibility in the context of Indoor Air Quality activity detection, an IoT platform is prepared for data acquisition complete with a sensor hub PCB and a mySQL server to collect important IAQ parameters at regular intervals. A dataset of 80 hours of air quality data is prepared and labelled in a test room. In the last section, the dataset is set as a supervised machine learning problem, time series feature extraction (Vector Array Normalization, Hurst Exponent) and classification techniques (Decision Trees, LDA, MLP) studied in literature are evaluated. The problem is evaluated in two scenarios, one is of binary classification where the algorithms are trained to distinguish between two classes, 'Background' and 'Event',. The second is the multiclass case where there are four classes 'Background', 'Cleaning', 'Cooking', and 'Smoking'. The best accuracy at the end of this study is obtained as 81% for the multi-class case, and 94% for the binary one . The recommendation for future work includes extension of the methodology to more uncontrolled scenarios and eventually an actual living space such as a home or office.
Cognitive modelling and analysis of leader-follower modality using experimental data
How does physical interaction affect predictive behavior in humans? In this thesis, the movements of human and virtual players are observed with a leader and two follower models using the mirror game paradigm in the leader-follower modality. The main purpose of this thesis is to show the improvement of motion estimation in humans by using haptic information and to create a virtual playmate with this information. Using mathematical metrics, tactile interaction between followers has increased tracking performance over three suggested set-ups. In addition, with a subject with Chiari Malformation disease, the designed set-up was played. The results show that this design can be played with in people with cerebellum disease.
Map planning in planes with straight and curved borders using chaotic dynamics
Map planning is the creation of a map while a robot or object is moving throughout a specified region. In this thesis, map planning is performed for planar regions in the forms of squares, rectangles, and circles. Regions containing obstacles in different forms are also considered. The rotation angle of a mobile robot in the map planning process is determined by means of chaotic solutions of systems of differential equations such as the Lorenz system, Rössler system, Duffing oscillator, and a hyperchaotic system. The rotation angle is chosen as one of the coordinates of the chaotic solutions. Region covering speeds for different chaotic systems are compared. To the best of our knowledge, this is the first time in the literature that map planning is performed for planar regions with curved borders.
Development of a human-animation interaction system to evaluate synchronization, prediction and implicit learning
Social interaction in humans is difficult and complex to understand. The main motivation of this study is to construct a human-animation interaction experimental setup to understand social interaction. For establishing the relationship between implicit learning and haptic interaction, haptic guidance and disturbance are added to the experimental setups, its effect on implicit learning was revealed using metrics and statistical tools. It has been observed that the resistive haptic interaction positively affects the existence, transfer and permanence of implicit learning.
Cognitive modelling and analysis of joint improvisation modality using the experimental data
How does physical interaction affect predictive behavior in biological movements? In this thesis, the movements of human and mammalian neural network-inspired virtual players are observed with improviser and follower models using the mirror game paradigm joint improvisation modality. The main purpose of this thesis is to show the improvement of motion estimation in humans by using different haptic information scenarios. Using mathematical metrics, higher complexity of tactile interaction between improvisers has enhanced improvisation performance over two suggested set-ups.
Fire detecting robot system with GSM technology
The dramatic increase in forest fires in recent years has highlighted the issue of late detection. Fires not only harm the environment, but they also kill people and destroy property. The fire's rapid expansion makes it almost impossible to control. As a solution, fire robots were developed, and an attempt was made to solve the problem by giving early diagnosis. The goal of this study was to design a robot that detects flames, read the environment temperature and humidity and notify their position. The system incorporates a fire sensor for detection, together with a NO6M GPS module and a SIM800L module for communication.
