3.928
Arşivlenen Tez
3
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
To design a medical device to evaluate the dehydration of children patients using the Pleth variability index
The main objective of this thesis to design, a medical device to evaluate dehydration of patients using Plath variability index. Which is a measurement that provides and indicates the volume of central extracellular fluid in mechanically ventilated patients after induction of anesthesia. In extracellular fluid volume Pleth variability index has considered as a useful, noninvasive indicator of continuous fluid responsiveness.. Using correlation analysis and receiver operating characteristic curves, we sought a correlation between PVI and the initial distribution volume of glucose. Accurate estimation of intravascular volume is very important for anesthesiologists to maintain the stability of the cardiovascular system during anesthesia, especially for unstable or hypovolemic patients. Changes in heart rate, blood pressure, and central venous pressure are still most commonly use to assess the blood circulation status, but these indices have been shown to be insufficient for guiding fluid management, owing to their poor correlation with fluid responsiveness. The pleth variability index, which we derived from respiratory variations in the peripheral perfusion index, provides clinicians with a numerical value obtained noninvasively, automatically, and continuously. Keywords: Pleth Variability Index, Perfusion Index, Dehydration
Dağınık parametreli hat modelinin durum-uzayı modellenmesi ve analizi
Güç sistemlerinin güvenilirliği, sürekliliği ve kararlılığı açısından geçici rejim olaylarının doğru bir şekilde analiz edilmesi büyük önem arz etmektedir. Özellikle atmosferik kökenli darbeler, ani yük değişimleri, kısa devreler ve anahtarlama işlemleri gibi zamana bağlı hızlı değişen olaylar, sistem elemanlarında yüksek gerilim ve akım oluşturarak hem izolasyon sistemini zorlamakta hem de güç kalitesini olumsuz etkilemektedir. Bu tez çalışmasında, tek fazlı bir iletim hattının çeşitli geçici rejim analizleri yapılmıştır. İletim hattına güç transformatörü bağlıyken hatta anahtarlama durumu, yüklü iletim hattının yıldırım darbesine maruz kalması, hat sonuna güç transformatörü bağlıyken iletim hattının yıldırım darbesine maruz kalması, iletim hattındaki anahtarlamadan sonra arıza oluşması ve yıldırım darbesinden sonra arıza oluşması gibi durumlar ele alınmıştır. Geçici rejim çalışmalarında, dağınık parametreli iletim hattı, Heidler yıldırım modeli ve disk tipi sargı yapısına sahip güç transformatörü kullanılmıştır. Tüm modellerin geçici rejim analizi durum-uzayı yöntemiyle yapılmıştır. İndüktör akımları ve kapasitör gerilimleri durum değişkeni olarak seçilmiş ve durum denklemlerinin çözümü için trapezoidal entegrasyon yöntemi kullanılmıştır. Durum-uzayı yönteminde kullanılan eşdeğer devre ATP-EMTP'de çizilmiş ve simülasyonları yapılmıştır. Her iki yöntemin sonuçları karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçların birbirini destekler nitelikte olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada, arıza direnci, topraklama direnci ve adım aralığının değerleri değiştirilerek gerilim dağılımı, dalga formları ve maksimum gerilim seviyeleri üzerindeki etkileri detaylı şekilde analiz edilmiştir. Önerilen yöntem, geçici rejim esnasında iletim hattının ve transformatör sargılarının gerilim-akım karakteristiklerini etkili bir biçimde modellemektedir. Durum-uzayı yaklaşımının, güç sistemlerinde geçici rejim analizine yönelik uygulanabilir bir seçenek olduğu ve koruma cihazları ile sargı izolasyonu tasarımına katkı sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Kesir dereceli devrelerin FPGA ile gerçekleştirilmesi
Kesir dereceli hesaplama (fractional calculus), geleneksel tam sayılı hesaplamaya kıyasla fiziksel ve biyolojik sistemlerin dinamiklerini daha yüksek doğrulukla ve daha geniş bir hafıza etkisiyle modelleme yeteneği sayesinde, son yıllarda mühendislik ve bilim dünyasında giderek artan bir önem kazanmaktadır. Bu sistemlerin temel yapı taşları olan kesir dereceli elemanlar (fraktanslar), teorik olarak üstün performans ve tasarım esnekliği sunsa da pratik donanım gerçeklemeleri ciddi zorluklar barındırmaktadır. Bu tez çalışmasının temel amacı, kesir dereceli devrelerin ve sistemlerin, transfer fonksiyonlarını optimize ettikten sonra modern Sayısal Sinyal İşleme (DSP) teknikleri kullanılarak Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) üzerinde yüksek performanslı, kararlı ve esnek bir şekilde gerçekleştirilmesini araştırmaktır. Çalışma kapsamında ilk olarak, kesir dereceli integral ve türev operatörünü (𝑠𝛼) modellemek için kullanılan modifiye edilmiş kararlılık sınır eğrisi (MSBL), Oustaloup ve Matsuda gibi sürekli kesir açılımı (CFE) tabanlı sayısal yaklaşım yöntemleri incelenmiştir. Literatürdeki standart yaklaşımların sınırlılıklarını aşmak ve modelleme hatasını minimize etmek adına, bu yöntemlerle elde edilen transfer fonksiyonlarının katsayıları, optimizasyon algoritmaları (Parçacık Sürü Optimizasyonu, fmincon, fgoalattain vb.) kullanılarak optimize edilmiştir. Yapılan optimizasyon çalışmalarıyla, sistemin hem zaman bölgesi hem de frekans bölgesi performansları, ideal teorik cevaba en yakın olacak şekilde iyileştirilmiştir. Optimize edilen ayrık zamanlı modellerin doğruluğu MATLAB/Simulink ortamında kapsamlı simülasyonlarla test edildikten sonra, en uygun model Donanım Tanımlama Dili (Verilog) kullanılarak RTL seviyesinde tasarlanmış ve FPGA platformuna aktarılmıştır. Örnek bir kesir dereceli filtre devresi üzerinde yapılan donanım testlerinde, FPGA tabanlı gerçeklemeden elde edilen sonuçların teorik hesaplamalar ve simülasyon verileriyle yüksek oranda örtüştüğü görülmüştür. Bu çalışma, kesir dereceli sistemlerin esnek, yeniden programlanabilir ve paralel işlem yeteneği yüksek olan FPGA platformları üzerindeki uygulanabilirliğini kanıtlamakta; kontrol teorisi, sinyal işleme, biyomedikal mühendisliği ve kaotik sistemler gibi alanlardaki pratik uygulamalar için etkin bir yol haritası sunmaktadır.
Markerless augmented reality applications
Augmented Reality (AR) is the process of adding virtual computer generated information on view of a physical real-world environment in real-time. AR, which allows adding 3-dimensional models, animations, videos and various virtual materials which are generated in computer environment to be positioned on desired targets in the real world, allows for enabling and enriching the real world more functional and beneficial. In this thesis explains how AR technologies work, expresses and explains fields of application and gives a summary from history to present time and also presents a real-life demonstration of Mobile device-based AR. Thesis presents contributions for design and development of a fully working Markerless Augmented Reality Application that works on Android Mobile devices. For this purpose, were studied on several computer vision techniques such feature extraction-detection, SURF (Speeded Up Robust Features), Markerless tracking (Natural feature tracking) by using OpenCV Computer Vision library. As well as, were done 3D modelling, texturing, shading etc. by using OpenGL (Open Graphics Library) and also creating Wavefront OBJ 3D model files via Blender 3D. Finally in this thesis, several applications are presented that make use of these methods which is mentioned above. Firstly camera calibration, pose tracking and marker based augmented reality applications were worked for understanding augmented reality idea, then a markerless augmented reality application were developed on android mobile device by using Vuforia SDK for target tracking part of algorithm. Keywords: Augmented Reality, Computer Vision, Mobile Devices, Android Software Interface, SURF
Design and realization of ald grown AL2O3 waveguides for applications in silicon based photonics
In this thesis, design and realization of Atomic Layer Deposition (ALD) grown Al2O3 waveguides application in silicon based photonics has been considered. Al2O3 was grown using ALD technique. Different samples were grown using different growth recipes and optimal growth parameters were determined for active and passive optical waveguides. Ellipsometer was used to determine of sample thicknesses and refractive index. X-ray Diffraction (XRD) was used in order to confirm the amorphous structure of the grown samples. Moreover, complementary approach to determine the bond structures in the layers was implemented using both Micro-Raman and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to determine the percentages of constituting elements in the Al2O3 layers. After the characterization process, ridge type single mode polarization independent optical waveguides were designed using beam propagation method. Finally, Al2O3-based planar waveguide was realized and optical propagation had been demonstrated.
Nonlinear data modeling methods for multidimensional signal analysis
In this dissertation, various novel stochastic and deterministic nonlinear data models are proposed for the analysis of the discrete signals that are defined in multidimensional spaces. The purpose of choosing the multidimensional space is to analyze the data according to multiparameters at the same time. The reason of analysing nonlinear methods is their compatibility with chaotic and nonlinear behaviour of the data which are measured for natural events and in this thesis natural events are taken as case study. The comparison of stochastic and deterministic methods gives the opportunity to choose the most suitable model for the data of handled problem. As stochastic models, one and multidimensional versions of Mycielski method and different versions of Markov Chain Models are proposed. As determinsitic models, multidimensional polynoms, multidimensional splines, multidimensional Empirical Mode Decomposition and Wavelets are chosen. In addition a Markovian error tuning model is designed as an infrastructure to test these models, which is inspired from time varying and time invariant versions of the Hidden Markov Model. These comparative works try to reveals the phenomenon underlies the natural events as wind speed, solar radiation, temperature which are taken as case study in this work.
Presence detection and tdoa estimation of spread spectrum signals using sensor array
In this thesis, the presence detection and time di fference of arrival (TDOA) estimation of direct-sequence spread spectrum signals (DS-SS) in low signal to noise ratio (SNR) using the sensor array are considered. Two different methods are proposed for the presence detection of both the long and short code DS-SS signals. The fi rst proposed method is based on the phase linearity of the cross channel terms of the spatial covariance (R) matrices. The second detection method uses the eigenvalue ratios of the R matrices which is a known approach in literature. But to our knowledge this approach is firstly applied to long code DS-SS signals in this thesis. In addition, a new sample R matrix estimation technique, which is called as block of consecutive frequency bins (BCFB), is proposed. It is also shown that using the R matrix of the proposed BCFB method improves the detection performance especially in low SNR. In the second part of the thesis, TDOA of the received signals is also estimated using only the phase slope of the estimated R matrices in the first proposed detection method. In this way, by using the proposed presence detection method, it is also possible to estimate the TDOA between the sensors. In simulations, it is shown that the proposed TDOA estimators performance is effi cient in low SNR and it attains to the Cramer Rao Lower Bound (CRLB).
Radar vericilerinin kimliklendirilmesi için yeni metotlar
In this thesis new methods are introduced for radar emitter identification. Radar emitter identification is the process of identifying surrounding threat emitters in electronic warfare environments. A method is developed for deinterleaving of radar pulse sequences. For this purpose, first clustering performances of two self-organizing neural networks, namely SOM and Fuzzy ART are evaluated. Then, a pulse amplitude tracking algorithm is proposed for dynamically varying signal environments wherein radar parameters can change abruptly. Simulation results show that the proposed algorithm can successfully deinterleave radar emitters that have agile pulse parameters. Another method is developed for the recognition of pulse repetition interval modulation patterns. The method is based upon new features extracted from multiresolution wavelet decompositions of different types of pulse repetition interval modulation sequences. Simulation results show that recognition performance of the proposed features outperform conventional histogram based methods in both accuracy and computation time.
