3.102
Arşivlenen Tez
3
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Development of blood pressure monitor by using capacitive pressure sensor and microcontroller
Bu tezde, mikro denetleyiciye ve kapasitif basınç sensörüne dayanan kan basıncı ölçüm cihazının tasarımı ve gerçekleşmesi sunulmuştur. Cihazın geliştirilmesinde, gelişmiş yakalama-karşılaştırmalı darbe genişlik modülasyonu (GYKD), darbe genişlik modülasyonu (DGM), analog-dijital dönüştürücü (ADC) ve zamanlayıcı modülleri gibi dâhili mikro kontrolör modülleri kullanılmıştır. Tezin ana amacı, enstrümantasyon amplifikatörü ve bant geçirgen süzgeç yerine kapasitif bir basınç sensörü ve mantık invertör osilatörü kullanarak yüksek hassasiyetli ve düşük maliyetli bir tansiyon aleti geliştirmektir. Tez gömülü donanım ve gömülü yazılım geliştirme çalışmalarını içermektedir. Ölçülen kan basıncı değerleri, mikro denetleyicinin Bluetooth modülü ve LCD ekranı ile arayüzlenmesiyle hem cep telefonunda ve hem de LCD ekranında gösterildi. Gömülü donanım ve yazılım geliştirmeye ek olarak, tespit edilen sinyalden kan basıncı değerini hesaplamak için bir algoritma geliştirilmiştir. Ayrıca, ölçülen değerlerin cep telefonu ekranında gösterilmesi için mobil cihazlar için uygulama geliştirme yazılımları kullanılarak uygulama yazılımı tasarlandı ve gerçekleştirildi. Geliştirilen cihazla elde edilen sonuçlar Sphygmomanometer ile elde edilen sonuçlar ile kıyaslandı. Kıyaslanma neticesinde geliştirilen cihazın yüksek doğrulukla ölçümleri yaptığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kan Basıncı Ölçümü, Kapasitif Basınç Sensörü, Mantık İnvertör Osilatörü, Gömülü Donanım, Gömülü Yazılım.
AI-based CAN bus analyzer/simulator system for in-vehicle networks
Analyzing and simulating Controller Area Network (CAN) traffic remain challenging because decoding often depends on proprietary formats and manual effort. This thesis propose an automated machine-learning framework for SAE~J1939 traffic that, after decoding, standardizes preprocessing, classifies anchor signals, reconstructs multiple unknown signals, assigns semantics via a bounded score fusion, and re-encodes protocol-valid traces. The system also supports optional adversarial injection for intrusion detection (IDS) research. Evaluated on public J1939 datasets from heavy-duty vehicles, tree-based classifiers reach 98.4–99.6 % accuracy, and multi-signal reconstruction attains (R^2>0.90). In a representative run, signal matching 23 signals matching. The framework provides a strong, computationally efficient baseline for reverse engineering and a reproducible facility for generating realistic and adversarial CAN traces to advance IDS benchmarking. During training, This work uses J1939 DBCs only to derive ground-truth field boundaries for supervision; at inference, the system consumes unlabeled, tokenized payloads and does not require a DBC.
Cascade sliding mode control with applications
This study has comprehensively investigated the applicability and performance of the Sliding Mode Control (SMC) method within a cascade control structure. The primary objective of the present study is to evaluate the viability of SMC-based controllers as a reliable and robust alternative to conventional proportional–integral–derivative (PID) controllers in nonlinear and time-varying systems. In order to this end, single-loop P, PI and PID controllers, as well as SMC-1 (First-Order Sliding Mode Control) and SMC-2 (Second-Order Sliding Mode Control) controllers were designed. Various cascade and hybrid SMC-based control structures incorporating different outer-loop and inner-loop combinations were also developed. These were then subjected to comparative performance analyses. A fundamental objective of the study was to mitigate the inherent oscillations (chattering) observed in SMC systems. In order to achieve this objective, a hyperbolic tangent (tanh) function within a boundary layer approach was utilised as an alternative to the classical sgn\ function. This modification has been shown to reduce switching noise, ensure smoother control signals, and improve the robustness and stability of the system against disturbances and model uncertainties. The control algorithms were implemented on a DC motor system using the DIGIAC 1750 training set with experimentally determined parameters, and were validated through simulation and real-time testing in MATLAB/Simulink. The system's responses were evaluated using standard performance criteria, including rise time, settling time, overshoot and delay. The findings indicate that Cascade Sliding Mode Control (CSMC) structures, particularly those employing an SMC-2 controller in the outer-loop, exhibit a faster transient response, reduced overshoot, diminished steady-state error, and enhanced disturbance rejection capability. Consequently, CSMC can be regarded as a reliable and effective alternative to conventional PID-based control methods.
Development of hyperspectral image classification algorithms for unmanned aerial vehicles
Hyperspectral imaging is the measurement of light spectrum reflected from objects in many narrow wavelengths. High spectral resolution in hyperspectral images (HSIs) allows identification and discrimination of the land-cover materials. Therefore, hyperspectral imaging is used in various fields such as military, surveillance, mineralogy and agriculture. In these fields, classification of the pixels of an HSI is studied extensively. Sparse representation based classifiers have been a powerful tool for the classification purposes. These classifiers use the idea that the spectral pixels can be represented by only a few samples with same class label in a training dictionary. Recent studies have shown that use of spatial information in HSI in addition to spectral information increases the classification performance. In the scope of this thesis, two new sparse representation based classification methods which use both spectral and spatial information have been developed in order to increase the success of classification process. In the first study, multiscale superpixels (MSSs) are utilized to acquire spatial information in a local area using different region scales. Pixels in these areas are jointly classified by sparse representation classifier and then classification maps are formed. Guided filter (GF) is applied on these classification maps to improve the misclassifications near the edges. In the second study, the neighbor pixels having similar spectral characteristics with the test pixel are selected by spectral matching methods and others are ignored. To verify the feasibility of the proposed methods, the performance are evaluated over two widely used hyperspectral data sets. Experimental results demonstrate that the proposed algorithms exhibits good performance compared with other related methods in the literature.
Compressive sensing and image encryption
Out of various cryptographic attacks, Chosen-Plaintext Attack (CPA) is one of the most powerful and widely used attack on encrypted images. In order to efficiently resist such a strong attack, a novel chaos and Compressive Sensing (CS) based image encryption algorithm is presented in this work. Firstly, the original plaintext image is compressed via Orthogonal Matching Pursuit with Partially Known Support (OMP-PKS) and then the compressed image is confused and diffused using TD-ERCS and Skew-tent chaotic maps, respectively. Correlation among the compressed pixels is break down via confusing the image pixels using TD-ERCS chaotic map. Skew-tent chaotic map is employed for the pixel diffusion process. To get the final ciphertext image, the confused pixels are further changed through bitwise XORed operation via random matrix. For the sake of higher security, the initial conditions of chaotic maps are made dependent on the plaintext image and the parameters are computed via SHA-512. Furthermore, to decrease the transmission bandwidth, the measurement matrix is generated via Beta chaotic map. Instead of sending the whole measurement matrix, the sender will just send the Beta chaotic map initial conditions and control parameters (key) values along with the compressed ciphertext. The reliability and robustness of the designed image compression and encryption scheme are verified via experimental analysis and simulation results. All the experimental and simulation results are in favour of the proposed scheme.
Development of digital controller for permanent magnet dc motors with applications
This work concerns with designing and implementing of a system which is competent enough to resist the disturbances on the DC motors, fed by a step-down DC-DC power converter. The electrical component values of the buck converter and its appendix (bootstrap circuit) have been opted minutely in strict range to guarantee the minimal dissipation losses during power conversion. Furthermore, this work involves using an optical speed sensor for feeding back the actual speed into Proportional Integral controller which is implemented on PIC18F4580. For the PI tuning, the fourth order transfer function that describes the whole system precisely has also been derived and converted from the continuous to the discrete domain. At the end, the data was sent via UART pin to an Arduino UNO which works here as a data acquisition with the help of PLX-DAQ software, forming a Microsoft Excel file. The simulation results have been presented in the time domain for checking the DC motor parameters estimation and the relationship between both of the duty cycle and the speed versus the time. In addition, the results have been presented in the frequency domain for testing the stability of the system via bode plot. To show the efficiency of the designed system, both the duty cycle and the output voltage of the buck converter have been presented and analyzed. Moreover; the actual, the desired speed of the DC motor and the error between them for two different speed cased are also presented and discussed.