Hibrit elektrikli araçların sinyalize kavşaklarda optimum eko-sürüş kontrolü
Hareketlilik, insani gelişme döngüsünde her zaman çok önemli bir rol oynamıştır. Neredeyse her çağda, insanlar; insanları uzun mesafelerde mümkün olan en yüksek hızda taşımak için araçlar üretmeye çalışmıştır. Kendinden tahrikli bir "otomobil" vizyonunu gerçeğe dönüştürmek için sıvı yakıtlarla çalışan güvenilir içten yanmalı motorların geliştirilmesi ihtiyacı doğmuştur. (Yunanca: otos = self-ve Latince: mobilis = mobile). Bu tez çalışması, trafik ışıklarına bağlı hibrit araçlar için hız planlaması sorununa odaklanmaktadır. Yoldaki kavşaklarda trafik ışıklarının zamanlamasının belirsizliği göz önünde bulundurulmaktadır. Ekonomik sürüş sorunu, güçlü bir veriye bağlı optimizasyon sorunu olarak formüle edilmiştir. Etkili kırmızı ışık süresi (ERD), sinyalize kavşaklardan tahmini geçen zamanı tanımlamak için rastgele bir değişken olarak formüle edilmiştir. Belirsiz sinyal zamanlamasına göre sağlamlığı dahil etmek için en uygun kontrol problemine eklenen bir rastgele kısıtlaması mevcuttur. Bu da sinyallerle kesişme noktalarından olası geçiş süresini açıklamaktadır. Tipik olarak, bir ERD'nin gerçek olasılık dağılımı bilinmemektedir. Optimizasyon problemini çözmek için dinamik programlama (DP) kullanılmaktadır. Söz konusu sistem, bu sorunu çözmek için büyük ölçüde yapay zekaya güvenmektedir. Sistem hesaplamalar üzerinde kendiliğinden çalışarak en yüksek yakıt ekonomisi derecesine ulaştığınızdan emin olarak yeşil ışık zamanında kavşaklardan geçme süresini tahmin edecektir. Son olarak, simülasyondan sonra, 50-60 % daha düşük yakıt tüketimi ile optimum hız için referans yolları üretmesi beklenmektedir.
Pozisyon verisi ile kontrol edilen altı eksen endüstriyel robot makine besleme uygulaması
Robotik otomasyon projelerinde projenin farklı ürün ve durumlara adapte edilmesi oldukça zaman alır. Ayrıca bu değişiklikler bilinçli kişiler tarafından yapılmaz ise kazalara sebep olmaktadır. Bu tez çalışmasında değişken ürünlere kolay geçiş sağlanması için pozisyon değerlerinin dışarıdan gönderildiği bir robot projesi oluşturulmak istenmiştir. Böylece robot programları, fabrika değil ofis ortamında daha bilinçli kişiler tarafından oluşturulabilecektir. Çalışma için değişken pozisyon değerlerine göre çalışabilecek robot programları ve robotun dışarıdan kontrol edilmesi için gerekli olan alt yapı simülasyon ortamında kurulmuştur. Bu simülasyon Modbus protokolü üzerinden haberleşmeye uygun hale getirilmiştir. C# programlama dili kullanılarak Modbus protokolü üzerinden robota pozisyon değerlerini gönderen ve robotu kontrol eden bir arayüz oluşturulmuştur. Simülasyon ve arayüz programı gerçek dünyaya birebir uygun şekilde birbiri ile haberleştirilmiştir.