Design and implementation of a UDP/IP offload engine
Network packet processing in high data rates has become a major problem especially for the processors. Fortunately, this thesis offers a solution to this problem by means of an IP core that provides the hardware acceleration of UDP/IP protocol stack together with few other network protocols. Furthermore, the IP core is equipped with PCI Express (PCIe) interface so as to communicate with applications running on PC. Consequently, a processor core deals with only the data processing, while the IP core takes care of the packet processing as per the protocol. The design and implementation of the IP core are verified and tested on a Xilinx XUVP5-LX110T board. Moreover, its area utilization and supported features are compared against several competitive designs from the literature. According to these results, the proposed IP core is proved to be a usefull one for those applications that require a hardware-accelerated network protocol stack for data communication.
Grid matching in compressive sensing
Sparse signal recovery from compressive measurements assumes a grid of possible support points from which to estimate the signal support set. However, reconstruction of high measurement resolution waveforms is very sensitive to small grid offsets and assuming a fixed grid may result to information loss. On the other hand, identifying sparse elements over a very fine grid to minimize information loss is computationally prohibitive. In this work grid matching is performed via a computationally efficient multi-stage Monte Carlo sampling approach. The multi-stage sampling method identifies sparse signal elements and chooses the appropriate grid using information from compressively acquired measurements and any prior information on the signal structure. The effectiveness of the method in reconstructing high resolution waveforms, after compressive acquisition, is demonstrated via simulation study.
Zaman gecikmeli sistemlerin merkezi olmayan denetimi
In this thesis, decentralized controller design for time-delay systems is considered. A necessary and sufficient condition, in terms of decentralized fixed modes, for stabilizability of linear time-invariant (LTI) time-delay systems by LTI time-delay controllers is given. Also, it is presented that a LTI time-delay system can be stabilized by a LTI decentralized time-delay controller if and only if it can be stabilized by a LTI decentralized finite-dimensional controller. This condition extends a previously known fact for centralized control to decentralized control. Although stabilizability problem is considered in a large perspective which includes neutral and retarded systems with commensurate- and incommensurate-time-delays, decentralized controller design problem is considered only for retarded commensurate-time-delay systems. At first, to be used as a centralized controller design algorithm, the continuous pole assignment algorithm is extended to design dynamic output feedback controllers. Then, based on the decentralized pole placement algorithm, two decentralized controller design algorithms are proposed. One of these algorithms is a dynamic output feedback and the other algorithm is an observer based state vector feedback design algorithm.
Efficient hardware architectures for cryptographic algorithms used in computer and communication systems
Modern cryptography is an important discipline, which involves the disciplines of mathematics, electrical engineering and computer science, that provides the primitives of security services to information systems. Today, more important is how the fundamentals of cryptography are implemented and used. They involve significantly a series of computationally complex mathematical transformations and suffer from computational efficiency problems. Improving the security levels in computer and communication systems involves huge multiplications or performing the algorithm with longer key that might be a hundred digits long or longer, which make the computational complexity worse. In this dissertation, diverse efficient hardware architectures are proposed for a set of cryptographic algorithms, which are necessary to provide security functions to those systems, in order to overcome the computational efficiency challenges. Through the proposed design techniques, which accommodate resource sharing, efficient memory access scheme and tight scheduling, novel compact coprocessors are developed for many kinds of ciphers in symmetric and asymmetric cryptography. The proposed coprocessors focus on finding better trade-off between cost and performance and overcome the challenges introduced by the growing system needs. The proposed architectures are analyzed and compared based on hardware performance metrics consisting of area, frequency and throughput measures. The experimental results and comparisons show that the methods require very low-area with adequate throughput values for many applications. They also reveal a deeper understanding of the computational efficiency of studied cryptographic algorithms. Designing efficient hardware architectures for those algorithms solves the efficiency issues and reveals the parallelism behind the algorithm.
A line detection based fiducial marker detection algorithm
Fiducial markers are artificial reference objects placed on the scene to create correspondances between the real world and computers' interpretations of the real world. Computer vision applications can utilize a prori knowledge about the model of the fiducial marker to estimate the camera's pose relative to the fiducial marker. Camera pose is used in many applications such as augmented reality, human-computer interaction, industrial applications, navigation and so forth. The quality of the pose estimation offered by the fiducial marker implementation is critical in how accurate these applications perform. The objective of this dissertation is to design a novel fiducial marker system. Firstly, existing fiducial marker systems are investigated to explore proposed solutions to commonly encountered problems. Following that, major performance criteria for fiducial marker systems are determined. Design decisions that should be taken to improve each of these criteria, and tradeoffs these decisions introduce are investigated. A new fiducial marker system, EDMarkers, is proposed according to the collected knowledge about viable design decisions. Finally, the proposed marker system is evaluated using the aforementioned performance criteria.
Modeling and simulating of a wind energy system with static transfer switch using pscad program
In this thesis, classical power system stability, changes and challenges in the power system with installation of wind energy sources are given. An electromagnetic transient model of a system is composed by wind turbine system (WTS) and static transfer switch (STS). This system presents a technical review of power quality problems associated with the renewable based distributed generation systems and how STS plays an important role in power quality improvement. The highly developed graphic facilities available in PSCAD/EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transient including DC) were used to conduct all aspects of model implementation and to carry out extensive simulation studies. Recently, wind energy has attracted special interest because it is seen as a positive alternative to fossil fuels and many wind power stations are in service throughout the world. The output power of wind turbines fluctuates due to variations of wind speed. These power fluctuations cause frequency deviations, power outage and other power quality problem. In this thesis, a wind turbine system and grid system are connected with Static Transfer Switch and this system is developed by using PSCAD/EMTDC which contains powerful tools for the wind turbine simulation. A thyristor based STS provides a continuous supply for load with fast transfer between wind turbine system and grid system. The aim of the designed system is to improve the power continuity and power quality. A simulation model of wind turbine system and STS were developed, respectively and they were combined with simulation tool of PSCAD/EMTDC.
Detection of induction motor faults using vibration, current and acoustic data
Early diagnostics of incipient faults in induction motors is an important aspect of preventive maintenance strategies. In this thesis, frequently encountered induction motor fault types are detected and classified using stator current, vibration and acoustic data. Current, vibration and acoustic that data are acquired from the experiments realized under different loading conditions of induction motors on which different fault types created synthetically are used for feature extraction by means of different signal processing techniques including Wavelet Packet Decomposition, 2D Wavelet Transform and Local Binary Patterns. Conversion of one-dimensional data signals into two-dimensional grayscale images whose sizes are arranged due to their autocorrelation value provide the opportunity of utilization of texture based methods for feature extraction. Novel feature vectors are proposed for fault classification and their performances are tested with Neural Network and Bayesian based classifiers. Besides, a remarkable benchmark database is constructed consisting of stator current, vibration and acoustic data acquired under many operating conditions. This database is expected to be used as medium for future works of fault diagnosis related to preventive maintenance strategies of the induction motors.
Stabilization of time-delay systems by nonconvex optimization techniques
In this thesis, both centralized and decentralized controller design for linear time-invariant time-delay systems is considered. The main objective is to design a controller which strongly stabilizes the given time-delay system. In this respect, the centralized controller design method, which uses nonsmooth and nonconvex optimization based fixed-order controller design approach, is introduced. Regarding the nonconvexity, an initialization procedure is proposed as a novel contribution of this thesis. Then, the centralized controller design algorithm, which uses this initialization procedure and applies nonsmooth optimization algorithms, is given. After that, considering the recently developed stabilizability conditions of decentralized time-delay systems, a decentralized controller design algorithm, based on decentralized pole assignment algorithm, is proposed. Also, a new MATLAB based software package, named as DCD-TDS, is introduced. Finally, by using DCD-TDS, the design methods are applied to numerical examples.
Spectral graph based image denoising methods
Some of the spectral graph based image denoising methods are reviewed and a Wiener filtering scheme in graph Fourier domain is proposed for improving image denoising performance achieved by these methods. The proposed Wiener fi lter is estimated by using graph Fourier coeffi cients of the noisy image after they are processed for denoising, to further improve the already achieved denoising accuracy as a post-processing step. It can be estimated from and applied to the entire image, or can be used patchwise in a locally adaptive manner. Our results indicate that the proposed step yields consistent accuracy improvement for di fferent choices of weighted adjacency and graph Laplacian matrices used in computing the graph Fourier transform and for diff erent processing methods used to denoise obtained transform coeffi cients. We obtain higher peak signal-to-noise ratio (PSNR) values than a state-of-the-art denoising method, known as the BM3D method, for some standard images.
Optimal scheduling of home electrical appliances and power resources
In this thesis, an o ffline home energy management system is proposed to minimize electrical cost and reduce high peak demand while maintaining user comfort. The system is composed of smart electrical appliances, which are divided into three subclasses as uncontrollable, semi-controllable and controllable, power resources (grid, backup battery, photovoltaic system), communication network, plug-in hybrid electrical vehicle and a main controller. At the beginning of each day, the main controller gathers user requests, power resources and smart electrical appliances information and solves a mixed integer linear programming problem that is subject to smart and energy eff icient operation constraints defined for appliances and power resources. The interruption is also allowed in controllable appliances while maintaining user comfort. The solution of this problem provides cost minimizing schedules of controllable appliances and power resources. Simulation results demonstrate that the proposed home energy management system significantly reduces the electrical costs and peak demand.
Solar energy analysis of a home by considering outdoor parameters
In this thesis, solar energy analysis is performed for a home placed in Anadolu University İki Eylül Campus by considering outdoor parameters. Within the scope of this analysis, hourly global solar radiation values on horizontal surface are estimated from measured daily global solar radiation values by using eleven different models. The measured and estimated hourly global solar radiation values are compared and accuracy of the models is evaluated using statistical analysis methods. The obtained results indicate that Collares - Pereira and Rabl model modified by Gueymard (CPRG) has generally the highest accuracy among all considered models. By using Olmo et al. model, the estimated hourly global solar radiation values of CPRG model for horizontal surface are converted to values for inclined surface. In addition, cell temperature of the photovoltaic modules is estimated with seven different models that consider outdoor conditions and panel technical characteristics defined by manufacturers. Hence, based on the estimated cell temperature and global solar radiation values on inclined surface, power generation values of on-grid and off-grid systems are predicted with a model in MATLAB, and these values are compared with actual power generation values. It is seen that cell temperature values estimated by the standard approach give the best prediction values of power generation.
Düşük maliyetli çok eksenli bir atalet ölçer test düzeneği geliştirilmesi
Gerçekleştirilen tez çalışmasında, bir atalet ölçüm biriminin istenilen hareket senaryoları karşısındaki davranışlarını gözlemlemek ve ürettiği verileri elde etmek amacıyla, düşük maliyetli bir test düzeneği oluşturulmuştur. Test düzeneği bir eksen doğrusal, iki eksen dairesel hareket kabiliyetine sahip bir mekanik sistemden oluşmaktadır. Bu mekanik sistemi kontrol etmek için motor kontrol ünitesi ve IMU verilerini kaydetmek için de bir kayıt ünitesi kullanılmıştır. Bu düzenekle araştırmacılar, IMU ünitelerini tek veya çok eksenli hareket yapılabilen birçok senaryo kapsamında inceleyebilecektir.