Ada mikroşebekelerde paralel bağlı tek fazlı eviricilerin döngüde işlemci benzetimi
Bu tez çalışmasında, ada mikroşebekelerde paralel bağlı tek fazlı eviricilerin aktif ve reaktif güç paylaşımına dayalı bir düşüm denetim yöntemi ve döngüde işlemci benzetimi (Processor-in-the-Loop, PIL) sunulmaktadır. Düşüm denetim yöntemi, paralel bağlı evirici tabanlı dağıtılmış üreteçlerin (Distributed Generators, DG'ler) kablosuz kontrolü için en uygun seçimlerden birisidir. Bununla birlikte, dağıtım hatlarının empedansı büyük ölçüde rezistif olduğundan, ada halindeki mikroşebekelerde geleneksel P-ω ve Q-E düşüm denetim yöntemi zayıf güç paylaşımı sağlamaktadır. Bu nedenle, bu çalışmada, paralel çalışan tek fazlı eviriciler için P-E ve Q-ω düşüm denetim yöntemi seçilmiştir. Ayrıca bu eviriciler droop kontrolden elde edilen referans gerilimi takip edebilmek için bir akım kontrol döngüsü ve bir gerilim kontrol döngüsü bulundurmaktadır. Son olarak, paralel bağlı iki 2.5 kVA tek fazlı evirici arasındaki geleneksel ve iyileştirilmiş P-E ve Q-ω düşüm tabanlı aktif ve reaktif güç paylaşım performansını göstermek için PSIM ve PIL benzetim sonuçları sunulmuştur.
Uygunluk mesafe dengesi tabanlı sezgisel optimizasyon algoritmalarının güç sistemi problemlerine uygulanması
Bu tez çalışmasında, modern güç sistemlerinin planlanması ve işletiminde kritik öneme sahip kısıtlı güç sistemi problemlerinin çözümü için hibrit optimizasyon algoritmalarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, optimizasyon alanında iki önemli konu üzerinde araştırma yapılmış ve önemli kazanımlar elde edilmiştir. Bu konulardan ilki, uygunluk-mesafe dengesi (Fitness-Distance Balance, FDB) ve dinamik uygunluk-mesafe dengesi (Dynamic Fitness Distance-Balance, dFDB) seçim yöntemlerini kullanarak tek amaçlı meta-sezgisel algoritmaların arama performansının geliştirilmesidir. Erken yakınsama ve zayıf çeşitlilik problemlerinden muzdarip olan uyarlanabilir bilgi edinme-paylaşma (Adaptive Gaining-Sharing Knowledge, AGSK) ve Levy uçuş dağılımı (Levy Flight Distribution, LFD) algoritmalarının handikaplarını ortadan kaldırmak ve böylece arama performansını iyileştirmek için FDB seçim yöntemi kullanılmıştır. Baz algoritmaların seçim stratejileri FDB yöntemi kullanılarak yeniden tasarlanmış ve global optimizasyon problemlerini etkin bir şekilde çözme yeteneğine sahip hibrit FDBAGSK ve FDBLFD algoritmaları geliştirilmiştir. Bu çalışmanın orijinal katkılarından biri olarak geliştirilen dFDB seçim yöntemi manta ışını yiyecek arama optimizasyon (Manta Ray Foraging Optimization, MRFO) algoritmasına uygulanmış ve dFDB-MRFO olarak isimlendirilen yeni bir hibrit algoritma önerilmiştir. Araştırmanın yürütüldüğü ikinci konu, kısıtlı güç sistemi problemlerinin optimizasyonudur. Bu kapsamda ilk olarak, stokastik rüzgâr, güneş, hidro ve gelgit enerji kaynakları ile Çok-Terminalli Yüksek Gerilim Doğru Akım (ÇTYGDA) iletim hattı bağlantılarını içeren IEEE 30-baralı güç sisteminde Çok-Amaçlı Optimal Güç Akışı (ÇAOGA) probleminin optimizasyon modeli sunulmuştur. Önerilen problemin optimizasyonunda çok amaçlı çekirge optimizasyon algoritması (Multi-objective Grasshopper Optimization Algorithm, MOGOA) ve literatürdeki güçlü optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, MOGOA yönteminin, elde edilen Pareto optimal çözümlerin doğruluğu ve bunların dağılımı açısından oldukça rekabetçi sonuçlar elde ettiğini göstermiştir. Ardından, önerilen FDBAGSK algoritması dağıtılmış üretim ve iki terminalli YGDA iletim bağlantılarını içeren IEEE 30 ve IEEE 57-baralı güç sistemlerinde Alternatif Akım/Doğru Akım Optimal Reaktif Güç Akışı (AA/DA ORGA) probleminin çözümüne uygulanmıştır. Simülasyon sonuçlarından elde edilen bulgular, hibrit FDBAGSK algoritmasının büyük ölçekli güç sistemlerinde ORGA probleminin farklı konfigürasyonlarını verimli bir şekilde çözebildiğini göstermiştir. Optimal Otomatik Gerilim Regülatörü (OGR) tasarımında kullanılan PID, PIDF, FOPID ve PIDD2 kontrolcü parametrelerinin optimizasyonuna hibrit FDBLFD algoritması uygulanmıştır. Optimum OGR tasarımı için en iyi kontrolcü performansı, FDBLFD tabanlı PIDD2 ile elde edilmiştir. Son olarak, Yönlü Aşırı Akım Röleleri (YAAR) koordinasyon problemi hibrit dFDB-MRFO algoritması kullanılarak optimize edilmiştir. Önerilen optimizasyon yönteminin etkinliğini doğrulamak için, farklı karmaşıklığa sahip beş test sistemi üzerinde kapsamlı bir simülasyon gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, önerilen hibrit algoritmanın, YAAR koordinasyon problemini çözmek için verimli ve güvenilir bir yöntem olduğunu doğrulamıştır. Tüm sonuçlar bir arada düşünüldüğünde tez çalışmasında önerilen uygunluk mesafe dengesi tabanlı hibrit optimizasyon algoritmalarının güç sistemi problemlerine karşılaştırılan diğer algoritmalara kıyasla daha düşük hata ve yüksek doğruluk ile optimum çözümler üretebildiği gözlemlenmiştir.