Buji ateşlemeli motorlarda benzin alkol karışımlarının kullanımının motor performansına etkisinin teorik incelemesi
Dünya ve ülkemizin enerji sorunu ve küresel ısınmayla ilgili endişeler, araştırmacıları temiz alternatif enerji kaynaklarını araştırmaya yöneltmiştir. Dünya genelinde çok çeşitli alanlarda yaygın şekilde kullanılan kullanılan içten yanmalı motorlar, önemli miktarda enerji tüketen makinelerdir. Bu motorlardan en önemlilerinden birisi bujili ateşlemeli (benzinli) motorlardır. Bujili ateşlemeli motorlarda yakıt olarak kullanılan benzinin, bir kısmının yerine alkol yakıtların kullanılması konusunda çok sayıda araştırma yapılmış ve yapılmaktadır. Çalıştırmalarda, genelikle etanol, methanol, butanol ve propanol alkolleri çeşitli yöntemlerle yakıt olarak kullanılmaktadırlar. Alkoller, bugüne kadar benzinin oktan sayılarını arttırmak için katkı maddesi olarak kullanıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada, özellikle Türkiye'de üretim potansiyeli yüksek olan etanolün (etil alkol) ve diğer alkollerin yüksek oranlarda yakıt olarak kullanılması teorik olarak incelenmiştir. Alkoller, yüksek oksijen içeriklerine sahip olmalarına rağmen benzine çok yakın yanma ve tutuşma özelliklerine sahiptirler. Daha verimli yanma, daha az hava kirliliği yaparlar. Bu da zararlı motor emisyonlarının azalmasına neden olmaktadır. Etanol, metanol, bütanol ve propanol alkollerin benzinle çeşitli oranlarda ve farklı saflıklarda (%100, 90, 80) karışımlarının motor hava tüketim miktarları üzerine etkileri ve diğer yakıtsal özelliklerin değişimlerin üzerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, bu değişimlerin motor verimi, fren torku, fren gücü, yakıt tüketimi (FC), özgül yakıt tüketimi (bsfc) gibi parametrelere etkileri ile egzos emisyon özelliklerine (COx, NOx) olabilecek etkileri teorik olarak incelenmeye çalışılmıştır. Benzine çeşitli alkollerin karıştırılması veya farklı yöntemlerle (ikili yakıt sistemleri gibi) benzin ile birlikte yakıt olarak kullanılması, motor performans değerlerinde, örneğin; torkunda azalma, yakıt ve özgül yakıt tüketiminde artma, motor veriminde oktan sayısının artışı paralelinde kısmen artma olabileceği yapılan teorik ve uygulamalı çalışmalardan anlaşılmaktadır. Benzinli motorlar, yol ve yük durumuna göre bilinen oranlarda zengin ve fakir hava/yakıt oranlarında çalıştırılmaktadır. Bu oran yaklaşık 0,85 – 1,2 arasında değişmektedir. Benzine çeşitli oranlarda ve saflıklarda alkol ilave edildiğinde, hem yakıtın yakıtsal özellikleri değişecek, hem de yakıtın yanması için gerekli hava miktarları değişecektir. Bu değişim miktarları teorik hesaplar ile belirlenmeye çalışılmıştır. Değişen bu yakı özellikleri, motor hava ve yakıt sistemlerinde bazı değişiklikleri ve yeni tasarımları da gündeme getirecektir. Motorlarda, benzinle birlikte kullanılacak farklı oran ve saflıktaki alkollerin motor parametreleri ve egzoz emisyonları üzerine olacak etkileri tahmin edilmeye çalışılmış, yapılan uygulamalı çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, alkollerin kullanımı ile azalan hava miktarları teorik olarak belirlenmiştir. Benzine alkol (etanol, methanol, butanol ve propanol) ilavesiyle, motorun fren ısıl veriminde ve fren özgül yakıt tüketiminde artış, karbon monoksit (CO) ve nitrojen oksitlerin (NOx) emisyonunda bir azalma olduğunu görülmüştür.