Video sıkıştırmada çoklu hareket vektörlerinin kullanılması
Son zamanlarda teknolojide meydana gelen değişim ve gelişimlerle beraber video sıkıştırma işlemlerinde farklı standart ve algoritmaların kullanım ihtiyacı artmıştır. Bu nedenle video sıkıştırma işlemlerinde çoklu hareket vektörlerinin kullanılmasındaki temel amaç; çerçeveler arası yapılacak olan hareket kestirimi sürecinde orijinal bloğa en benzer olan bloğu oluşturmaktır. Kullanılan bu yöntem, kodlayıcı (encoder) tarafındaki birden fazla (çoklu) referans bloklarının ağırlıklarını hesaplamak amacıyla ek karmaşıklık (hesaplama) ve hareket vektörlerinin gönderilmesi için ekstra bit kullanılmasını gerektirse de özellikle karmaşık ve ayrıntılı sahnelerde birden fazla referans blok kullanılması daha doğru hareket tahminleri sağlayarak hareket bulanıklığını azaltabilir, kaliteli görüntüler elde edilmesine imkan sunabilir. Doktora tez çalışmasında, en küçük kareler yöntemi (least squares) ile çoklu hareket vektörlerinin ağırlıklarının hesaplanmasında farklı testler uygulanmıştır. Bu testler üç ana noktada toplanmış olup; birinci nokta her bir ağırlığın en küçük kareler yöntemi ile hesaplanması, ikinci nokta ağırlıklardan birinin sabit tutulup kalan ağırlıkların hesaplanması, üçüncü nokta ise hesaplanmış olan ağırlıklar kümesinde K-means algoritması ile öbekleme (gruplama) yaparak ağırlık setlerinin bulunmasını içermektedir. Yapılan uygulamalar, video sıkıştırmada çoklu hareket vektörlerinin kullanımının video görüntü kalitesinde artış gösterdiğini ortaya koymuştur.
Mobil robotlarda engelden kaçınma için RGB+HHA verisiyle derin öğrenme tabanlı anlamsal bölütleme
Otonom mobil robotların iç mekanlarda güvenli bir şekilde hareket edebilmesi için robotun engellerden kaçınarak yön bulması önemli bir araştırma konusudur. Robotun engellerden sakınması büyük ölçüde etrafın doğru bir şekilde algılanmasına bağlıdır. Dolayısıyla robotun etrafını algılamak için kullandığı ham veri tipi ve bu veriden elde edeceği anlamlı bilgi engellerden sakınma performansını doğrudan etkilemektedir. Engellerden kaçınarak yön bulma konusunda derin öğrenme tabanlı anlamsal bölütleme mimarileri önemli bir potansiyel taşımaktadır. Ancak, literatürde bu konuda yapılan çalışmalar henüz yeterince kapsamlı değildir ve kullanılan görsel veriler özellikle geometrik bilgilerin eksikliği nedeniyle sınırlı sonuçlar vermektedir. Bu tez çalışmasında, yalnızca imge verisi (RGB) değil aynı zamanda yatay farklılık, yerden yükseklik ve yer çekimi açısı (HHA) gibi geometrik öznitelikler kullanılarak anlamsal bölütleme mimarilerinin başarılarının arttırılması amaçlanmaktadır. Bu yaklaşım, sahnenin geometrik özelliklerini daha doğru bir şekilde modellemeyi ve böylece hem anlamsal bölütleme doğruluğunu hem de robotun engellerden kaçınma yolunun kalitesini iyileştirmeyi hedeflemektedir. 6 kanallı RGB+HHA veri tipini kullanabilmek için ileri düzey anlamsal bölütleme mimarileri uyarlanmıştır. Ayrıca, robotların engellerden kaçınmasını sağlamak amacıyla oluşturulan yerel yol planında küresel yol planlama yaklaşımlarından olan A* algoritması ile Genelleştirilmiş Voronoi Çizgesi (GVD) birlikte kullanılarak en verimli yerel planın yapılması amaçlanmaktadır. NYU Depth V2, SUN RGB-D ve Koridor veri kümeleri kullanılarak elde edilen RGB, RGB+Derinlik (RGB+D) ve RGB+HHA veri tipleri ile yapılan testler anlamsal bölütleme doğruluğu, yerel yol plan kalitesi ve bir sahneyi bölütlemek için gerekli süre kriterleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, tüm veri kümelerinde RGB+HHA veri tipinin diğer veri tiplerine göre anlamsal bölütleme doğruluğunu (ACC) en az %1 oranında artırdığını ve kesiştirilmiş bölgeler ölçütünün ortalaması (MIoU) değerinde %3'lük bir iyileşme sağladığını göstermektedir.
Medikal görüntülerde makine öğrenimiyle sağ kalım analizi
Belirli bir olay meydana gelene kadar geçen süreyi inceleyen sağ kalım analizi mühendislik ve sosyal bilimler gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılsa da özellikle hastalık prognozu, tedavi etkinliği ve risk faktörlerinin belirlenmesinde önemlidir. Bu tez çalışmasında sağ kalım analizinin temel kavramları, analizde yaygın olarak kullanılan yöntemlerin taksonomisi ve kullanılan araçlar detaylı bir şekilde ele alınmıştır. 2020-2024 yılları arasında yapay zekâ teknikleri kullanılarak akciğer kanseri genel sağ kalımı üzerine yapılan çalışmalar sistematik bir şekilde incelenerek sağ kalım analizi konusunda çalışacak araştırmacıların araştırma süreçlerini desteklemek amacıyla özel olarak tasarlanmış bir GPT aracı sunulmuştur. Bunun yanında, hastada tümör içeren dilim sayısının hesaba katıldığı ve sağ kalım sınıflandırma başarısına katkısı gösterilen GTV1-SliceNum adı verilen yeni bir öznitelik önerilmiştir. Ayrıca, yanlış negatifleri ve yanlış pozitifleri cezalandıran ve sınıflandırma performansı üzerindeki etkisi halka açık kanser veri tabanları kullanılarak doğrulanan yeni bir kayıp fonksiyonu olan PEN-BCE geliştirilmiştir. Son olarak, farklı veri türleri üzerinde sağ kalım analizi problemi çeşitli yaklaşımlarla ele alınmış ve ablasyon çalışmalarıyla performans değerlendirmeleri kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Deneysel sonuçlar, önerilen GTV1-SliceNum özniteliği ve PEN-BCE kayıp fonksiyonunun, mevcut yöntemlere kıyasla anlamlı performans artışları sağladığını göstermiştir. Bu çalışma, sağ kalım analizi problemlerinde hem teorik hem de pratik açıdan yenilikçi bir katkı sunmakta ve tıbbi karar destek sistemleriyle bütünleştirilebilecek potansiyel yaklaşımlar önermektedir.
Domates bitkisinde ToBRFV hastalığının derin öğrenme yöntemleriyle erken tespiti
Bu tez çalışmasında, domates bitkisinde görülen domates meyve buruşukluk virüsünün (ToBRFV) yapay zeka ile erken tespiti üzerine çalışılmıştır. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi (ESOGÜ) tarafından yürütülen öncelikli alan projesi (ÖNAP) kapsamında Adana Biyolojik Mücadele Araştırma Enstitüsü'nün tam kontrollü seralarında ticari domates çeşidinin sağlıklı ve ToBRFV sınıflandırması için bitkilerden 29 gün aralığında belirlenen günlük peryotlarda görüntüler toplanmıştır. Görüntüler, 800 nm ve 1000 nm dalga boyu, 400-1100 nm geniş spektral aralığı ve 400-700 nm görülebilir ışık spekturumunda çekilerek dört özgün veri seti oluşturulmuştur. ToBRFV'nin erken tespitinin hangi dalga boyu veya spektral aralıkta sınıflandırdığı belirlemek için Densenet169, Mobilenet V2, Resnet50 V2 ve Xception derin öğrenme modelleri ile tez kapsamında önerilen evrişimli sinir ağı (CNN) tabanlı model kullanılmıştır. Önerilen modelde darboğaz kalıntı bloğu ile kanal dikkat modülü kullanılarak diğer modellere göre daha az karmaşık ağ yapısı ve hesaplama maliyeti düşük ağ modeli oluşturulmuştur. Derin öğrenme modelleri ile hastalık tespitinin analizi iki yaklaşımla yapılmıştır. Birinci yaklaşımda, ToBRFV'nin bitki yaprağındaki belirtilerinin zamanla nasıl değiştiğini anlamak için üç zaman serisi modeli ile gün bazlı kümülatif ve gün bazlı hesaplama ile sınıflandırma yapılmıştır. Bu yaklaşımda, Xception ve önerilen model ile 1000 nm dalga boyunda hem sağlıklı hem de virüslü bitkilerin tespiti %100 başarı ile gerçekleştirilmiştir. İkinci yaklaşımda ise tüm günlere ait görüntüler kullanılarak zaman temelli olmayan sınıflandırma gerçekleştirilmiş ve önerilen modelle 1000 nm spektral bantta %98 virüslü bitki tahmin başarısı elde edilmiştir. Sonuçlar, domates çeşidinde 1000 nm spektral bandında önerilen CNN modelinin ToBRFV'nin erken tespitini yüksek doğrulukla gerçekleştirdiğini göstermektedir.
Parçacık sürü algoritması ile 3-üncü mertebeden transfer fonksiyon tepkisi eniyilemesi
Bu tezde, PSO'nun üçüncü mertebeden transfer fonksiyon tepkisinin iyileştirilmesi için kullanılması araştırılmıştır. Daha spesifik olarak, basamak giriş altındaki üçüncü mertebeden transfer fonksiyonun maksimum aşma tepki değerini iyileştiren en iyi kontrol değerinin bulunmasında PSO algoritması kullanılmıştır. Ayrıca, PSO'nun performansını etkileyen faktörler incelenmiştir. Tezde yapılan çalışmalar sonucunda, PSO'nun üçüncü mertebden transfer fonksiyon tepkisini iyileştirmek için etkili bir yöntem olduğu gösterilmiştir. Bu tezde, PSO'nun üçüncü mertebeden transfer fonksiyon tepkisinin iyileştirilmesi için kullanılması araştırılmıştır. Daha spesifik olarak, basamak giriş altındaki üçüncü mertebeden transfer fonksiyonun maksimum aşma tepki değerini iyileştiren en iyi kontrol değerinin bulunmasında PSO algoritması kullanılmıştır. Ayrıca, PSO'nun performansını etkileyen faktörler incelenmiştir. Tezde yapılan çalışmalar sonucunda, PSO'nun üçüncü mertebden transfer fonksiyon tepkisini iyileştirmek için etkili bir yöntem olduğu gösterilmiştir. Bu tez, PSO'yu üçüncü mertebeden transfer fonksiyonları kullanan uygulamacılar için faydalı olacağı düşünülmektedir. PSO bir çok uygulama için bir alternatiftir. Anahtar Kelimeler; Sistem, Algoritma, PSO, Transfer Fonksiyon, Maksimum aşma
Hibrit itki sistemleri taksi hareketi konfigürasyon analizi ve test platformu
Bu çalışmada, hafif hava araçlarının günümüz teknolojisi göz önünde bulundurulduğunda, taksi hareketi için ideal hibrit itki sistemi konfigürasyonunun araştırması yapılmıştır. Hibrit itki sistemlerini oluşturan; enerji depolama sistemi, jeneratör ve elektrik motoru gibi ana komponentlerin günümüz teknolojisinde üretilmiş örneklerinin özellikleri referans alınarak, sistem tasarımları oluşturulmuştur. MATLAB Simulink üzerinden oluşturulan test platformu ile sistem verimi, ağırlık, hibritleşme oranı, yakıt tüketimi ve emisyon parametreleri hesaplanarak oluşturulan sistem tasarımları için konfigürasyon analizleri yapılmıştır. Sistem güvenirliğinin karşılaştırılması için arıza analizi yapılarak, sistem içerisindeki her bir komponentin arızalanması durumunun hava aracının görev profili üzerindeki etkisi incelenmiştir. Analiz sonuçları ve literatürden elde edilen bilgiler ışığında, SWOT analizi yapılarak konfigürasyonların güçlü ve zayıf yönleri ile fırsat ve tehdit durumları karşılaştırılmıştır. Günümüz teknolojisiyle üretilmiş olan komponentlerin kullanılması ile yapılan taksi hareketinin hibritleşme analizinde; paralel hibrit itki sistemi, seri hibrit itki sistemine göre daha verimli, güvenli ve uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Seri hibrit itki sisteminde; içten yanmalı motor dönüşüm verimi, ağırlık, güvenlik, maliyet ve ergonomi parametreleri yönünden oluşturduğu negatif etki sebebiyle paralel hibrit itki sisteminin, hali hazırda tasarımı yapılmış bir hava aracının hibritleştirilmesi için daha çok tercih edileceği öngörülmektedir.