Elektrik sigortalarının konumunun SIM800 GSM modülü ile uzaktan izlenmesi
Otomatik elektrik sigortaları, evsel ve özellikle endüstriyel uygulamalarda kullanılan koruma elektrik aparatlarından biridir. Otomatik elektrik sigortası atması sonucu oluşacak elektrik kesintisine çeşitli nedenlerden dolayı müdahale edilmemesi durumunda; buzdolabı içerisinde bulunan malzemelerin eriyip bozulması, belirli sıcaklık aralığında klimalar sayesinde çalışmasını devam ettiren elektronik cihazların arızalanması, yine belirli ortam sıcaklığı istenilen seralar, tavuk kümesleri gibi alanlarda yaşanacak olumsuzluklar, meskenlerinde veya hastanelerde makineye bağlı yaşayan hastaların yaşayacağı olumsuz durumlar, otomatik üretim yapılan tesislerde üretimin kesintiye uğraması gibi çok farklı sorunlar yaşanabilir. Bu tez çalışmasında sigortanın atması neticesinde oluşan enerji kesintisi bilgisinin cep telefonuna iletilmesi ile yaşanan problemden ilgililerin haberdar edilmesine yönelik bir uygulama gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Otomatik elektrik sigortalarının ön yüzüne hareket algılayacak şekilde switch yerleştirilmektedir. Olası otomatik sigorta atması durumunda içerisinde yazılım bulunan elektronik karta switch üzerinden sinyal iletilmekte ve sistem içerisinde ki cep telefonuna SMS mesaj yöntemi ile bilgilendirme yapılmaktadır. Bu sayede kullanıcılara bilgilendirme ve erken müdahale imkânı sağlanmaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışma sonucunda kullanıcılar tatilde, evlerinden uzakta, işyerlerinden uzakta olsalar dahi otomatik sigorta atması durumundan bilgi sahibi olacak ve erken müdahale imkanına sahip olacaklardır. Kullanıcılar olası maddi/manevi zararları en aza indirerek sistem sürekliliğini de sağlamış olacaklardır. Bu yazıda, otomatik elektrik sigortalarının açık/kapalı konumlarının SIM800 Gsm modülü haberleşme yöntemi ve sağlayacağı faydalar anlatılmaktadır. Anahtar sözcükler: Elektrik kontağı, Elektrik sigortası, Gsm/wifi haberleşme yöntemleri, Sistem sürekliliği
Yenilenebilir enerji kaynakları içeren güç sistemleri için sezgisel algoritma tabanlı yük frekans denetleyici tasarımı
Enterkonnekte güç sistemlerinde senkronizasyon koşullarının sağlanması için üretim ve tüketim arasındaki dengenin korunması gerekmektedir. Güç sisteminin dinamik yapısı nedeniyle söz konusu denge değişkenlik gösterdiği için sistem frekansı sürekli kontrol altında tutulmalıdır. Sistem frekansı ve bağlantı hattı güç değişimlerinde meydana gelen dalgalanmaları mümkün olan en kısa sürede sönümlemek ve istenen referans değerinde tutabilmek amacıyla yük frekans kontrolü (YFK) adı verilen bir kontrolör süreci gerekmektedir. Rüzgâr Enerjisi Sistemi (RES) ve Güneş Enerjisi Sistemi (GES) gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının (YEK) kullanımının artması ve bu kaynakların değişken çıkış gücü nedeniyle güç sistemlerinde YFK konusu daha karmaşık hale gelmiştir. Bu tez çalışmasında, RES ve GES gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından oluşan iki alanlı termal güç sisteminde YFK için PI-(1+DD) isimli kaskad bir kontrolör tasarlanmıştır. Kontrolör parametrelerinin belirlenmesi amacıyla Bal Porsuğu Algoritması (BPA), Goril Birlikleri Optimizasyonu (GBO) ve Gri Kurt Optimizasyonu (GKO) gibi sezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Değişken yük talebi, RES/GES üretimi ve sistem parametre değişimi gibi farklı çalışma koşulları altında kontrolörün ve algoritmaların performansları test edilmiştir. Sonuçlar, literatürde bulunan yöntemlerin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, tasarlanan PI-(1+DD) kontrolörün sistem frekansının ve bağlantı hattı güç değişimlerinin aşma değeri ve oturma süresi bakımından diğer yöntemlere göre önemli iyileştirmeler sağladığı görülmüştür. Bu tez çalışması ile YFK probleminin çözümü için BPA, GBO ve GKO algoritmaları alternatif çözüm yöntemleri olarak önerilmiştir.
Çok hücreli masif MIMO kablosuz iletişim sistemleri için spektrum verimliliğinin ve güç tahsisinin incelenmesi
Gelecek nesil kablosuz iletişim sistemlerinde, spektrum doluluk problemi nedeni ile yüksek spektrum verimliliğinde (SE) hizmet sunulması en önemli hedefler arasındadır. Bu düşünce ile öncelikle bu tezde, masif MIMO haberleşme sistemlerinde, yüksek SE kazancına odaklanılmıştır. Bu kapsamda, araştırmacılara yol gösterici olması adına, Maksimum Oran Birleştirme (MRC) veya Sıfıra Zorlama (ZF) kullanarak, sabit veya farklı uzunluktaki pilot dizisi ile Zaman Bölmeli Çiftleme (TDD) veya Frekans Bölmeli Çiftleme (FDD) modu kombinasyonlarıyla yüksek SE başarımı sunabilen farklı senaryo analizleri sunulmuştur. Özellikle, masif MIMO sistemlerindeki baz istasyonundaki (BS) antenlerinin sayısı ve pilot yeniden kullanım faktörü ile birlikte ideal kullanıcı terminali sayısının (U), SE bazında etkin kaynak tahsisi açısından önemli olduğu anlaşılmıştır. Bu bağlamda, tezin ilerleyen kısımlarında, üç girişim seviyelerine dayalı olarak, sinyal-parazit-ve-gürültü oranları (SINR) ile birlikte kapalı form SE denklemleri elde edilmiştir. BS'deki anten sayısının bir fonksiyonu olarak, çoklu pilot yeniden kullanım faktörleri ile MRC ve ZF gibi çeşitli işleme şemaları dikkate alınarak benzetimler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlardan, U'nun işleme şemalarına göre değişiklik gösterdiği anlaşılmıştır. Genel olarak, bu sonuçlar, çok hücreli sistemlerde bu tezde elde edilen U dikkate alındığında, SE'den azami seviyede yararlanılabilecek olması ile literatüre katkı olarak sunulmuştur. Böylelikle, heterojen ağlarda SE açısından ideal U sayısına ulaşan bir hücreye dâhil olmak isteyen kullanıcının başka bir ağa yönlendirilmesi için ağ değiştirme algoritmalarına girdi verisi sunulmuştur. Ayrıca, bu tez çalışmasında masif MIMO sistemlerinde enerji verimliliğini (EE) en üst düzeye çıkarmak için yenilikçi bir pilot güç tahsisi algoritması önerilmiştir. Algoritma, ilgili SINR değerlerini polarize ederek pilot güçlerini optimize etmektedir. Optimize edilen bu güç değerleri sayesinde, toplam harcanan güç bütçesinin daha da düşürüldüğü gözlemlenmiştir. Algoritmanın başarımı, benzetim sisteminin kümülatif dağılım fonksiyonu (CDF)-EE çıktıları kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, aynı benzetim ortamları altındaki başarımları karşılaştırmak için eşit pilot güç tahsisi (EPPA) ve su doldurma pilot güç tahsisi (WF-PPA) şemaları da uygulanmış ve önerilen sezgisel yaklaşımımızın EPPA ve WF-PPA yöntemlerinden daha üstün olduğu kanıtlanmıştır.
Rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığının güç sistemi dengeleyicisi kullanılarak karga arama algoritması ile iyileştirilmesi
Yakıt gideri olmaması ve çevre dostu enerji kaynağı olması nedeni ile rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Rüzgârdan enerji üretimi için rüzgâr türbini ve generatör çeşitleri üzerinde pek çok çalışma gerçekleştirilmiş ve bu sistemlerin güç sistemlerine entegresi için çok farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmada rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığı incelenmiş ve güç sisteminde oluşan bir şiddetli arıza durumunda rüzgâr türbinin dinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda kararsızlık durumu için uygun türbin generatör çifti belirlenmesi amaçlanmıştır. Güç sistemi stabilizatörleri (PSS'ler), güç sisteminin geçici kararlılığını geliştirmek için generatör ünitelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. PSS'ler, büyük bir bozulmanın ardından güç açısı, rotor hızı ve alan akımı sapması vb. gibi düşük frekanslı salınımları en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, PSS'nin parametrelerinin optimal ayarlanması ve yerleştirilmesi, stabilizatörün verimliliği için çok önemlidir. Bu çalışmada, kargaların zekasına dayanan, meta-sezgisel yöntemlerden biri olan Karga Arama Algoritması (KAA), PSS'nin optimum parametrelerini bulmak için Tek Makineli Sonsuz Baralı (SMIB) sistemde ilk defa kullanılmıştır. Ayrıca, çok makineli bir güç sisteminde PSS'nin parametrelerinin bulunması için Yapay Arı Kolonisi Algoritması (YAKA) ve Karınca Kolonisi Optimizasyonu (KKO) algoritmaları da uygulanmış olup karşılaştırmalı analizler de gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada rüzgâr santrali tribün generatör sistemine sahip bir güç sisteminin geçici arıza durumları için salınım denklemlerinin kararlılık analizi KAA ile gerçekleştirilmiştir. Sistemin geçici hal kararlılığı SMIB'nin modellenmesi ve simülasyonu ve PSS'nin tasarımı Matlab/Simulink tarafından yapılmıştır. Simülasyonlar, KAA tabanlı PSS denetleyicisinin, sistem kesintiye uğradığında GA tabanlı ve PSO tabanlı PSS denetleyici tasarımlarından oldukça üstün bir dinamik tepki verdiğini ortaya koymaktadır. KAA'ya dayalı PSS, PSO'ya dayalı PSS'den %48,1 ve GA'ya dayalı PSS'den %55,7 daha hızlı yerleştiği gözlemlenmiştir. PSO ve GA'ya kıyasla KAA'nın amaç fonksiyonunun yakınsaması çok daha hızlıdır. KAA için değerlendirme süresi PSO'dan %43,5, GA'dan %48,6 daha kısadır. Diğer yaklaşımlara kıyasla SMIB sisteminde KAA tabanlı PSS kullanıldığında, aşma ve düşük frekanslı salınımlar büyük ölçüde azaltılmıştır ve aktif güç, rotor hızı, alan akımı ve mekanik gücün düşük frekanslı salınımlarını önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir.