6 serbestlik derecesine sahip sistemin yazılımsal ve donanımsal olarak optimizasyonu
Paralel mekanizmalar, günümüzde askeri, cerrahi ve endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Paralel mekanizmalı sistemler, genel itibari ile en az iki çalışma uzayı üzerinde bulunan rijit cisimlerin belirlenmiş koordinat merkezleri arasında çalışan kinematik zincirlerdir. Örnek olarak, Stewart Platform Mekanizmasının (SPM) 6 serbestlik derecesi bulunmaktadır. Stewart Platform Mekanizmaları genellikle sabit alt plaka ve hareketli üst plaka arasında değiştirilebilir uzunlukta kolları içeren yapılardır. Bu çalışmada, kol uzunluklarını ve kolların bağlantı noktaları arasındaki mesafeyi değiştirerek sistemi farklı çalışma uzaylarında hareket ettirebilecek bir modele dayalı yazılımsal prototip oluşturulmuş ve çalışma uzayı incelenmiştir. Tez çalışmasında prototipi geliştirilen 3B modelin platform hareketlerine göre, piston hareketlerinin pozisyonları ters kinematik yöntemler kullanılarak hesaplanmıştır. Ters kinematik yöntemler, bir sistemdeki son işleyicinin konumunu ve sistemdeki eyleyicilerin bu konuma göre pozisyonlarını hesaplayan, başlangıç koşullarını bulmaya yarayan bir yöntemdir. Bu hesaplamalar sonucunda, masaüstü GUI uygulaması (Java programlama dilinde yazılmış bir arayüz uygulaması) kullanılarak bir görsel simülasyon oluşturulmuştur. Oluşturulan yazılım ile istenilen parametrelerde ayarlanan SPM için nokta bulutu metodu kullanılarak çalışma uzayı analizi yapılmıştır. Ayrıca oluşturulan yazılım istenilen açısal ve doğrusal hareketleri arayüz üzerinden kontrol etmeye olanak tanır. Bu simülasyonun JAVA programlama dilinde oluşturulmasında JZY3D adlı bir kütüphane kullanılmıştır. Bu kütüphane, 3B grafikler oluşturmaya ve bu grafikleri görselleştirmeye yardımcı olan bir araçtır. Bu çalışmada stewart platform mekanizmasının tasarım parametrelerindeki değişikliklerin çalışma uzayı şekli ve hacmine olan etkisi nokta bulutu yöntemi kullanılarak incelenmiş. Örneklem olarak alınan platform tasarım parametleri simülasyon yazılımına girdi olarak verilmiş ve nokta bulutu oluşturulmuştur. Tez çalışma içerisinde görsel ve sayısal sonuçlar alınmıştır.
Evertör ve invertör kas disfonksiyonunda kullanılmak üzere tasarlanmış ayak egzersiz aparatının mevcut özelliklerinin değerlendirilmesi ve geliştirilmesi
Doğuştan çarpık ayak deformitesi – Clubfoot – tüm dünyada en sık karşılaşılan ayak deformitelerinden biridir. Bu hastalıkta görülen ayaktaki şekil bozukluğu güncel tedavi yöntemleri ile bir şekilde düzeltilse de birçok hastada zamanla ayak evertör kas zayıflığına bağlı olarak yan basarak yürüme – dinamik supinasyon – sorunu ortaya çıkmaktadır. Günümüzde çocuklarda ayak evertör kaslarını güçlendirecek etkili bir fizik tedavi ya da egzersiz yöntemi bulunmamaktadır ve cerrahi tedavilere ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle çocukların doğru ve etkili bir biçimde egzersizleri yapamaması ve ameliyat sonrasında yeniden nüksetmesi söz konusudur. Bu nedenlerle bu kasların güçlendirilmesi ve gerekli egzersizlerin doğru ve etkili bir biçimde yapılabilmesi için farklı ve etkin yaklaşımların geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu konu paralelinde, tez çalışmamızda, Doç. Dr. Osman Nuri Özyalvaç tarafından yürütülen TEYDEB 1507 Programı, 7201279 sayılı proje kapsamında üretilmiş olan prototip ayak egzersiz aparatı (Pedped1) üzerinde ilave çalışmalar sürdürülmüştür. Bu kapsamda geliştirilen aparat detaylı şekilde incelenmiş ve evertör kas güçlendirmesinde daha etkin bir şekilde kullanılması için çalışmalar yapılmıştır. Ek biyomedikal cihaz tasarımı yapılmış ve mekatronik yaklaşımlar uygulanarak üretilen aparatın daha etkin kullanılacak şekilde geliştirilmesine çalışılmıştır. Tez çalışmasının ilk basamağında, aparatın kullanılması sırasında yaşanan sorunlar tespit edilmiştir. Bu sorunları