Ku-bant frekanslarında mikroşerit anten dizisi tasarımı
Gelişen teknoloji ile birlikte kablosuz haberleşme gündelik hayatın büyük bir bölümünü kapsamaktadır. Bu haberleşmeyi sağlayan en büyük yapılar antenlerdir. Bu çalışmada Ku bant frekanslarında haberleşme yapan mikroşerit anten dizisi tasarımı hedeflenmiştir. Ku bant frekans aralığı 12-18 GHz'dir. Bu antenler özellikle uzay endüstrisi, askeri telsiz ve ekipman sistemleri, GPS ve GSM uygulamaları ile uydu haberleşme sistemlerinde kullanılmaktadır. Mikroşerit antenler küçük boyları ve hafifliği, ince yapılarıyla kullanılacakları yapıları bozmamaları ve kolay montajlanması, doğrusal ve dairesel kutuplanma özelliğine sahip olmaları ve çeşitli geometrik şekillerde kullanılması nedeniyle tercih edilmektedirler. Mikroşerit antenlerin dezavantajları dar bant genişliği, düşük kazanç ve kayıplarının fazla olmasıdır. Bu dezavantajları iyileştirmek için birden fazla farklı geometrideki antenleri bir araya getirerek anten dizileri oluşturulabilir ve dezavantajları ortadan kaldırabilir. Bu çalışmada Ku bant frekanslarında mikroşerit anten dizisi tasarımı üzerinde durulmuştur. İlk olarak 12 GHz frekansında çalışan referans bir mikroşerit anten tasarlanmıştır. Sonrasında anten sayısı arttırılarak anten dizileri tasarlanmıştır. Tasarlanan anten dizileri ile element sayısı arttıkça antenlerin kazanç, yönlülük, bant genişliği ve verimlilikleri incelenmiştir. Tasarımda Rogers TMM4 (h=0.76 mm) dielektrik malzemesi kullanılmıştır. Computer Simulation Technology Microwave Studio (CST MWS) programı ile antenlerin tasarımı ve simülasyonu yapılmıştır. Ku bant 4x4 mikroşerit anten dizisini laboratuvar ortamında gerçekleyerek ölçümler yapılmıştır. Simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır.
Raylı ulaşım sistemleri için uyarlanabilir bir kablosuz iletişim yöntemi tasarımı
Raylı ulaşım sistemleri arasından yüksek hızlı tren (YHT) ulaşımı güzergahlarında tren içerisindeki yolcuların kablosuz iletişim ihtiyaçlarının karşılanmasında çeşitli zorluklar yaşanabilmektedir. Yolcuların kablosuz iletişim ihtiyaçları arttıkça bu zorluklar daha fazla problemi beraberinde getirmektedir. Yüksek hızlı trenlerin yüksek hızlara çıkmasından kaynaklı olarak ve bu trenlerin güzergahlarındaki arazi şartlarının zor olabilmesi sebebiyle kablosuz iletişim kanalının olumsuz etkilerinde artış meydana gelebilmektedir. Beşinci Nesil (5G) sistemleri gibi yeni nesil haberleşme altyapıları, iletişim problemlerine karşı daha fazla esnek ve uyarlanabilir çözümler getirme eğiliminde olmaktadır. Bu çalışmada ise, yüksek hızlı trenlerde yolcuların kablosuz iletişim ihtiyaçları göz önünde bulundurularak, çevre farkında olacak şekilde özgün bir uyarlanabilir modülasyon yöntemi önerilmektedir. Yöntem kapsamında, çevre koşulları ve kullanıcı ihtiyaçlarına bağlı olarak bir modülasyon kümesinden en uygun teknik otomatik olarak önerilmektedir. Dolayısıyla, modülasyon tipi ve derecesi bu çalışmada geliştirilen yöntemle seçtirilebilmektedir. Sistem girdisi olarak, yolcu yoğunluğu, kullanıcı yoğunluğu, hava durumu şartları, arazi şartları ve yüksek hızlı trenin anlık hızı kullanılmaktadır. Bu girdilerden, en az ne kadar spektral verimlilik sağlanmalı ve en az ne kadar kesintisiz iletişim sağlanmalı olmak üzere iki tane soruya cevap olarak temel öznitelik çıkarımı yapılmaktadır. En nihayetinde iki öznitelik ve sinyal-gürültü oranı (SNR) ölçüm değeri bilgisi kullanılarak modülasyon tipi ve derecesi uyarlanabilir şekilde belirlenmektedir. QPSK, 16-QAM ve 64-QAM modülasyon tipleri ve dereceleri geliştirilen yöntem kapsamında test edilmiştir. Alınan sonuçlarda, çevresel etkenlere ve trendeki aktif yolcuların yani kullanıcıların kablosuz iletişim ihtiyaçlarına göre en uygun modülasyon tipi ve derecesinin başarılı şekilde belirlenebildiği görülmektedir. Anahtar Kelimeler: 5G, Çevresel farkındalık, Esnek sistem tasarımı, Kablosuz iletişim, Kesintisiz haberleşme, Raylı ulaşım sistemleri, Uyarlanabilir modülasyon
Uydu bilgisayarı için yeni bir önyükleyici yaklaşımının tasarımı ve uygulanması
Uydu bilgisayarlarında temel olarak kullanılan iki yazılım, uçuş yazılımı ve önyükleyici yazılımdır. Uçuş yazılımı, bir uydunun ömrü boyunca çeşitli görevleri yerine getirmesini sağlayan ve kritik işlevleri kontrol eden temel yazılım olarak öne çıkar. Öte yandan, önyükleyici yazılım, bilgisayarın her başlatıldığında devreye girip kontrolü uçuş yazılımına devredecek şekilde tasarlanmıştır. Bu çalışma, geleneksel önyükleme yöntemlerinden farklı olarak, uydu uçuş sistemleri için yeni bir önyükleyici yazılım yaklaşımını detaylı bir şekilde ele almaktadır. Bu yaklaşım, mevcut standartlardan ayrılarak, uydu sistemlerinin gereksinimlerini daha etkin bir şekilde karşılamak için tasarlanmış yazılım stratejilerini içermektedir. Önyükleyici yazılım, uydu bilgisayarında ilk olarak devreye giren ve uçuş yazılımını başlatmadan önce potansiyel hataları tespit etme ve düzeltme sorumluluğunu üstlenen kritik bir yazılımdır. Aynı zamanda, uzay ortamındaki çeşitli zorlayıcı etkenleri göz önünde bulundurarak güvenilirlik ve hata toleransı yüksek bir önyükleyici yazılım tasarımı amaçlanmaktadır. Özellikle, uydunun yörüngede bulunduğu süreçte ortaya çıkabilecek yazılım hatalarını düzeltmek amacıyla önyükleyici yazılım aracılığıyla uçuş yazılımının güncellenmesi özelliği, bu çalışmanın odak noktalarından biridir. Bu yaklaşım, mevcut yazılım güncelleme yöntemlerine alternatif bir çözüm sunmayı hedeflemektedir. Bu çalışma, uydu bilgisayarları için yeni bir önyükleyici yazılım yaklaşımının adım adım geliştirilme sürecini açıklamaktadır. Bu detaylı süreç, uydu sistemlerinin daha güvenilir, verimli ve etkili bir şekilde çalışmasını sağlamaktadır. Ayrıca, bu araştırmanın metodolojisi ve bulguları, benzer projelerde rehberlik sağlayabilir. Bu kapsamlı yaklaşımın, uydu sistemleri alanında ilerlemeye ve akademik literatüre önemli bir katkı sağlama potansiyeli olduğu değerlendirilmektedir.
Yeni bir hafızalı kondansatör emülatörünün gerçekleştirilmesi ve kaotik sistemlerde kullanımı
Hafızalı elemanlar ailesinin temel elemanı olan hafızalı direnç, 1971 yılında Prof. Leon O. Chua tarafından dördüncü temel devre elemanı olarak literatüre eklenmiştir. İlerleyen çalışmalar, hafızalı direnç temelli bellek davranışının yanı sıra yük-gerilim ilişkisine dayalı hafızalı kondansatör elemanını da ön plana çıkarmıştır. Hafızalı kondansatörlerin elektronik dünyasına olan katkılarını incelemek araştırmacılar için oldukça ilgi çekicidir. Hafızalı kondansatörün henüz ticarileşmiş entegre bir formu bulunmadığından, bu elemanın pratik kullanımı aynı karakteristik davranışı sergileyen emülatör devreleri aracılığıyla sağlanmaktadır. Bu çalışmada yük kontrollü, artan/azalan (incremental/decremental) özelliklere sahip, yüzer formda ve elektronik olarak ayarlanabilir yapıda bir hafızalı kondansatör emülatörü tasarlanmıştır. Yapısında hafızalı direnç içermediğinden karmaşık olmaması ve geniş sayılabilecek bir frekans aralığında çalışabilmesi emülatörün avantajlarındandır. Tasarlanan emülatörün performansını incelemek için alçak geçiren filtre, adaptif öğrenme ve integratör devrelerinde standart kondansatör yerine hafızalı kondansatör kullanılmış, hafızalı kondansatör emülatörünün filtreleme, öğrenme, güç verimliliği ve çalışma hızı gibi birçok parametre açısından avantajlı sonuçlar verdiği görülmüştür. Devre teorisi bütünlüğünü sağlamak için yapılan çalışmalar teorik, benzetimsel ve deneysel olarak gerçekleştirilmiş olup tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. Hafızalı kondansatörün doğrusal olmayan özellikleri, kaotik devrelerde kullanımını cazip hale getirmekte ve görüntü şifreleme ile haberleşme güvenliği gibi alanlarda yeni çalışmaların yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu bağlamda önerilen hafızalı kondansatör emülatörü dahil edilerek dört boyutlu, Chua devresi benzeri yeni bir kaotik denklem sistemi oluşturulmuştur. Kaotiklik testleri yapılan sistemin yüksek karmaşıklık seviyesi avantajına sahip bir hiperkaotik devre olduğu analiz edilmiştir. Güvenli haberleşme uygulamaları açısından önemli olan kaotik senkronizasyon, iki ayrı yöntem üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaotik haberleşme ve görüntü şifreleme uygulamaları, önerilen sistem üzerinden farklı yöntemlerle incelenmiştir. Son olarak, kaotik davranışın bastırılması ve sistemin düzenli denge noktalarına yönlendirilmesi amacıyla kaos kontrolü uygulanmış, elde edilen sonuçlar kullanılan yöntemlerin başarısını göstermiştir.