GFD CUK dönüştürücü beslemeli tam köprü DC-DC dönüştürücü ile elektrikli araç şarj ünitesi tasarımı
Son yıllarda karbon tabanlı yakıtların azalması ve çevreye olumsuz etkilerinden dolayı, elektrikli araçların kullanımı artmaya başlamıştır. Elektrikli araçlarda da gerekli olan enerji bataryalardan sağlanmaktadır. Bu tez çalışması, elektrikli araçlar için tam köprü DA-DA dönüştürücü kullanan bir Li/İyon batarya şarj cihazının benzetimini ve düşük güç aktarımı yapan uygulamasını içermektedir. Tam köprü dönüştürücünün tek fazlı şebekeye bağlantısı histerezis akım kontrolüne sahip GFD Cuk dönüştürücü kullanılarak yapılmaktadır. Şebeke akımı THB' sini azaltmak ve güç faktörünü arttırmak için histerezis akım denetimi GFD Cuk dönüştürücü üzerinden uygulanmıştır. Cuk dönüştürücü, çıkış gerilimi giriş gerilimine göre daha düşük veya daha yüksek olabilmektedir. Ayrıca giriş ve çıkış tarafında akım dalgalılığını azaltan bobinlere sahip olduğu için seçilmiştir. Tezde öncelikle tam köprü DA-DA dönüştürücünün matematiksel modeli, küçük işaret analizi ve transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Uygulamada yüksek frekans transformatörü ve devre tasarımları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, dönüştürücünün çıkışında bulunan bobin Kesintili İletim Modunda (KİM) çalıştırılmıştır. Çalışmanın benzetimi Matlab/Simülink programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Benzetim sayesinde, bataryanın şarj edildiğini doğrulamak için batarya akımı, voltajı ve SOC değerleri ölçülmüştür. Şebeke akımı THB' si ve GF de ayrıca gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, Li/İyon batarya istenildiği gibi şarj edilmektedir. PF yükseltilmiş ve 0.999 olarak elde edilmiştir, şebeke akımının THB'si ise oldukça düşürülmüş ve %1,48 olarak elde edilmiştir. Bununla birlikte, uygulama çalışmalarında, yarı iletken anahtarların maksimum gerilim değerleri istenildiği şekilde azaltılmadığı için, düşük güç ve gerilimde batarya şarjı gerçekleştirilebilmiştir.
Uydu görüntüleri kullanılarak çatı üstü fotovoltaik enerji potansiyelinin belirlenmesi
Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle enerjiye olan talebin artması yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım oranını artırma yönünde politikalar üretilmesini sağlamaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının sınırsız ve temiz olması, enerjide dışa bağımlılığı azaltması gibi faktörler bu kaynaklara olan talebin temelini oluşturmaktadır. Düşük kurulum maliyeti, bakım işlemlerinin kolaylığı ve kurulum alanı çeşitliliği gibi faktörler fotovoltaik sistemleri yenilenebilir enerji kaynakları arasında öne çıkarmaktadır. Bu kapsamda fotovoltaik sistem potansiyelinin belirlenmesi önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, uydu görüntüleri kullanılarak görüntü işleme yöntemi ile binaların üzerinde bulunan çatılar için FV enerji kapasitesi belirlenme işlemi gerçekleştirilmiştir. Coğrafi konum bilgisi olarak kullanılan enlem-boylam değerleri ile farklı yakınlaştırma seviyelerinde ve boyutlarda uydu görüntüleri elde edilmiştir. Çalışmada elde edilen görüntüler HSV renk modeli yöntemi ve K-Means algoritması filtreleme yöntemleri olmak üzere iki yöntem ile değerlendirilmiştir. Birinci yöntemde görüntülerin renk özü, doygunluk ve parlaklık değerleri optimum seviyelere getirilerek eşikleme (thresholding) ile ayrıştırma uygulanabilmesi için uygun görüntü elde edilmiştir. Eşikleme sonrası belirlenen konum merkez alınarak çatı kenarları belirlenmiş ve çizdirilmiştir. Belirlenen kenarlar içinde kalan alan üzerinden konumun FV kapasitesi belirlenmiştir İkinci yöntemde ise görüntülere K-Means filtreleme algoritması uygulandıktan sonra çatı alanı tespiti yapılmış ve FV kapasitesi belirlenmeye çalışılmıştır. Yöntemlerin uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla 5 farklı konuma ait görüntüler elde edilerek filtreler uygulanmıştır. Filtreleme yöntemlerinin doğruluğu PV*SOL simülasyon programı ile elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve yöntemlerin verimliliği test edilmiştir. Sonuç olarak, çalışmada uygulanan yöntemlerin kişisel kullanıcılara bulundukları konumların çatı üstü fotovoltaik kapasitesinin etkili bir şekilde belirlenmesi konusunda önemli fayda sağlayacağı beklenmektedir.
Elektrik enerjisi dağıtım sistemlerinde profil katsayılarının belirlenmesi için zaman serilerine dayalı tüketim tahmin modellerinin geliştirilmesi
Yük profili katsayıları, elektrik enerjisi tüketicileri için günlük ve yıllık elektrik kullanım modelini temsil etmektedir. Elektrik Enerjisi Piyasasında dengesizlik maliyetlerini asgari düzeye indirmek için yük profil katsayılarının doğru ve güvenilir bir şekilde belirlenmesi önemli hale gelmiştir. Doğru tahminler yapmak için güvenilir yöntemler ve yeterli ölçüm verileri gereklidir. Yük profil katsayıları günlük, aylık, mevsimlik veya yıllık olarak belirlenmektedir. Ülkemizde dağıtım şirketleri tüketim miktarını tahmin etmeye çalışırken sanayi, mesken, ticarethane, tarımsal sulama gibi abone gruplarının tüketimlerini saatlik olarak ayrı ayrı değerlendirmeye çalışır. Mesken abonelerinin faturalandırılması aylık olarak yapıldığından dolayı tüketim değerleri de ay sonunda belli olur. Bu nedenle profil katsayılarının saatlik değerlendirmesinde de güçlükler yaşanır. Ayrıca tüketim tahmininde kullanılacak olan bu profil katsayılarının hesaplanmasında sıcaklık nem gibi meteorolojik veriler dikkate alınmamaktadır. Meteorolojik veriler tüketimi etkilediği bilinen önemli değişkenlerden biridir. Profil katsayılarının hesaplanmasında meteorolojik verilerin dikkate alınmaması durumunun yapılacak tahmin işleminin güvenilirliğini azaltacağı düşünülmektedir. Bu tezde, Türkiye'nin Düzce ili için yük profil katsayılarını belirlemek için çoklu polinomik regresyon analizi yöntemi kullanılarak matematiksel tahmin modelleri geliştirilmiştir. İlk olarak, önceden örneklem olarak belirlenmiş 50 farklı mesken abonesinde saatlik elektrik enerjisi tüketimi ve meteorolojik sıcaklıklar ölçülmüştür. Ölçülen veriler kullanılarak matematiksel tahmin modelleri üretilmiş ve ardından bu matematiksel tahmin modelleri kullanılarak, yük profil katsayıları belirlenmiştir. Belirlenen yük profil katsayıları kullanılarak elektrik enerjisi tüketimleri tahmin edilmiş ve tahmin sonuçları ölçüm verileri ile karşılaştırılmıştır. Matematiksel tahmin modelleri literatürde kabul gören tahmin hata testlerine tabi tutulmuş ve modellerin performansları doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre matematiksel tahmin modellerinin gelecekte değişen meteorolojik koşullara bağlı olarak %96'ya varan doğrulukla yükleri tahmin edebildiği görülmüş ve yük profil katsayılarının hesaplanması için hızlı ve pratik bir yöntem olarak önerilmiştir. Çalışma, üretilen matematiksel tahmin modellerinin Türkiye'nin Düzce ilinde yük profil katsayılarının belirlenmesi için tatmin edici sonuçlar elde ettiğini göstermektedir.