gidermek ve aparatı daha etkin bir şekilde kullanılacak duruma getirmek için, çalışmalarımız sırasında (1) prototipin mekanik tasarımı ele alınmış, serbestlik derecesi reel ve dijital ortamda hesaplanmış, (2) prototipin imalatında kullanılan malzemeler incelenmiş ve 3 boyutlu (3B) yazıcı ile üretilmesi için uygun bir malzeme çeşidi belirlenmiş, (3) kumanda tasarımı ve kablosuz bağlantısı kontrol edilmiş ve son olarak (4) prototipe dair veriler değerlendirilerek optimum tasarım Pedped2 3B yazıcı ile üretilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; (1) prototipin serbestlik derecesi 27.4 iken tasarlanan yeni aparatta bu değerler 31.8 olmuştur, (2) 3B yazıcı ile üretilmesi için Tough PLA malzemesi uygun görülmüş, böylece hafif, kullanımı ve üretimi kolay bir aparat elde edilmiştir, (3) kumanda tasarımı, kablosuz bağlantı için bluetooth bağlantıları incelenmiştir, (4) klinik kullanıma uygun olacak şekilde bu yeni tasarımın kullanımı ve üretimi kolay, hafif gibi özelliklerinin öne çıktığı belirlenmiştir, (5) son olarak ise yeni tasarımın daha iyi bir performans gösterebilmesi için ağırlık merkezinin dağıtılarak boyutunun optimize edilmesine yönelik çalışmalara ağırlık verilmesinin uygun olacağına kanaat getirilmiştir. Çalışmamızda ilk kez olarak evertör ve invertör kas disfonksiyonu için kullanılabilecek ortopedik bir aparatın geliştirilmesine yönelik tasarımsal ve mekatronik bir yaklaşım ortaya konmuştur. Ayrıca bu çalışmada elde edilen sonuçlar TÜBİTAK tarafından yayınlanan Ulusal Bilim ve Teknoloji Politikaları 2003 – 2023 Strateji Belgesinde belirtildiği üzere "sağlık alanında, ülke sınırları içinde yaşayan herkese, her yerde ve her zaman, çağdaş teknolojiyle donatılmış, yaşam bilimleri alanındaki yeniliklere uyum yeteneğine sahip, yüksek nitelikli, ekonomik sağlık hizmetleri sağlamak; yaşam bilimleri ve biyoteknoloji alanlarında yetkinlik kazanarak, yüksek teknolojili tedavi sistemlerini ve bu amaçla kullanılan malzeme ve cihazları geliştirmek ve üretmek" amacına da katkı sağlamıştır.
Makine öğrenmesi yöntemiyle yenilenebilir güneş enerjisi üretiminin meteorolojik veriler kullanılarak tahmin analizi
Güneş enerji santralleri, temiz ve sürdürülebilir enerji taleplerini karşılama konusunda önemli bir rol oynar. Ancak değişken hava koşulları, mevsimsel etkiler ve benzeri faktörler, fazla üretilen enerjinin depolanması veya eksik enerjiden kaynaklanan maliyetlerle sonuçlanabilir. Bu durumlar, güneş enerjisi üretiminde verimsizliklere yol açabilir. Güneş enerjisi verilerinin meteoroloji verileri ile birleştirilmesi, makine öğrenmesi teknikleriyle güneş enerjisi üretimini tahmin etmek, sistem verimliliğini artırmak ve daha sürdürülebilir enerji stratejileri geliştirmek için önemli bir kaynak sunar. Bu çalışmanın temel amacı, enerji sektöründe verimliliği artırmak ve enerji üretimini optimize etmek için güneş enerji panellerinden elde edilen enerji ile meteorolojik verileri kullanarak makine öğrenmesi yöntemleriyle, Rastgele Orman, Karar Ağaçları, K-En Yakın Komşu, Çoklu Doğrusal Regresyon, Ridge Regresyon, Lasso Regresyon, Doğrusal Regresyon, tahminler yapmaktır. Ayrıca, kullanılan makine öğrenmesi yöntemlerinin sonuçlarını değerlendirmek için R2, MSE, RMSE, MAE hata performans analizleri kullanılmıştır. Bu çalışma, mevcut modellerin elde ettiği sonuçları değerlendirerek başarılarını karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Rastgele Orman Algoritması, en yüksek R2 puanı olan 0.968420, en düşük MSE değeri olan 0.000764 ve en düşük MAE değeri olan 0.012567 ulaşarak en başarılı algoritma olarak öne çıkmaktadır. İkinci sırada ise Karar Ağaçları algoritması gelmektedir. Diğer algoritmalar başarısı sırasına göre şu şekildedir; Çoklu Doğrusal Regresyon, K-En Yakın Komşu, Ridge Regresyon, Lasso Regresyon ve Doğrusal Regresyon. Bu sonuçlar, çalışmanın temel bulgularını yansıtmaktadır.