Bariyer boşalmasındaki akım kararsızlıklarının deneysel ve nümerik analizi
Dielektrik bariyer boşalmalarının (DBB) ortam parametreleri ve koşullarına bağlı olarak incelenmesi, gazların yalıtım elemanı olarak yaygın bir şekilde kullanıldığı yüksek gerilim tekniği ve boşalma olaylarını esas alan diğer teknolojik işlemler açısından büyük öneme sahiptir.Farklı gaz ortamlarında, tek bariyerli Metal-Gaz-Dielektrik-Metal (MGDM) ve çift bariyerli Metal-Dielektrik-Gaz-Dielektrik-Metal (MDGDM) DBB hücre modellerinde, dielektrik tabakadaki yüzey yüklenme mekanizmasının neden olduğu akım kararsızlıklarının analizi için bariyer boşalmasının deneysel olarak incelenmesi ve nümerik olarak modellenmesi önemli bir avantaj sağlar.Bu çalışmada, Townsend yaklaşımında hava ve azot ortamında pd<(pd)kr ve pd>(pd)kr (p-basınç, d-elektrotlar arasındaki mesafe) koşullarında, MGDM ve MDGDM DBB hücreleri için iletkenlik mekanizmasını temel alan yeni bir model geliştirilmiş ve DBB hücresinde gerçekleşen akım osilasyonlarının teorik analizi ve nümerik benzetimi yapılmıştır. Deneysel olarak ölçülen Gerilim-Akım ve Gerilim-Yük eğrilerinden hareketle, modelin temel parametrelerinin belirlenmesi gösterilmiş ve elde edilen deneysel sonuçların, önerilen nümerik modelle uyumluluğu karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.
Hibrit sistemlerde enerji yönetimi ve optimizasyonu
Petrol rezervlerinin azalması ve global ısınmanın artması, ulaşım için gerekli olan enerjinin üretimi için başka kaynaklardan yararlanmayı ve yeni çözümler aramayı teşvik etmektedir. Yakıt hücresi(YH) sistemleri, taşıt enerji sistemleri için yenilenebilir enerji kullanması ve çevreye dost olması sebebiyle, uygun bir çözüm olduğu düşünülmektedir. Ancak araç tahriki için, YH sistemi tek başına kullanılması, bütün yük taleplerini özellikle yüksek güç taleplerini karşılamak noktasında yeterli olmayabilir. Ayrıca tek başına YH kullanımı, sistemin hacim ve maliyetini arttıracaktır. Ek olarak, YH sistemi, bir yenilenebilir enerji kaynağı olan frenleme enerjisinin geri kazanımı yeteneğine sahip değildir. Dahası YH'nin anlık aşırı yük talebi esnasında tek başına kullanılması, YH'nin en önemli alt elemanı olan membranda nemlenme eksikliği veya aşırı nemlenmeye neden olmaktadır. Bu problemleri çözmek için, YH sisteminin, çabuk şarj olma ve yüksek güç yoğunluğu özelliklerine sahip bir enerji depolama sistemiyle beraber hibrit olarak kullanılması gerekmektedir. Ayrıca, bu sistemin bir kontrol metoduyla kontrolü, sistem performansını arttıracak ve enerji kazanımı sağlamış olacaktır.Bu tez, YH ve bir enerji depolama sisteminin hibrit olarak kullanımı ve en iyi verimi almak için bulanık mantık kontrol kullanılarak, sistemin optimizasyonunun sağlanmasını ele almaktadır. Enerji depolama sistemi için, yüksek güç yoğunluğuna sahip ve çabuk şarj olabilen ultrakapasitör (UK) sistemi ve kontrol metodu olarak bulanık mantık tercih edilmiştir. YH/UK hibrit sisteminin matematiksel modeli ve bilgisayar ortamında benzetimi yapılmış ve bulanık mantık kullanılarak sistemin optimizasyonu sağlanmıştır.
Elektrik güç sistemlerinde güç bölgeleri arasındaki salınımların kontrolü
Bu tez çalışmasında güç sistemlerinde güç bölgeleri arasında yük dengesizlikleri, uzun iletim hatları ve yüksek değerde güç iletimi nedeniyle meydana gelen küçük genlikli ve düşük frekanslı elektro-mekaniksel salınımların sönümlenmesi için Katsayı Diyagram Metodu (KDM) olarak adlandırılan bir polinomsal yaklaşım kullanılarak kontrolör tasarlanmıştır.Literatürde, birbirine bağlı sistemlerde bu tür salınımların kontrolü için birçok kontrol yöntemi tasarlanıp uygulanmıştır. Bu kontrolörlerden pratikte en çok kullanılan PID ve kesirli dereceli PID kontrolörleri ile önerilen KDM kullanılarak tasarlanan kontrolörün MATLAB'da benzetimleri ile basamak cevapları elde edilmiş ve sonuçların karşılaştırılması yapılmıştır.Birbirine bağlı sistemler için KDM kullanılarak tasarlanan kontrolörün kısa yerleşme süresine ve kapalı çevrimli sistemin zaman cevabının PID ve kesirli dereceli PID kontrolörlere oranla aşımsız özelliğe sahip olduğu sonuçlardan görülmüştür. Bu sonuçlar gösteriyor ki, güç sistemlerinde meydana gelen alanlar arası salınımların kontrol edilmesinde KDM uygundur.
Yıldırım enerjisinin benzetim programı yardımıyla incelenmesi ve dikey bir iletkene yıldırım düşmesi durumunda alan dağılımlarının s-domeninde tahmini
Yüzyıllardır hakkında çok farklı araştırmalar yapılan ve tabiatta var olan düzenin bir parçası olan yıldırım enerjisinden faydalanmak için farklı metotlar geliştirilmiştir. Çok kuvvetli bir akım olan yıldırımı direk olarak depolayıp kullanmak şimdiye kadar mümkün olmamıştır. Fakat yıldırım akımını dolaylı yollarla kullanmak için farklı fikirler yürütülmüştür. Yıldırım akımıyla açığa çıkan enerji değerini hesaplamak için de birçok farklı deneyler yapılmıştır. Örneğin Amerika'nın Florida eyaletinde uluslararası yıldırım araştırma merkezi kurulmuş ve uygun şartlarda roket ve metal bir tel yardımıyla yıldırım tetiklenerek etrafındaki elektrik alan yardımıyla yıldırımla açığa çıkan enerjinin tahmini hesabı yapılmaya çalışılmıştır.Bu tezde daha önce yapılan yıldırım enerjisinin tahmini değerleri özetle verildi. Yıldırım yolu empedansı modeliyle ATP programında yıldırımın yükte oluşturduğu gerilim, anlık güç ve enerji değerleri yıldırım akımının üç farklı yarılanma süresine göre analiz edildi. Daha sonra roket ve metal bir telle tetiklenen yıldırımın etrafındaki iletkende indüklediği gerilimin kullanılabileceği bir sistem düşünülerek bu gerilimin simülasyonu yapılmaya çalışıldı. İndüklenen gerilimin, yıldırımın düştüğü iletkenin boyu ve iletkenler arası uzaklıkla olan değişimi MATLAB programıyla simülasyonu yapılarak analiz edildi.
Güneş - rüzgar hibrit sistemlerin maliyet optimizasyonu
Bu çalışmada Malatya Meteoroloji Bölge Müdürlüğü'nden alınan saatlik güneş ve rüzgar verileri kullanılan güneş-rüzgar hibrit sistem tasarımı için bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. Hibrit güneş-rüzgar güç üretim sistemlerinin tasarımında iki temel konu üzerinde araştırma yapılması gerekmektedir. Bunlardan birincisi değişen atmosferik koşullar altında hibrit sistemde yükün güçsüz kalma olasılığı, ikincisi ise bu olasılığa bağlı olarak oluşan sistem maliyetidir. Optimum sistem tasarımında bu iki kriterin de minimum seviyede olması gereklidir. Bu çalışmada her iki kriterin minimum olduğu değerleri hesaplamak için MATLAB'de bir program yazılmıştır. Optimizasyon sürecindeki karar değişkenleri güneş pili sayısı, rüzgar türbini sayısı, batarya sayısı ve rüzgar türbini kurulum yüksekliğidir. Önerilen yöntem Malatya ilindeki bir telekom radyolink istasyonunun elektrik ihtiyacını karşılamak için uygulanmış ve çalışma sonunda tasarım sonuçları verilmiştir. Tasarlanan sistemin sonuçlarını doğrulamak için, özellikle rüzgar hızı farklı olan Çanakkale ilinin de hibrit sistem tasarımı yapılmıştır.
Farklı çaplarda kanat modelleri ile güneş bacası enerji sisteminden elektrik üretim verimliliğinin incelenmesi
Güneş Bacası Enerji Santrali üç temel bileşenden oluşur: güneş kolektörü, baca ve türbin. Kolektörün altındaki hava sera etkisi ile ısınır, ısınan havanın yoğunluğu azalır ve kolektörün merkezindeki bacaya doğru yükselir. Böylece baca girişine konulan türbinden elektrik üretilir.Bu çalışmada, Adıyaman Üniversitesi yerleşke alanı içine kurulan 15 m yüksekliğinde 0.8 m çapında baca ve üzeri 0.004 m kalınlığında saydam cam döşenerek, maksimum 27 m çapında kolektöre sahip Güneş Bacası Enerji Santral sisteminden ölçümler alınmıştır. Bu amaçla günün belirli saatlerinde baca içindeki hava akış hızı ve sıcaklığı, ortam sıcaklığı, ortam rüzgâr hızı, kollektörün sera etkisi ile ısınan zemin sıcaklığı, kollektör altındaki sıcaklık ve hava hızı, farklı çaplarda türbinlerin devir sayısı ve Adıyaman güneş ışınım değerleri ölçülerek değerlendirilmiştir.Yapılan bu çalışmada güneş ışınımı, çevre sıcaklığı, baca yüksekliği ve çapının, kolektörün altındaki zeminin güneş ışınım emilim oranı sistemin verimlilik performansını etkileyen parametreler olduğu belirlenmiştir. Türbin montajının yapılacağı noktada sıcaklık ve hava hızının en yüksek olduğu görülmüş, ayrıca 0.8 m çaplı 3 kanatlı türbin modelinin sistem için en verimli model olduğu belirlenmiştir. Çalışma sonucunda Güneş Bacası Enerji Santralinin Adıyaman için bir alternatif enerji kaynağı olabileceği neticesine varılmıştır.