Bandwidth and gain enhancement of microstrip antenna usingmetamaterials
In this thesis, the design of the ultra-wideband microstrip antenna based on a metamaterial (MTM) array is presented to increase antenna performance by enhancing the bandwidth and gain. The proposed structure consists of an ultra-wideband antenna and a metamaterial array. The design consists of three steps. In the first step, a traditional microstrip antenna of dimensions 36 x 38 mm2 printed on FR4-Epoxy dielectric substrate with 1.58 mm thickness has been presented. In the second step, a partial ground plane technique has been applied on microstrip patch antenna with the transition steps. A UWB antenna has been obtained that is operating between 2.6 GHz and more than 20 GHz. In the third step, two unit cells of MTMs have been added on the microstrip antenna with a partial ground plane in order to increase the gain of the antenna about 3.19 dB. Keywords Gain, Bandwidth, Ultra Wideband Antenna, Metamaterial
Hafif elektrikli araçlarda kablosuz şarj sistemleri için ekranlama tasarımı ve optimizasyonu
Otomotiv endüstrisine odaklanan elektrikli araç (EA) teknolojileri hızlı bir ilerleme içerisindedir. Bunlardan biri de şarj teknolojileridir. EA'ların şarj teknolojilerini temaslı ve temassız olarak iki alt başlıkta toplayabiliriz. Temassız şarj sistemleri genellikle elektrik alan (kapasitif) veya manyetik alan (endüktif) prensiplerine dayalı yöntemlerle çalışır. Bu yöntemle belirli bir mesafeden (100-300 mm) %80'in üzerinde verimle EA'ların akü şarj gereksinimlerine uygun temassız güç aktarımı yaparlar. İndüktif güç aktarımı (İGA), diğer yöntemlere kıyasla daha düşük frekanslarda (20-250 Khz) gerçekleştirilebilir. Bu nedenle günümüzde araştırmacılar ve ticari üreticiler tarafından en çok tercih edilen güç aktarım yöntemidir. Ancak bu yöntemde güç aktarımı sırasında oluşan elektromanyetik saçılımlar canlılar için tehlikeli olabilir. ICNIRP standartlarına göre 0,8-150 Khz çalışma frekansında insan vücudunun maruz kaldığı manyetik akı miktarının 27,30 µT'yi aşmaması gerekir. Bunun için de İGA sisteminde aktif ve/veya pasif ekranlama yöntemi yapılmalıdır. Bu çalışma kapsamında, bir İGA sisteminin araç şasesine monte edilen sekonder taraf için ekranlama yöntemlerinin etkinliği ve alüminyum ekranlama ile birlikte ferit nüve kullanımı incelenmiştir. Aynı güç aktarım performansında; bisiklet şasesinde oluşabilecek demir kayıplarını azaltan ve ICNIRP standartlarına uygun ekranlama tasarımında etkili parametrelerin tespiti Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile yapılmıştır. Taguchi L9 ortogonal dizisi ile tasarımda ki parametreler optimize edilmiştir. Anahtar sözcükler: Aktif ve pasif ekranlama, İndüktif güç aktarımı, Taguchi optimizasyon yöntemi, Temassız şarj sistemleri
Türkiye 400 kV'luk güç sistemi için sezgisel yöntemler kullanılarak optimal fazör ölçüm birimlerinin yerleşim noktalarının belirlenmesi
Güç sistemlerinin kararsızlık durumuna gelmeden önce, gerekli önlemler alınarak kararlı ve güvenilir bir şekilde çalıştırılması, sistemi izlemek ve kontrol etmekle mümkündür. Fazör Ölçüm Birimi (FÖB) cihazı, güç sistemlerinin izlenmesi, kontrolü ve korunması için sistem üzerine kurulmuş modern ölçüm cihazıdır. FÖB cihazlarının maliyetleri çok yüksek olduğundan dolayı, sisteme optimum sayıda ve tüm sistemi gözlemleyecek şekilde yerleştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, farklı yöntemler kullanılarak, optimal sayıda FÖB ile tüm güç sistemini gözlemlenmesi amaçlanmıştır. Matlab ile uyumlu çalışan Güç Sistemi Analizi Araç Kutusu (GSAAK) programdan yararlanılarak, Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemi modellenmiş ve Özyinelemeli N-1 Güvenlik Yöntemi ile Optimal FÖB Yerleştirme (OFY) yapılmıştır. Sezgisel yöntem olmayan, Özyinelemeli N-1 Güvenlik Yöntemi, Derin Öncelikli Arama Yöntemi (DÖAY), Graf Teorik Yöntemi (GTY), ve Tamsayı Doğrusal Programlama (TDP) kullanılarak OFY gerçekleştirilmiştir. Ayrıca Sezgisel yöntem olan, Benzetilmiş Tavlama Algoritması (BTA), Geliştirilmiş Benzetilmiş Tavlama Algoritması (GBTA), Binary Parçacık Sürü Optimizasyonu (BPSO) ve Yusufçuk Algoritması (YA) kullanılarak Optimal FÖB yerleşim noktaları bulunmuştur. Çalışma ayrıca, Geliştirilmiş Tamsayı Doğrusal Programlama (TDP) yöntemi kullanarak yeni bir yöntem önermektedir. TDP yaklaşımı kullanılırken OFY ile elde edilen FÖB'lerin konumlarını göstermek için grafiğe dayalı kuvvet yönlendirmeli yöntemi ve coğrafi bilgi sistemini kullanarak bir haritalama sistemi ile görselleştirme tekniği kullanılmıştır. BPSO ve YA yöntemleri ile çözüm yapılırken, indekslerin çoklu çözümleri sıralamak için, Bara Gözlemlenebilirlik İndeksi (BGİ) ve Sistem Gözlemlenebilirlik Artıklık İndeksi (SGAİ) unsurları kullanılmıştır. Önerilen yöntemlerin güvenirliği, IEEE-14 Bara Test Sistemi üzerinde test edilmiştir. Önerilen yöntemler ile bulunan sonuçlar, literatürde IEEE-14 Bara Test Sistemi için, bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Güvenirliği test edilen yöntemler, Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemine uygulanmış. Sonuç olarak Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemi için optimum FÖB sayısı ve bu FÖB'lerin hangi baralara yerleştirilmesi gerektiği bilgisi farklı yöntemlerle belirlenmiştir. Bu yöntemler ilk kez Türkiye 400 kV Enterkonnekte Güç Sistemine uygulanmıştır. Çalışmada önerilen yöntemlerin sonuçları güç sistemi işletmecilerine alternatif bir çözüm önerisi olarak sunulmaktadır.