Gripper mekanizmalı hexacopter yapısındaki döner kanat insansız hava aracının tasarımı ve incelenmesi
İnsansız hava araçları günümüzde askeri, tarım ve zirai, kargolama, haritalama ve fotoğrafçılık gibi alanlarda kullanılmaktadır. Bu alanlarda kullanılan hava araçları kumandalı ya da otonom bir şekilde hareket etmektedir. Bu tez çalışmasında özgün bir tasarım yapılarak hexacopter yapısında döner kanat insansız hava aracı 3B CAD programı olan Solidworks üzerinde tasarlanmıştır. Tasarım bittikten sonra ANSYS programı kullanılarak statik analiz kısmında deformasyon analizi, gerilme ve gerinim analizleri yapılmıştır. Analizlerden ve gerçek uçuş testlerinden elde edilen sonuçlar çerçevesinde tasarım da revizyon yapılıp imalatına başlanmıştır. Hexacopterin mekanik montajı için gerekli olan kanat, gövde ve iniş sistemini oluşturan parçalar hafif, mukavemeti ve korozyon dayanımı yüksek olan karbon fiber plaka ile karbon fiber borulardan imal edilmiştir. Elektronik ekipmanların ve imal edilen parçaların birleştirilmesi için gerekli olan parçalar 3B yazıcıdan basılmıştır. Gövde yapısını oluşturan alt ve üst gövde parçalarının birleştirilmesi için taşıyıcı parça olarak 304 kalite paslanmaz çelik malzemeden imal edilen 6 adet mil kullanılmıştır. Mekanik parçalar ile paralel olarak elektronik parçaların da montajı yapılmıştır. Oluşturulan bu sistemlerin birleştirilmesinde ağırlık merkezi göz önünde bulundurularak hava aracının montajına özen gösterilmiştir. Bu bütünleşik sistemin uçabilmesi için uçuş kontrolcüsü olarak Pixhawk 2.4.8 kullanılmıştır. Uçuş kontrolcüsü üzerinden motor, ESC (Electronic Speed Controller, Elektronik Hız Kontrolcüsü) kalibrasyonları, uçuş kontrolcüsünün kalibrasyonu ve GPS (Global Positioning System, Küresel Konumlama Sistemi) kalibrasyonu yapılmıştır. Uçuş kontrolcüsü üzerinden uçuş için gerekli modların ayarları yapılmıştır. Bu ayarların ardından uçuş testleri için gerekli hazırlıklar yapılıp uçuş testleri ve gerekli optimizasyonlar yapılmıştır. Özgün olarak tasarlanmış olan hexacopter yapısındaki döner kanat insansız hava aracına entegre edilen tutucu sistem daha çok bilinen ismiyle gripper mekanizması hava aracına takılmadan önce dışarıda montajı yapılıp entegre edilmiştir. Bu işlemden sonra gripper mekanizması üzerindeki servo motorun pin kablosunun uçuş kontrolcüsüne bağlantısı yapılmıştır. Uçuş kontrolcüsü üzerinden kumanda üzerinde bulunan switchlerden birine ataması yapılarak gripper mekanizmasının kontrolü kumanda ile sağlanmıştır. Gripper mekanizması entegre edildikten sonra da uçuş testleri yapılıp iyileştirmeler üzerinde de durulmuştur. Anahtar Kelimeler: Özgün tasarım, Analiz, 3B yazıcı, Hexacopter, Gripper mekanizması, Karbon fiber, PLA
PLC ve SCADA entegrasyonu ile ping tabanlı endüstriyel cihaz ve makine durum izleme sistemi