Kesirli dereceli kontrol sistemlerinin dayanıklı analiz ve tasarımı
Kesirli dereceli türev ve integral klasik hesaplamanın gelişiminden beri bilinen bir kavramdır. Fakat, karmaşık yapısından ötürü uzun yıllar boyunca genellikle matematikçiler tarafından incelenen bir konu olarak kalmıştır. Bu konuyu cazip kılan en önemli özelliği gerçel sistemleri tamsayı dereceli yaklaşımlara göre daha iyi ifade etmesidir. Bu tez çalışmasında, kesirli dereceli kontrol sistemlerinin dayanıklı analiz ve tasarımı ile ilgili çalışmalar yer almaktadır. Yapılan çalışmalar kısaca şöyle özetlenebilir: Sürekli kesir açılımı metodu kullanılarak ?=0.1,0.2,?,0.9 için s^??nın tamsayı dereceli yaklaşımları hesaplanmış ve birer tablo halinde sunulmuştur. Aralık türünden derece belirsizliğine sahip kesirli dereceli türev (s^([??,¯?])) için tamsayı dereceli eşdeğer transfer fonksiyonları elde edilmiştir. Kararlılık sınır eğrisi metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli kontrol sistemleri için PI, PD ve PID kontrolör tasarımı yapılmıştır. Tamsayı dereceli yaklaşımlar kullanılarak orjinal sistemin ve yaklaşımların kararlılık bölgesi üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Kararlılık sınır eğrisi metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli sistemler için kesirli dereceli PI^? D^?, PI^?, PD^? kontrolör tasarımı yapılmıştır. Bu tür kontrolörler için zaman cevabı analizini yapabilmek amacıyla MATLAB?da Simulink blok diyagramları oluşturulmuştur. Ağırlıklı geometrik merkez metodu kullanılarak kesirli dereceli zaman gecikmeli sistemler için PI^?, kontrolör tasarımına yönelik bir çalışma sunulmuştur. Aralık belirsizlik yapısındaki kesirli dereceli polinomların kararlılığı incelenmiştir. Kesirli dereceli aralık polinomlar için Kharitonov teoreminin kullanılamayacağı gösterilmiştir. Bu tip polinomların değer kümelerinin elde edilmesi için kenar teoremine dayalı bir yöntem sunulmuş ve dayanıklı kararlılık analizleri yapılmıştır. Bunun yanısıra aralık türünden kesir derece belirsizliğine sahip kontrol sistemlerinin dayanıklı kararlılığı incelenmiştir. Ters sarkaç sistemi için kesirli dereceli PI^? D^? kontrolör kullanılarak bazı performans deneyleri yapılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Kesirli dereceli kontrol sistemleri, kesirli dereceli kontrolörler, PID, parametre belirsizliği, dayanıklı kararlılık, tamsayı dereceli yaklaşımlar, ters sarkaç sistemi.
RF-mikrodalga frekans aralığındaki elektromanyetik dalgaların biyolojik dokular üzerine etkisinin FDTD simülasyonu
Günümüzde en sık görülen hastalık türlerinden biri olan kanseri tedavi etmek amacıyla elektromanyetik dalgaların kullanımı ve kablosuz haberleşme teknolojilerinin insan sağlığı üzerindeki etkileri elektromanyetik dalga-doku etkileşimlerinin analizini gerektirmektedir. Tez çalışmasında farklı elektrik ve manyetik özelliklere sahip biyolojik dokulara uygulanan elektromanyetik dalganın doku ile etkileşiminin analizi için ilk olarak mikrodalga-radyofrekans aralığındaki elektromanyetik dalgaların biyolojik dokuda ilerlediği mesafe doğrultusunda özgül güç yoğunluğu, emilen elektromanyetik radyasyon dozu ve sıcaklık artışı için analitik çözüm yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Daha sonra aplikatör (kaynak) ışınımının artan özgül güç yoğunluğu ve artan uygulama sürelerinde mesafeye bağlı sıcaklık artışları yorumlanmıştır. Tezin sonraki kısmında Pennes biyo-ısı denkleminden yararlanılarak zaman domeninde sonlu farklar metodu (FDTD) ile MATLAB ortamında hipertermi için simülasyon modeli geliştirilmiştir. Simülasyonlarda 6.8 GHz frekans büyüklüğünde noktasal mikrodalga kaynağı kullanılarak biyolojik dokuların basit modellemelerinin ve daha sonra gerçek insan vücudunun bilgisayarlı tomografi kesitleri üzerinde elektromanyetik dalganın elektrik alan, manyetik alanlar, özgül soğurma oranı (Spesific Absorbtion Rate-SAR) ve elektromanyetik dalganın biyolojik dokuya aktardığı ısı enerjisi dağılımları incelenmiştir. Tek boyutlu dağılımlarda elde edilen elektrik alan sinyallerin dalgacık (wavelet) analizi yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Son olarak ise basit modelde noktasal kaynak cildin üstüne, cilt içine ve yağ dokusunun içine yerleştirilerek meydana gelen SAR değişimleri analiz edilmiştir. Simülasyonlarda tüm dokularda meydana gelen SAR ve ısı artışları gözlenmiştir. Bu durum Radyofrekans-Mikrodalga frekans aralığında elektromanyetik dalgaların biyolojik dokular üzerine etkisinin bir bütün olarak değerlendirilmesini sağlamıştır. ANAHTAR KELİMELER: Hipertermi, elektromanyetik dalga, SAR, ısı enerjisi
Akıllı elektrik şebekeleri ile dağıılmış enerji üretim sistemlerinin etkileşimi
Akıllı şebekeler, gelişmiş ve otomatik bir enerji dağıtım ağı oluşturmak için elektrik ve bilginin iki yönlü akışını kullanan yeni nesil elektrik şebekeleri olarak kabul edilir. Akıllı şebekelerde enerji üretimindeki yönelim ise dağıtılmış enerji üretimi olacaktır. Dağıtılmış enerji üretiminin en önemli avantajı güneş ve rüzgar gibi enerji üretim süreksizliğine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemine dağıtık entegrasyonudur. Bu nedenle, süreksiz kaynakların güç üretim değişkenliklerini göz önünde tutan yük akış analizlerine ihtiyaç vardır. Bu tip analizler, süreksiz dağıtık üretimimin yaygınlaştığı güç sistemlerinin yönetimi ve planlamasında önemli bileşenler haline gelecektir. Bu tez çalışmasında akıllı şebekeler hakkında gelişmeler aktarıldıktan sonra saat-bazlı günlük ortalama üretim profilleri ile modellenebilen yenilenilir dağıtık kaynakların ve saat-bazlı günlük ortalama tüketim profilleri ile modellenebilen yüklerin sisteme katıldığı durumlar için 24 saatlik dinamik yük akış analizi yapılmıştır. Bu analiz için Newton-Raphson güç akış analiz yöntemi modifiye edilerek geliştirilmiş ve örnek sisteme uygulanmıştır. Bu yöntemi bilgisayar benzetimi yoluyla çözmek için literatürde sıkça kullanılan IEEE-39 baralı test sistemi seçilmiştir. Bu analizlerde, gün içi bara gerilim seviyesi, güç faktör değişimleri ve hat kayıpları analiz edilerek değerlendirilmiştir. Çalışma sonunda dağıtık yenilenebilir kaynakların, gerilim seviyesinde ciddi bir değişime neden olmadığı, güç faktöründe ise artan üretim ile birlikte dikkate değer düşüşlerin olabileceği görülmüştür. Sisteme bağlanan yenilebilir enerji kaynaklarının gücünün artmasının hat üzerinde harcanan aktif güç kayıplarını arttırdığı gözlemlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Akıllı şebekeler, Newton-Raphson metodu, yük akış analizi, günlük saat bazlı yük akış analizi, dağıtık kaynaklar, yenilenebilir güç kaynak entegrasyonu
PIC mikrodenetleyici ile kapalı ortamda sıcaklık ve nem kontholü
Mikroelektronik teknolojisindeki son gelişmelerden dolayı mikrodenetleyicilerendüstride kontrol amaçlı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikrodenetleyicilerinkullanım alanları içerisinde ev ve ofis makinaları ile endüstride sistemlerin kontrolişlemlerini gösterebiliriz.PIC mikrodenetleyiciler programlamada RISC teknolojisi adı verilen biryöntem kullanır böylece az sayıda komuta sahip olmalarına rağmen, hızlı veprogramlama esnekliği sağlarlar. Proseslerin kontrolü mikrodenetleyicilerleyapıldığında, yapılan işlerdeki proses değişkenleri üzerinde işlem yapabilme olanağı veyapılan işlemi PIC programına bağlı olarak değiştirebilme avantajı sağlarlar.Bu tezin amacı kapalı bir ortamda sıcaklık ve nemin istek doğrultusundadeğişimini gerçekleştiren kontrolü PIC mikrodenetleyici kullanarak gerçekleştirmektir.Bu amaca ulaşmak için sıcaklık ve nem sensörleri incelendi. Sıcaklık ve nemin kontrolüişleminde bu değerleri dijital olarak ölçmek ve kontrol etmek için PICmikrodenetleyicisinin kullanıldığı donanımlar geliştirildi. Sistemin kontrolünü sağlamakiçin de çeşitli yazılımlar geliştirildi.Sıcaklık ve nemi algılayan sensörler sıcaklık veya nemin istenilen değerlerdeolup olmadıklarını belirlemek için kullanılmıştır. Elektronik teknolojisindeki songelişmeleri göz önüne alarak sıcaklığı ölçmek için LM35 entegresinin kullanıldığı birdijital termometre geliştirildi. Kapalı ortamdaki sıcaklık ve nemi kontrol etmek için buiki işlem değişkenini algılayan SHT11 sensörü PIC mikrodenetleyicisi ile birliktedeneysel kontrol işleminde kullanıldı. Kontrol işlemi geri beslemeli kapalı döngükontrol sistemi ve ON/OFF kontrol olarak yapıldı.Yapılan kontrol işlemindeki programda sıcaklık ve nem ölçülmekte, istenilendeğerlere ulaşmak için ısıtma ve nemlendirme işlemi PIC mikroişlemcisine yazılanprograma bağlı olarak gerçekleştirilmektedir.Gerçekleştirilen dijital termometrenin simülasyon çalışması ISIS programı ileyapıldı. Çalışmalarda geliştirilen uygulamaların pratik uygulamalarda ve bu yöndekiçalışmalarda kullanılma potansiyeli vardır.
Dinamik ark modelleri ve devre kesicilerin bilgisayar simülasyonu
Bu tezin amacı yüksek ve orta gerilimde kullanılan kesicilerin açma-kapama işlemisırasında meydana gelen arkların modellenmesi ve bilgisayar simülasyonları ileincelenmesidir.Güç sistemlerinde kısa devre arızalarının meydana gelmesi durumunda enerjininsorunsuz bir biçimde kesilmesi ve gerekli korumanın sağlanması büyük önem taşımaktadır.Güç sistemlerinde kısa devre olaylarının büyük bir bölümü ark şeklinde meydanagelmektedir. Ayrıca kısa devre durumları veya normal şartlar altında kesici açma işleminigerçekleştirdiğinde kontaklar arasında yine bir elektrik arkı oluşabilmektedir. Bu gibidurumlarda sistemden geçen akımın ve gerilim dalgasının biçiminde meydana gelendeğişimin bilinmesi gerek koruma açısından, gerekse devre kesicilerinin tasarımı açısındanbüyük önem taşımaktadır. Elektrik arkı sabit bir direnç olarak modellenmekle birlikte, doğrubir analiz için daha detaylı modellere gerek bulunmaktadır. Bu amaç için, sabit direnç yerinekarakteristiği zamanla değişkenlik gösteren dinamik ark modelleri kullanılmaktadır. Ancak bugibi detaylı modellerin simülasyonunda zorluklar çekilmektedir. Son zamanlarda geliştirilenbir durum uzayı tekniği ile doğrusal olmayan ve zamana bağlı değişkenlik gösterenelemanların kolaylıkla modellenebileceği görülmüştür.Bu çalışmanın ilk aşamasında güç sistemlerinde kullanılacak devre kesicilerininçeşitleri ve yapısı incelenerek elektrik arkının oluşumu ve çeşitleri hakkında gerekli bilgilerverilmiştir. Güç sistemi MATLAB bilgisayar programı ve durum uzayı tekniği kullanılarakmodellenmiş ve simülasyon yoluyla kesici kontaklarının maruz kaldığı gerilim ile akımeğrileri elde edilmiştir.