Farklı gölgelenme örüntüleri ve fotovoltaik bağlantı türleriyle pıl tabanlı maksimum güç noktası takip sisteminin incelenmesi
Fotovoltaik (FV) dizisi karakteristiğindeki Maksimum Güç Noktalarının (MGN) sayısının arttırılması, Maksimum Güç Noktası Takibi (MGNT) algoritmalarının MGN'yi bulmasını zorlaştırmaktadır. Ayrıca, FV panellerinin bağlantı türleri ve kısmi gölgeleme koşulu da MGN'lerin sayısını artırır ve FV dizisinin karakteristik eğrisini değiştirmektedir. Bu nedenle, FV dizisi kurulurken, FV panel bağlantı türü, kullanılacak MGNT algoritması ve kısmi gölgeleme örüntüleri çok önemlidir. Bu çalışmada, 5x5 FV panelden oluşan fotovoltaik sistemi Kısmi Gölgeleme Koşulu (KGK) altında TMS320F28335 DSP kiti kullanılarak Döngüdeki İşlemci (Processor-In-Loop, PIL) platformunda en sık kullanılan üç MPPT algoritmasının ve sekiz farklı bağlantı türünün testi gerçekleştirilmiştir. PIL sonuçları ve yapılan analizlere göre, verilen bağlantı türleri arasında Toplam Çapraz Bağlantı (Total-Cross-Tied, TCT), tüm KGK'lar altında en yüksek dizi çıkış gücünü sağlamaktadır. Bu bağlantı türünün çıkış gücü en yüksek değerine Çapraz (Diagonal, DG) gölgelenme örüntüsünde ulaşmıştır. Ayrıca, %65,73'lük bir maksimum Doluluk Faktörü (Fill Factor, FF) ve %10,40'lık bir minimum Uyumsuzluk Güç Kaybına (Mismatched Loss, ML) sahiptir. Ek olarak, neredeyse tüm test koşullarında (48 testten 35'ine), PSO algoritması Global Maksimum Noktasına (GMP) ulaşmıştır. Tüm bu sonuçlar, FV sistemin güç verimliliği için sadece MGNT algoritmalarının değil, aynı zamanda bağlantı türlerinin, kısmi gölgeleme modellerinin ve bunların hepsinin birlikte değerlendirilmesinin de büyük önem taşıdığını göstermektedir.
The use and investigation of two-dimensional materials in solar cells
Solar cells do not have ability to absorb the majority of the electromagnetic waves that are coming towards them. Our aim is using MXene which is a new member of two-dimensional (2D) materials family to increase the solar cells efficiency by increase the absorption coefficient. We designed, simulated and analyzed MXene metamaterial absorber in the visible frequency region for solar cell applications. Titanium carbide (Ti_3 C_2 T_x) was used as a dielectric layer of proposed solar cell absorber. Electromagnetic response of the proposed design is computationally analyzed using a full-wave electromagnetic solver simulation program. Geometric parameters of design were carefully analyzed to show absorption behavior of proposed design. The proposed design provide maximum of 96.8 % absorption and it is independent from normal incidence (transverse electromagnetic mode), so proposed design can be good candidate for the solar cell applications.
Frequency-selective permittivity determination of solid dielectric materials backed by a conductor
We have presented a method for complex permittivity detection with short-circuit termination of low-loss materials based solely on amplitude reflectance measurements. This method has advantages and disadvantages. The first advantage is that we can obtain max and min frequencies and make derivation easier because a certain frequency is observed. The second advantage is that it does not require calculation. The disadvantage of this method is that it requires us to use a wide bandwidth and is more suitable for materials with a high dielectric constant. In this method, which we use the Reflection Method, complex and only amplitude scatter parameter measurements of a low loss material (silicon) placed in the section of a waveguide are calculated and supported by numerical analysis. Like other non-resonance methods, the method may be a coarse indicator of the imaginary portion of permeability for low loss samples.
Retrieval of effective constitutive parameters for biaxial bianisotropic metamaterials using reference-plane-invariant waveguide method
This study is about electromagnetic characterization of bi-axial bianisotrpic metamaterials. Rectangular waveguide method is used to extract scattering parameters in microwave X-band frequency region. In general, by these techniques it is presumed that the measurement and reference planes of specimen are overlapped which can cause errors otherwise. Reference-plane-invariant technique is investigated for the extraction of the effective constitutive parameters. By this technique, the measurements, can be performed without precise knowledge of the positions of the measured specimen reference planes. The study is validated by comparing extracted constitutive parameters with a method requiring reference plane position of the measured slab. As a preliminary, the concept is simulated by a commercial electromagnetic field simulation software. The results obtained by simulations are reinforced with physical waveguide experiments by using a vector network analyzer. For the measurement experiments, split-ring-resonator type metamaterials are designed, fabricated and used.
Parilen-C tabanlı piezoelektrik malzemelerin diielektrik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzdeki teknolojik gelişmeler, elektrik enerjisinin günlük hayatta kullanımını önemli ölçüde artırmış ve bu durum elektrik enerjisinin depolanmasıyla ilgili uygulamaları kritik bir araştırma konusu haline getirmiştir. Dielektrikler, enerji depolamaya uygun malzemeler oldukları için, bu malzemelerin dielektrik özelliklerinin anlaşılması büyük önem taşımaktadır. Piezoelektrik bir polimer olan Parilen-C, üstün elektriksel, fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle bu uygulamalar için potansiyel bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Literatürdeki çalışmalarda polimer malzemelere genellikle seramik, oksit, metal malzemeler katkılanarak dielektrik özelliklerinin artırılması amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında ise, Parilen-C polimeri kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle sentezlenmiş ve ağırlıkça çeşitli oranlarda poliüretan (PU), poli (metil metakrilat) (PMMA) ve aktif karbon katkısı eklenerek üretilen kompozitlerin dielektrik özellikleri incelenmiştir. Kompozitlerde kullanılan malzemelerin saf veya başka malzemelerle katkılanmış numunelerinin dielektrik özelliklerini inceleyen çalışmalar mevcut olsa da bu tez çalışmasında üretilen kompozitlerin dielektrik özelliklerini inceleyen bir çalışma mevcut değildir. Üretilen numunelerin dielektrik özellikleri 1-10 MHz frekans aralığında incelenmiştir. Numunelerin kapasitans, tanjant kaybı, empedans, direnç ve reaktans değerleri empedans analizörü kullanılarak ölçülmüş, dielektrik geçirgenlik ve dielektrik kayıplar hesaplanmıştır. Daha sonra numuneler polarize edilerek dielektrik özellikleri yeniden ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda, malzemelerin ölçüm yapılan frekans aralığında rezonans frekansları ve bu frekanslarda gösterdiği tepkiler gözlemlenmiş, malzemenin rezonans frekansından yüksek frekans değerlerinde indüktif davranış sergilediği görülmüştür. Yapılan katkılamalar ile rezonans frekansında artma ve azalma yönünde değişimler görülmüştür. Polarizasyon işleminden sonra bazı numunelerde dielektrik geçirgenlik değerlerinde artışlar gözlemlense de dielektrik kayıp değerlerindeki artışlar çok daha fazladır. Dielektrik geçirgenlik değeri rezonans frekansı bölgesinde polarizasyon işleminden sonra en fazla 5,58 kat artış göstererek en yüksek 246 değerini almış, dielektrik kayıp değerleri ise bazı numunelerde 20.000 kat artarak 5000'e kadar ulaşmıştır. Dielektrik kayıp değerleri rezonans frekansına yaklaştıkça arttığı için, bu durum metamalzemelerin uygulamaları için gereken kayıp değerlerinden daha yüksek kayıplar elde edildiğini göstermektedir. Malzemenin gösterdiği kapasitif ve indüktif davranış empedans, direnç ve reaktans grafiklerinde de gösterilmiştir. Direnç ve reaktans değerleri kullanılarak Cole-Cole grafikleri oluşturulmuş ve malzemenin dağılımı ve yapısal özellikleri hakkında analizler yapılmıştır. Malzemelerin tam bir yarım daire gösterdiği görülmüş, dielektrik gevşeme dağılımının ölçüsü olan α değerleri hesaplanarak numunelerin homojenlik düzeyi hakkında kıyaslamalar yapılmıştır.