Bu tez çalışmasında, endüstriyel tesislerde bulunan cihaz ve makinelerin çalışma durumlarının canlı olarak izlenmesi için ping teknolojisi kullanılarak yeni bir sistem geliştirilmiştir. Sistem, Python programlama dili kullanılarak oluşturulan bir yazılımla devreye alınmıştır. Böylece cihazların ve makinelerin, ağdaki IP adreslerine düzenli aralıklarla ping atılarak, aktif veya pasif durumda oldukları belirlenebilmektedir. Başarılı ping sonuçlarında, tesisin bağlı olduğu PLC (Programmable Logic Controller) üzerindeki belirli veri bloklarındaki adresler setlenirken, başarısız sonuçlarda ise bu adresler resetlenir. Bu bilgiler, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sistemi aracılığıyla operatörlere panelde yansıtılır ve herhangi bir arıza veya durma durumunda anında müdahale imkanı sağlar. Bu proje, endüstriyel otomasyonda makine ve diğer cihazları izleme süreçlerinin etkili bir şekilde gerçekleşmesini sağlayarak, üretim süreçlerinde verimliliği ve enerji tasarrufunu artırmayı hedeflemektedir. Geliştirilen sistem, ağ altyapısı olan herhangi bir tesiste uygulanabilir olup, bakım ve onarım süreçlerini hızlandırarak arıza kaynaklı üretim kayıplarını minimum seviyeye indirmeyi amaçlamaktadır. Bu sistem, mevcut yöntemlere göre daha düşük maliyetle kurulum ve kullanım imkânı sunar. Bu çalışmada, sistemin tasarım ve geliştirme süreçleri detaylı bir şekilde ele alınmış ve sahada uygulanmıştır. Ayrıca sistem performansı çeşitli testlerle değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, oluşturulan bu sistemin endüstriyel ortamlarda cihaz ve makine durumlarının izlenmesi konusuna önemli bir katkı sunduğunu göstermektedir.
Pasif ve aktif süspansiyon sistemlerinin farklı araç hızlarına ve sönüm katsayılarına bağlı olarak karşılaştırılması
Aktif süspansiyon sistemleri, otomotiv endüstrisinde konfor ve yol tutuş performansını aracın yol ve yük şartlarına göre optimize etmek için geliştirilen yenilikçi teknolojilerden biridir. Geleneksel pasif süspansiyonlara göre daha karmaşık olan bu sistemlerin tasarımı ve analizleri önemli bir mühendislik çalışması gerektirir. Aktif süspansiyon sistemlerinin bilgisayar ortamında analizi, modern mühendislik yazılımları ve simülasyon teknikleri ile gerçekleştirilmektedir. MATLAB/Simulink gibi yazılımlar, sistem modellerinin oluşturulması, kontrol algoritmalarının tasarımı ve performans ölçümü için yaygın olarak kullanılır. Çeyrek taşıt modeli, aktif süspansiyon sistemlerinin analizi için en yaygın tercih edilen matematiksel modellerden biridir. Bilgisayar ortamında analizin temel amacı, sistemin kararlılığını ve sürüş konforunu optimize etmektir. Aktif süpansiyon sistemlerinde, PID kontrol algoritması kullanılmıştır. Bu algoritmalar, yol yüzeyi şartlarına ve aracın hareketine hızlı bir şekilde tepki veren kontrol sinyallerini üretir. Bu çalışmada, MATLAB Simulink kullanılarak farklı araç hızları (5 km/h, 25 km/h, 55 km/h) ve farklı sönüm katsayıları altında pasif ve PID kontrollü aktif süspansiyon sistemleri karşılaştırılmıştır. Çeyrek taşıt modeli temel alınarak yapılan simülasyonlarda, pasif süspansiyon sisteminin belirli hız ve sönüm katsayılarında optimum performans gösterdiği, ancak aktif süspansiyon sisteminin daha geniş bir hız aralığında, gövde yer değiştirmesi ve ivmelenme açısından üstün olduğu gözlemlenmiştir. PID kontrollü sistemin, yol bozukluklarına daha da hızlı tepki vererek titreşimleri azalttığı ve sürüş konforunu artırdığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, aktif süspansiyonun enerji tüketimi ve maliyet açısından değerlendirilmesi gerektiği vurgulanmıştır.