Biyomedikal mühendisliğinde yüksek gradyantlı manyetik alanlarda hücre ayrımı
ÖZETYüksek Lisans TeziB YOMED KAL MÜHEND SL Ğ NDE YÜKSEK GRADYANTLI MANYET KALANDA HÜCRE AYRIMIBeyza RüzgarNÖNÜ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜElektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı96+viii sayfa2006Danışman: Prof. Dr. Teymuraz ABBASOVYüksek gradyanttlı manyetik alanların Tıp ve Biyolojik alanlarda uygulama yerlerihızla gelişmektedir. Son 25 yılda manyetik ilaç hedeflendirilmesi ve immunomanyetik hücreseperasyonu Tıp ve Biyolojide etkin yöntemler olarak kullanılmaktadırlar. Bu yöntemlerinuygulama alanlarının artırılması için teori ve pratiğinin ileri düzeyde geliştirilmesigerekmektedir.Tezde esas taşıyıcı ortamlar olan manyetik mikrokürelerin elde edilmesi yöntemleriincelenmiş, bu parçacıkların fiziksel, kimyasal ve manyetik özellikleri verilmiştir.mmunomanyetik hücre seperasyonunun özellikleri, aygıtlar ve sistemleri sunulmuştur.Ferromanyetik kürelerden oluşturulmuş dolgulu yataklarda oluşan yüksek gradyantlıalanların deneysel incelemeleri yapılmış, teorisi oluşturulmuştur. Güçlü manyetik alanlarda(Bâ¥1T) ve zayıf manyetik alanlarda (Bâ¤0.1T) oluşan alan gradyantı değerlendirilmiştir.Manyetik ilaç hedeflendirme yönteminin temel prensipleri incelenmiş, bu yönteminetkinliğinin artırılması metotları düşünülmüş ve farklı yüksek gradyantlı manyetik sistemleriçin olayın teorik incelemesi yapılmıştır.Tez konusundaki deneysel incelemeler nönü Üniversitesi Bilimsel AraştırmaBirimi'nin desteklediği 2005/41 nolu proje kapsamında yapılmıştır.Elde edilen sonuçlar Uluslar Arası Sempozyumda ve Ulusal Kongrede bildiri şeklindesunulmuş ve bildirilerin tam metinleri yayınlanmıştır.ANAHTAR KEL MELER: Yüksek gradyantlı manyetik alan, manyetikhedeflendirme, immunomanyetik seperasyon, manyetikmikroküreler, manyetik alan.
Dayanıklı LAG/LEAD kontrolör tasarımı
ÖZET Yüksek Lisans Tezi DAYANIKLI LAG/LEAD KONTROLÖR TASARIMI Münevver Mine ÖZYETKİN înönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı 135+x sayfa 2006 Danışman: Doç. Dr. Nusret TAN Lag/lead ve PID kontrolörler gibi klasik kontrolörler kontrol sistem tasarımında hala yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bunun için birçok neden sayılabilir. Bunlardan birkaçı: 1) Tasarım kriterlerini karşılamada oldukça başarılıdırlar. 2) Pratikte çalışan mühendisler tarafından yapılan iyi bilinen kontrolörlerdir. 3) Ayarlanması gereken sadece iki ya da üç parametreye sahiptirler, bu nedenle kolay bir şekilde ayarlanabilirler. PID kontrolörler yaygın bir şekilde kullanılmalarına rağmen bir faz ilerlemeli (lead) ya da faz gerilemeli (lag) kontrolör integral etkisi içeren sistemlerde tercih edilirler ve servomekanizmalar gibi sistem transfer fonksiyonunda integrasyon içeren sistemlerde PID kontrolörle sağlanandan daha iyi bir alçak geçiren filtre özelliği sağlarlar. Kontrol teorisindeki temel problemlerden biri sistem kararlılığı için kontrolör tasarımıdır. Bu tezin amacı lag/lead kontrolörlerin tasarımıyla ilgili metotları araştırmak ve bu kontrolör yapılan için dayanıklı tasanm tekniklerini elde etmektir. Dayanıklı lag/lead kontrolörlerin taşanım özellikle parametre belirsizliği içeren gerçek sistemler için çok önemlidir. Çünkü sistemlerdeki parametre belirsizliği önlenemez bir gerçektir. Bu sebeple belirsizlik içeren sistemlerde istenilen kontrolün elde edilmesi önemlidir. Bu tezde bir lag/lead kontrolörün kararlılık parametrelerinin hesaplanması için bir metot geliştirildi. Bir PID kontrolördeki gibi bir lag/lead kontrolör de ayarlanması gereken üç parametreye sahiptir. Lag/lead kontrolörlerin parametrelerinin hesaplanması klasik kontrol teorisinde kök-yer eğrisi metodu ve frekans cevabı metodu kullanılarak gerçekleştirilir. Fakat bu metotlann her ikisi de kontrol sistem tasanmmda deneme yanılma yaklaşımlan kategorisine girer. Bu sebeple bu metotlan kullanarak parametrelerin bütün kararlılık değerlerim bulmak imkânsızdır. Tezde kolaylıkla elde edilebilen kararlılık sınır eğrisi metoduna dayanan bir metot sunuldu. Böylece verilen kontrol sistemi için kararlı lag/lead kontrolörlerin hesaplanmasında oldukça hızlı bir yol elde edildi. Aynca bu metot parametre belirsizliği içeren kontrol sistemlerine de uygulanabilmektedir. Böylece Kharitonov teoremi kullanılarak dayanıklı lag/lead kontrolörler tasarlanabilir. Bununla ilgili olarak simülasyon çalışmalan yapıldı ve gerekli programlar MATLAB ortamında hazırlandı. Çalışmalarda geliştirilen sonuçlann pratik uygulamalarda ve bu yöndeki çalışmalarda kullanılma potansiyeli vardır. ANAHTAR KELİMELER: Kararlılık, kontrolör, kompanzatör, lag/lead kontrolör, PID kontrolör, kararlılık bölgesi, parametre belirsizliği, Kharitonov teoremi, performans
Güç sistemlerinde harmonikler ve harmoniklerin analizi
Gün geçtikçe ilerleyen teknoloji ile sistemdeki yükler çeşitlilik kazanmıştır. Bu yüklerin her zaman lineer olması istenir. Ancak son otuz beş yılda ilerleyen yarı iletken teknolojisinin büyük etkisi ile sistemdeki nonlineer yüklerde artış görülmüştür. Nonlineer yükler, akım ve gerilim karakteristiği doğrusal olmayan yüklerdir. Sistemdeki bu nonlineer yükler, sistemde harmonik akımlar ile gerilimlerin oluşmasına neden olurlar. Harmonik oluşumuna sebep olan başlıca yükler; güç elektroniği elemanları, transformatörler, kesintisiz güç kaynakları (UPS), dönüştürücüler ve yüksek güçlü endüksiyon motorlarıdır. Harmonikler sistemde ek enerji kayıplarına, ısınmalara, yalıtımlarının zarar görmelerine yol açarlar. Bu nedenlerden dolayı harmoniklerin oluşmadan veya oluştuktan sonra giderilmesi önem taşımaktadır. Harmoniklerin yok edilmesi için en önemli yöntem harmonik filtreler yoluyla harmoniklerin süzülmesidir. Bu çalışmada; öncelikle harmoniklerle ilgili temel bilgiler verilerek nasıl ve neden oluştukları, elektrik enerji sistemi üzerindeki etkileri ve filtreleme yöntemleri incelenmiştir. Daha sonra örnek bir elektrik enerji tesisinin modeli MATLAB programında oluşturulmuş, pasif filtrelerin etkisi incelenmiştir.
Yüksek gerilim trafolarında test ve bakım işlemleri için süreç yönetiminin geliştirilmesi
Enerji iletim ve dağıtım sistemlerinin güvenilirliği, sistemin en kritik bileşenlerinden biri olan yüksek gerilim güç trafolarının performansına doğrudan bağlıdır. Güç trafoları, yüksek yatırım maliyetine sahip olmalarının yanı sıra, arıza durumunda uzun süreli enerji kesintilerine, ekonomik kayıplara ve işletme güvenliğinin zedelenmesine yol açabilmektedir. Bu nedenle, trafo test ve bakım süreçlerinin etkin, güvenilir ve planlı bir şekilde yürütülmesi, enerji sürekliliğinin ve altyapı güvenilirliğinin temel gerekliliklerinden biridir. Ancak günümüzde birçok işletmede bakım faaliyetleri hâlâ zaman esaslı (Time - Based Maintenance) veya reaktif (Reactive Maintenance) yaklaşımlar çerçevesinde sürdürülmekte; bu durum, arıza önleme kapasitesini azaltmakta ve kaynak verimliliğini düşürmektedir. Bu yüksek lisans çalışmasının amacı, yüksek gerilim güç trafolarına yönelik test ve bakım işlemlerinin süreç yönetimi (Process Management) perspektifinden ele alındığı bütüncül bir model geliştirmektir. Çalışma kapsamında, ISO 17359, IEC 60076, IEEE C57 ve CIGRE TB 761 gibi uluslararası standartlar referans alınarak bakım süreçleri yeniden yapılandırılmıştır. Önerilen modelde; Planla – Uygula – Kontrol Et – Önlem Al (PUKO) döngüsü esas alınmış, test verilerinin (DGA, PD, SFRA, termal, nem vb.) karar destek sürecine entegre edilmesiyle bakım faaliyetlerinin dijitalleştirilmesi hedeflenmiştir. Böylece, dönüşümsel izleme (condition monitoring) verilerinden elde edilen çok kaynaklı bilgilerin analiz edilmesiyle bakım sürekliliği artırılmakta, arıza öncesi müdahale olanağı sağlanmakta ve işletme maliyetlerinde düşüş elde edilmektedir. Sonuç olarak, bu tez; yüksek gerilim trafolarında süreç tabanlı bakım yönetimi yaklaşımını önermekte, geleneksel reaktif uygulamalardan proaktif ve veri-temelli bir varlık yönetimi sistemine geçiş için kavramsal bir çerçeve sunmaktadır.
A non-fiber optical set up for the measurement of patient response time in functional magnetic resonance imaging
Functional imaging is imaging which relates body function or mental activity to specific locations in the brain. It has become a powerful instrument to study local neuronal activity involved in motor, sensory and/or cognitive tasks. Extension of this technique to the spinal cord shows great promise for research and clinical applications. The current knowledge of neuroanatomy is mainly based upon invasive anatomical and pathological research. fMRI is a promising technique to demonstrate neuronal activity as it is performed in a noninvasive way. Thus the technique may have important clinical uses.The main advantages to fMRI as a technique to image brain activity related to a specific task or sensory process include 1) the signal does not require injections of radioactive isotopes, 2) the total scan time required can be very short, i.e., on the order of 1.5 to 2.0 min per run (depending on the paradigm).Although most fMRI examinations in routine practice employ simple patient response methods such as finger tapping, in modified fMRI examinations where the correspondence between performance and brain activation is studied, some additional instrumentation, like ?patient response switch (PRS), interface and recorder? is required. PRS based instrumentation makes patient reaction times to be measured. A Fiber Optic Button Response System (FO-PRS) mainly consists of fMRI Button Response unit (e.g., Psychology Software Tools, Pittsburgh, PA) with MR Projection System. The Fiber Optic Button Response System is an fMRI ready subject response collection system which has been engineered to gather subject responses and verify signals.The Fiber Optic Button Response Units attach to the subject's wrists and can be adjusted during scanning. These units are completely fiber optic and connect to a fiber Optic Interface Console located in the control room through an available wave guide. The interface console provides real-time feedback of subject responses via LED indicators and includes a set of switches which can be used to make responses for the subject as needed. The system provides TTL output signals that can be used to interface with other data collection devices and software. The interface console comes with a RF Pulse that the computer interprets as another button press, allowing the user to synchronize their experiments with the MR scanner.Such a commercially available standard unit comes with some (14-meter long) cables, and provides serial port and USB connection to the data collection computer. However, an additional waveguide is required between the patient room and the operating room. On the other hand, existing wave-guide channel may not be employed, since it may already be crowded with the earlier installed cables or the length of the supplied cables can be too short to provide the required connection. These difficulties prevent the practical use of such a technique, or require hiring of expensive skilled labor for extra cable installation, isolation and RF shielding.At present optical means of fMRI instrumentation is preferred, because, there exist intensive electromagnetic signals generated by gradient and RF coils (during an fMRI examination, in particular). In addition, there is a strong constant magnetic field (as high as 3 Tesla) within the patient room, and optical signal processing may seem to be reasonable to avoid distortions in such an environment.In this study, we show that relatively expensive fiber optical unit and fiber optical interface can be replaced by simple electronics without any disturbance to stimulus measuring unit as well as to the MRI. The cost of the measuring and interface unit whose performance has been reported in this work is very low as compared to commercially available equipment.