Katkılı çinko oksit ince filmlerin püskürtülerek kaplama tekniği ile üretilmesi ve polimer güneş hücrelerinde kullanılması
Bu çalışmada düşük sıcaklıkta (≤150 °C) katkısız, katkılı ve eş katkılı olarak ZnO nanoparçacıklar üretilmesi ve atmosfer koşullarında püskürtülerek kaplama yöntemiyle ters tip organik güneş hücre yapısında elektron taşıma malzemesi olarak kullanılmasının fotovoltaik performans üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda, öncelikle üç farklı element (Al, Sn ve Y) kütlesel olarak sırasıyla %0,5, %1, %3 ve %5 oranlarında katkılanmıştır. Tüm örneklerin yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımı X-ışını spektroskopisi (EDX), X-ışını kırınımı (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile incelenmiştir. Optik özellikler ultraviyole görünür (UV-VIS) spektrofotometre kullanılarak karakterize edilmiştir. Fotovoltaik performans değerlendirmesi için açık devre gerilimi (Voc), kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), dolum faktörü (FF) ve güç dönüşüm verimliliği (PCE) gibi temel parametreler değerlendirilmiştir. Özellikle Al katkısı, parçacık boyutunu küçülterek, Jsc değerinde bir artış meydana getirmesiyle hücrelerin fotovoltaik performansının iyileşmesini sağlamıştır. Katkısız ZnO nanoparçacıklı hücreler %1,59 PCE ile referans olarak belirlenmiştir. Tüm durumlar değerlendirildiğinde, tek katkı elementi olarak %5 Al katkılı hücreler %3,72 PCE ile en iyi fotovoltaik performansı göstermiştir. Ayrıca, farklı eş katkı oranları kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde, (%0,5 Al - %0,5 Sn), (%0,5 Sn-%1 Y), (%0,5 Al - %1 Y) ve (%0,5 Al - %1 Sn) olacak şekilde dört farklı durum değerlendirilmiştir. Sonuçlar, eş katkılı ZnO nanoparçacıklarının güneş hücrelerinin fotovoltaik performansını artırdığını göstermiştir. En iyi PCE, %2,40 ile (%0,5 Al-%1 Sn) durumunda elde edilmiştir. Bilinen literatürde ilk kez denenen Sn ve Y eş katkısı (%0,5 Al-%1 Y) durumu için, %1,99 PCE ile katkılanmasının güneş hücrelerinin performansını artırabileceğini göstermektedir. Tüm bu sonuçlar, ZnO nanoparçacıklarının ters tip güneş hücrelerinin performansını etkileyen önemli faktörler olduğunu vurgulamaktadır ve uygun katkılama oran ve koşullarını sunmaktadır.
Güç sistemleri denetleyici parametrelerinin uygunluk mesafe dengesi tabanlı sosyal ağ arama algoritması kullanılarak belirlenmesi
Bu tez çalışmasında, modern güç sistemlerinin güvenli bir şekilde çalışmasında kritik bir öneme sahip olan ve geçici durum kararlılık analizi probleminin çözümünde kullanılan denetleyicilerin, en uygun parametrelerinin belirlenmesini sağlamak amacıyla uygunluk-mesafe dengesi (Fitness-Distance Balance, FDB) tabanlı sosyal ağ arama (Social Network Search, SNS) algoritması (FDBSNS) geliştirilmiştir. Bu kapsamda tez çalışması, üç genel aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, zayıf keşif-sömürü yeteneği ve erken yakınsama problemleri nedeniyle SNS algoritması, FDB seçim yöntemi kullanılarak geliştirilmiştir. FDB yöntemi, SNS algoritmasındaki arama sürecinde çözüm adaylarının uygunluk ve mesafe değerlerini dikkate alarak daha verimli bir şekilde seçilmesini sağlamaktadır. Bu doğrultuda, geliştirilen FDBSNS algoritmasının performansı IEEE CEC 2014 ve CEC 2017 kıyaslama problemleri kullanılarak test edilmiştir. İkinci aşamada, FDBSNS algoritması güç sistemlerinde geçici durum kararlılığının sağlanması amacıyla güç sistemi kararlı kılıcısının (Power System Stabilizer, PSS) en uygun parametrelerinin belirlenmesi problemine uygulanmıştır. Çalışmada, FDBSNS'nin yanı sıra 10 farklı güncel ve etkili rakip Meta-sezgisel Arama (MSA) algoritması kullanılarak PSS parametrelerinin en uygun edeğerleri belirlenmiştir. Sonrasında, belirlenen amaç fonksiyonuna göre elde edilen uygunluk değerleri, çeşitli istatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Ayrıca, FDBSNS'nin etkisi, çeşitli arıza senaryosu durumları için zaman alanı analizleri gerçekleştirilerek WSCC 3-Makineli 9-Baralı ve New England 10-Makineli 39-Baralı test sistemlerinde incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise, FDBSNS , güç sistemlerinde geçici durum kararlılığının sağlanması amacıyla TCSC tabanlı denetleyicilerin en uygun parametrelerinin belirlenmesi probleminin çözümünde kullanılmıştır. Problemin çözümünde FDBSNS'nin yanı sıra 11 farklı güncel ve etkili rakip algoritma kullanılarak TCSC tabanlı faz ilerlemeli-faz gerilemeli (Lead- Lag, LL) ve TCSC tabanlı orantılı-integral-türev (Proportional-Integral-Derivative, PID) denetleyicilere ait parametrelerin en uygun değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, FDBSNS'nin problemin çözümündeki etkisi tek makineli sonsuz baralı (Single Machine Infinite Bus, SMIB) bir güç sisteminde belirlenen arıza durumu ve farklı yüklenme senaryoları için uygunluk değerleri, istatistiksel analizler ve zaman alanı analizleri açısından incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen FDBSNS'nin kıyaslama problemlerinin çözümünde ve denetleyici parametrelerinin en uygun değerleri elde edilerek geçici durum kararlılığının sağlanması konusunda, rakip algoritmaların tamamına kıyasla üstünlük sağladığını göstermektedir.
Nikel alaşımlı esnek filament nüveli Rogowski bobinin tasarımı ve geliştirilmesi
Elektrik sistemlerinde hatlarında akım ölçmek için genelde akım trafoları kullanılır. Akım trafolarında, ölçülen akım büyüklüğüne göre nüve doyumu gözlenebilir. Akım ölçümü için hall etkili sensörler veya hava nüveli Rogowski Bobinler (RB) de kullanılmaktadır. Hall etkili sensörler dış manyetik ortamlardan çok fazla etkilenebilmektedirler. Hava nüvesi kullanan RB'ler ise manyetik olarak doğrusal özelliktedirler. Bu nedenle RB'ler, ölçüm aralığında doğruluğu yüksek ölçümler yapabilmektedirler. Üstelik hava nüveli RB'ler esnek olduklarından her ortamda rahatlıkla kullanılabilmekte ve sökülüp takılabilmektedir. Ancak hava nüveli olduklarında RB'lerin sekonder gerilimleri mV seviyesinde ölçülür. Anlamlı değerler elde edebilmek için sekonder tarafında bir indikatör ile birlikte kullanılırlar. Bu nedenle yükseltici ve ADC çözünürlülüğü dikkate alındığında akım hassasiyetleri düşük olabilmektedir. Bu çalışmada ticari RB'lerin akım hassasiyetlerini arttırmak için esnek ferromanyetik nüveli bir RB tasarımı geliştirilmiştir. Esnek nüve üretimi için %40 ve %60 nikel alaşımlı filamentler üretilmiştir. Ticari bir referans ürün dikkate alınarak geliştirilen RB'nin hava nüveli ve filament nüveli modeli, laboratuvar ortamında üretilmiş ve deneysel olarak 0-400 A aralığında birbirleriyle MAPE (%) değerleri ile karşılaştırılmıştır. Buna göre önerilen esnek ferromanyetik nüveli RB ile ölçülen gerilim değerleri, hava nüveli RB'e göre ortalama %25 oranında yüksektir. Bu da ölçüm hassasiyetine olumlu katkı sağlayacaktır.