Periferik yaymada görüntü iyileştirme teknikleri kullanarak sonuçların derin öğrenme tabanlı analizi ve sınıflandırılması
Bu tez çalışmasında, periferik yayma görüntülerine uygulanan görüntü iyileştirme tekniklerinin sınıflandırma başarımı üzerindeki etkisi kapsamlı biçimde analiz edilmiş; elde edilen bulgular, derin öğrenme temelli hibrit bir model çerçevesinde değerlendirilmiştir. Tezin temel amacı, mikroskobik görüntülerde tanısal doğruluğu artırmak üzere, görsel kaliteyi yükselten ön işleme adımlarının yanı sıra dikkat mekanizmaları ve dokusal özniteliklerin birlikte kullanıldığı, bütüncül bir derin öğrenme modeli geliştirmektir. Bu doğrultuda, önerilen ESA modeli hem öznitelik seviyesinde zenginlik sağlayan hem de karar seviyesinde yüksek güvenilirlik sunan bir mimari olarak tasarlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, transfer öğrenme yaklaşımı ile 19 farklı önceden eğitilmiş ESA mimarisi test edilmiştir. Başlangıç doğruluğu düşük olsa da yapısal sadeliği, modülerliği ve geliştirilebilirliği nedeniyle VGG16, deneysel süreçlerin temeli olarak seçilmiştir. Benzer şekilde, üç farklı açık kaynak beyaz kan hücreleri veri seti değerlendirilmiş ve "PBC Dataset Normal DIB" sınıf dengesi, görüntü kalitesi ve çeşitlilik açısından en uygun veri seti olarak tercih edilmiştir. Hipotez olarak, görüntü verilerinin iyileştirilmesi, aydınlatma seviyesinin optimize edilmesi, dikkat modülü entegrasyonu, dokusal bilginin modele dahil edilmesinin ve ensemble yapıların, sınıflandırma başarımını hem bağımsız hem de birlikte anlamlı düzeyde artıracağı öngörülmüştür. Bu kapsamda VGG16 ile -80 ile +80 arasında tanımlanan dokuz farklı ışık düzeyiyle model eğitilmiş; karşılaştırmalar sonucunda +40 seviyesi, orijinal görüntülere kıyasla en yüksek doğruluğu sağlamıştır. İzleyen aşamada, VGG16 modeline CBAM (Convolutional Block Attention Module) entegre edilerek ağın anlamlı bölgelere odaklanma yeteneği artırılmış; GLCM ve LBP tabanlı dokusal öznitelikler çıkarılarak modele çok boyutlu bilgi katkısı sağlanmıştır. Ardından, farklı yapısal özelliklere sahip üç tamamlayıcı mimari, MobileNetV2 (hafif ve hızlı), ResNet50 (derin ve güçlü), EfficientNet-B0 (verimli ve dengeli) bir araya getirilerek ensemble yapı oluşturulmuştur. Tüm bu katkıların birleşimiyle geliştirilen nihai ESA modeli, %99,82 doğruluk ile yüksek performans sergilemiş ve k-fold çapraz doğrulama ile modelin genellenebilirliği ve kararlılığı istatistiksel olarak doğrulanmıştır.
Elektroensefalografi ve çok girişli evrişimsel sinir ağları ile otizm spektrum bozukluklarının tespitinin araştırılması
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), erken çocukluk döneminde başlayan, sosyal iletişim ve etkileşimde eksiklikler, sınırlı ve tekrarlayan davranış ve ilgi kalıplarının varlığıyla karakterize edilen nörogelişimsel bir bozukluk olarak tanımlanmaktadır. Elektroensefalografi (EEG) ve çok girişli evrişimsel sinir ağları (ESA) kullanılarak otizm spektrum bozukluklarının (OSB) tespiti, son yıllarda nörobilim ve yapay zeka alanlarında önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. EEG, beynin elektriksel aktivitesini ölçerek nörolojik durumların analiz edilmesine olanak tanırken, ESA'lar karmaşık veri setlerinden anlamlı özellikler çıkarma yetenekleriyle dikkat çekmektedir. Bu yöntemlerin bir araya getirilmesi, OSB'nin erken teşhisi ve bireyselleştirilmiş tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi açısından umut vaat etmektedir. Bu çalışmada, çok girişli bir boyutlu Evrişimsel Sinir Ağı (ESA) modeli kullanarak EEG tabanlı yeni bir yaklaşım ortaya konmuştur. Çalışmada, 9'u normal 20'si OSB tanısı konmuş toplam 29 çocuğa ait veriler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu veri seti, King Abdulaziz Üniversitesi Hastanesi açık erişimli veri kaynaklarından elde edilmiştir. Deneysel çalışmalarda farklı EEG kanal kombinasyonları test edilmiş ve %80,36 ile %89,06 arasında değişen doğruluk değerleri elde edilmiştir. En yüksek doğruluk oranı olan %89,06, FZ, T3, C3, C4, CZ, PZ ve OZ kanallarının sisteme giriş olarak verildiği durumda elde edilmiştir. Bu kanallar, burun hizasından ense kemiğine uzanan orta hat üzerindeki ve kulaklar arasında başın üst kısmında yer alan elektrotlara karşılık gelmektedir.
Akustik verilerin akıllı hesaplama yöntemleriyle analizi
Günümüzde hava araçlarının kullanımı hızla artarken, bu araçların tespiti ile akustik analizlerin önemi artmaktadır. Helikopterler ve drone gibi hava araçları, belirli bir frekans aralığında ses yayar ve bu seslerin analizi, araçların uçuş karakteristiklerinin anlaşılmasını sağlar. Her iki araç türü, farklı aerodinamik yapıları ve motor sistemleri nedeniyle farklı ses profilleri üretmektedir. Bu tez, drone ve helikopterlerin akustik verilerle analizini amaçlamaktadır. Çalışma, ses dosyalarından elde edilen Mel-Frekans Cepstral Katsayıları (MFCC) ve Zero-Crossing Rate (ZCR) gibi akustik parametrelerin kullanılmasıyla, her bir araç türünün karakteristik ses özelliklerini sınıflandırılmıştır. Toplam 546 ses dosyasından elde edilen verilerle; drone, helikopter ve çevre sesleri arasında ayrım yapabilen bir sınıflandırma modeli geliştirilmiştir. Eğitim süreci, karmaşıklık matrisine dayalı başarım kriterleri ile değerlendirilmiştir. MATLAB yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen akustik analiz, her iki araç türünün akustik imzalarını ortaya koymuş ve bu yazılım ile çevre gürültüsünün etkisini minimize eden bir model önerilmiştir. Sonuçlar, akustik analizlerin drone ve helikopterlerin tanımlanması ve izlenmesi gibi uygulamalarda önemli bir araç olabileceğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, çevresel gürültülerin etkisini minimize ederek, sadece hedef seslerin algılanmasını sağlayan model, güvenlik ve izleme teknolojilerinde kullanılabilecek potansiyeli göstermektedir. Bu çalışma, akustik verilerle hava araçları ve çevre seslerinin sınıflandırılması konusunda önemli bir adım atılmasını sağlamaktadır.
Kaos temelli meta-sezgisel optimizasyon yöntemleri ile çok seviyeli imge eşikleme
Optimizasyon, bir sistem, süreç veya problemi, belirli bir amaç doğrultusunda en iyi çalışacak şekilde düzenleme, ayarlama veya seçme işlemidir. Bu işlemi gerçekleştiren metasezgisel optimizasyon algoritmaları, birden fazla durumu değerlendirerek olası en iyi çözümü sunmayı hedeflemektedir. Metasezgisel optimizasyon algoritmalarında süreci etkileyen parametrelerden biri olan başlangıç popülasyonunun, problem uzayına dağılımının performansını arttırmak ve daha çeşitli olası çözümlere ulaşmak için kaotik sistemler önerilmiştir. Başlangıç popülasyonunun kaotik bir karakteristik kazanmasıyla arama uzayında tekrara düşmeyen bir dağılım gerçekleştirilir. Bu durum, daha fazla olasılığı değerlendirmeye olanak sağlar. Bu çalışmada, Arşimet Optimizasyon Algoritması, Balık Kartalı Optimizasyonu, Balina Optimizasyon Algoritması, Parçacık Sürü Optimizasyonu, Sekreter Kuşu Optimizasyonu, Savaş Stratejileri Optimizasyonu ve Zebra Optimizasyon Algoritması değerlendirilmek üzere kaotik özellik kazandırılmıştır. Belirtilen 7 optimizasyon algoritmasının başlangıç popülasyonu, Logistic, Chebyshev, Circle, Sine, Piecewise kaotik haritalarının karakteristiği ile düzenlenerek her optimizasyon algoritması için 5 kaotik versiyon önerilmiştir. Algoritmaların orijinal versiyonları ve elde edilen kaotik başlangıçlı versiyonlarının performansları her biri kendi içinde 23 Benchmark fonksiyonu ile test edilmiştir. Elde edilen 42 adet optimizasyon algoritması, Benchmark fonksiyonlarının tamamına göre değerlendirildiğinde Logistic harita başlangıçlı WSO algoritması %52,17 oranıyla diğer algoritmalardan daha başarılı olmuştur. Metasezgisel optimizasyon algoritmalarını oluşturan diğer bir parametre, optimize edilmek istenen değerin tanımlandığı amaç fonksiyonlarıdır. Çalışmada, performansları değerlendirilen optimizasyon algoritmalarının ve bunların kaotik versiyonlarının amaç fonksiyonları, görüntü işleme uygulamalarında genellikle önişlem olarak tercih edilen çok seviyeli görüntü eşikleme yöntemleri ile düzenlenmiştir. Çok seviyeli görüntü eşikleme yöntemleri ile görüntü ikiden fazla segmente ayrılmakta ve bu sayede görüntü analizi daha verimli gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada, çok seviyeli eşikleme için Otsu Metodu ve Kapur Entropisi, performansları değerlendirilen optimizasyon algoritmalarının amaç fonksiyonu olarak düzenlenmiştir. Algoritmalar, kullanıcı tarafından manuel olarak belirlenen eşik değer sayısı ile 5 farklı test görüntüsüne uygulanmıştır. Elde edilen sonuçların özgünlüğü değerlendirmek amacıyla non-parametrik istatistiksel testlerden Wilcoxon ve Friedman testleri ile değerlendirilmiş, farklılıkları yüzdesel olarak belirtilmiştir. İstatistiksel testlerin sonuçları göz önünde bulundurulduğunda çok seviyeli eşikleme uygulaması için optimizasyon algoritmalarının kaotik versiyonlarıyla %100 farklı olduğu belirlenmiştir.