Metabolit tespiti için kuantum nokta tabanlı floresan sensör geliştirilmesi
Vücutta meydana gelen hastalıkların çoğu metabolit miktarının değişimiyle saptanabilmektedir. Sağlıklı ve hasta bireylerde farklılık gösteren metabolit miktarları hastalıkların teşhisinde, evresinin belirlenmesinde ve tedavi planlanmasında önemli rol oynamaktadır. Metabolitlerin tespit edilmesinde birçok farklı yöntem kullanılsa da diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında floresan yanıtlarına bağlı tespit yönteminde daha az numune tüketimi, ön hazırlığa ihtiyaç duyulmaması ve daha hızlı yanıt elde edilmesi bu yöntemin avantajları arasında yer almaktadır. Ayrıca floresan ışıması yapan kuantum noktaların (KN) yapılarının iyi bilinmesi, yüksek ışıma yapmaları, boyutlarının ayarlanabilir olması ve absorpsiyon kesit oranının yüksek olması KN'leri metabolit tespit çalışmalarında öne çıkarmaktadır. Bu tez çalışmasında, merkaptopropiyonik asit (MPA) ile sulu sentezlenen kadmiyum (Cd) bazlı KN'ler ilk kez kullanılarak C vitamini (CVit), folik asit (FA) ve glikozu hızlı, hassas, seçici ve güvenilir şekilde tespit edebilen floresan sensör sistemi geliştirilmiştir. Öncelikle, sentezlenen KN'lerin (CdSe, CdSeTe, CdTeSe, CdTe/ZnS ve CdSe/ZnS) UV-Vis, XRD, FT-IR ve HR-TEM ile karakterizasyonları yapılmıştır. Sentezlenen KN'lerin yüksek kalitede ve metabolit tespit çalışmaları için uygun KN'ler olduğu görülmüştür. KN konsantrasyonu, pH ve inkübasyon sürelerinin optimize edildiği sistemde, artan miktarlarda CVit, FA ve glikoz ilavesine karşı KN'lerden elde edilen floresan yanıtları incelenmiştir. Metabolitlerin eklenmesiyle, KN'lerin floresan yanıtlarında FRET mekanizmasına dayanan sönümlenmeler gözlemlenmiştir. Tez çalışmasında önerilen sensör sisteminde test edilen KN'ler için ölçüm yapılan konsantrasyon aralığı CVit için 0,3-8000 µg/mL, FA için 3,5E-4-3,5E+4 ng/mL ve glikoz için 0,175-90 mM olarak belirlenmiştir. Belirtilen dinamik aralıklar literatürde yapılan çalışmalara kıyasla daha geniş aralıkta yer almaktadır. Ayrıca, KN'lerin metabolitlere özgü yanıt verdiğini gözlemlemek amacıyla seçicilik çalışmaları gerçekleştirilmiş ve bunun sonucunda, KN'lerin metabolitlere karşı seçici yanıt verdiği belirlenmiştir. Sunulan bu yöntem, gerçek kan numunelerinde metabolitlerin miktarını ölçmek için de kullanılmıştır. Kan serum numunelerinde CVit için 10-20 µg/mL, FA için 7,5-20 ng/mL ve glikoz için 0,25-1,5 mg/mL lineer aralıklarda %95'in üzerinde doğruluk payı ile metabolit miktarları tespit edilmiştir. Bu sonuç lieratürdeki farklı KN'ler ve metabolitler için bulunan sonuçlar ile uyumluluk göstermekte fakat seçilen dinamik aralık ve elde edilen lineer aralık açısından üstünlük sağlamaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması ile CVit, FA ve glikoz tespiti için tepki süresi hızlı, hassas, seçici, güvenilir, düşük maliyetli ve gerçek örneklerde kullanılabilecek mevcut KN'lere alternatif floresan tabanlı sensör sistemi literatüre kazandırılmıştır.
Mw>5 depremler döneminde YKS-TEİ'nin sınıflandırılması için makine öğrenmesi algoritmalarının karşılaştırılması
Deprem öncesi sinyallerin tespiti, son yıllarda giderek daha fazla ilgi gören önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Büyük depremler ve jeomanyetik hareketlilikler, iyonküredeki Toplam Elektron İçeriği (TEİ) üzerinde belirgin bozulmalara neden olabilmektedir. Bu çalışmada, TEİ verilerini kullanarak iyonküredeki sismik ve jeomanyetik hareketliliğe bağlı bozulmaların sınıflandırılması amaçlanmıştır. 1999 ile 2020 yılları arasında Mw büyüklüğü 5,6 ile 9,1 arasında değişen on büyük depremin üç gün öncesi ve deprem günleri ile jeomanyetik olarak sakin ve bozulmuş dönemler incelenmiştir. Yerküresel Konumlama Sistemi (YKS) istasyonlarından elde edilen TEİ verileri, çeşitli algoritmalarla analiz edilmiştir: Uzun Kısa Süreli Bellek (UKSB), Modüler Sinir Ağı (MSA), Olasılıksal Sinir Ağı (OSA), Evrişimsel Sinir Ağı (ESA), Tekrarlayan Sinir Ağı (TSA), Çok Katmanlı Algılayıcı (ÇKA), TSA-UKSB, ESA-UKSB ve ESA-UKSB-ÇKA. Büyük depremler için yüksek doğruluk oranları elde edilirken, küçük depremler için bazı algoritmaların doğruluğu düşmüştür, özellikle OSA algoritması orta büyüklükteki depremler için düşük performans sergilemiştir. Çalışma, büyük depremlerle ilişkilendirilen iyonküre bozulmalarının etkili bir şekilde sınıflandırılabileceğini, ancak küçük depremler için mevcut algoritmaların yetersiz olduğunu göstermiştir. Gelecekte, küçük depremler ve jeomanyetik hareketlilik için daha gelişmiş algoritmaların geliştirilmesi önerilmektedir.
Energy management system in real time by image processing and deep learning
As complexity and the size of electrical systems perpetually enlarges, heavy loading will require extra systems to manage electrical power and regulate energy consumption in the demand and customers side. To overcome these problems, in this thesis, a smart power management system has been developed. The system has been realized using minicomputer, sensors, image processing and deep learning algorithms. The developed power management system can handle a lot of electrical management crucial aspects such as reducing power consumption to lower possible limits, controlling ambient temperature, turn on/off some devices depending on human activities. The system we developed in the thesis and named as smart building management has the advantage of making the decisions such as automatic control of the air conditioning system to adjust the ambient temperature according to the comfort of the user, lighting and turning the television on and off depending on the human mobility in the interior. In this study, a camera compatible with minicomputer as Raspberry Pi has been utilized for taking image or recording real-time streaming video for detection the existence of human and his activity. The deep learning based on Convolutional Neural Network (CNN) structure has been utilized as an efficient technique in order to classify the objects properly.Furthermore, the saliency object detection algorithm in addition to image processing tools has been exploited to extract the discriminative features and detect the valuable objects so that speed up both taking the true decision and network learning. The Python computer program language has been utilized because of having huge library functions and its compatibility in programming the real-time embedded system. Experimental results show that the proposed system could be administered electrical consumption with smart and accurate behaviour. Moreover, the recognition algorithm has rapidly produced good results in distinguishing human from other objects, where the accuracy of correct detection can reach to 97.9% and convergence time reach to 0.9 seconds.
Sparse representation based ECG heartbeat classification using convolutional neural networks
The cardiovascular disorders can be monitored using electrocardiogram (ECG or EKG). Since the interpretation of arrhythmias disorders is difficult by human, it is of great importance to develop automated models to help physicians classify arrhythmias in a real-time and accurate manner. The classification of ECGs signals is challenging as there are similarities among ECG heartbeats within inter-patient and intra-patient recordings, in addition to the noise resulted from ECGs' apparatus and settings. This paper presents a new model, which uses sparse representations of ECG signals and classifies them using a Convolutional Neural Network. An orthogonal matching pursuit method is implemented to produce appropriate sparse-represented signals based on an overcomplete Gabor dictionary. The sparsified (SR-ed) inputs are fed into the proposed network which consists of 5 successive double 1-D convolutional layers to classify 5 ECG categories. In contrast to traditional algorithms, this method does not require preprocessing such as feature extraction or selection. The MITBIH Arrhythmia database is used to evaluate the performance of the developed model. The model is tested using non-SR-ed, SR-ed and compressed SR-ed (CSR-ed) data for both imbalanced and balanced classes datasets. The experimental results show that the model accuracies of the SR-ed data reach up to 97.44% and 97.32% for the imbalanced and balanced datasets respectively. While for the non-SR-ed ones, the accuracies reach up to 98.84% and 98.69% for the imbalanced and balanced datasets respectively. Finally, as for the CSR-ed inputs, the accuracies reach up to 93.96% and 83.38% for the imbalanced and balanced datasets respectively.
Development and testing of a graphical simulator for wastewater treatment plant design and analysis
In this study, a computer based graphical interface is developed to improve wastewater treatment systems. Depending on the desired input-output relationship of the system, the simulator is run to show the possible results for each step of the processes of a wastewater treatment system. In order to describe the treatment performance on the wastewater, each subsystem responses, which are predefined and mathematically modeled, are observable. It is possible to observe the system behavior on maximum and minimum values of physical, biological and chemical wastewater components. The subsystems are constructed elastically; the simulator allows adding different mathematical responses to the subsystems on different chemical and physical components. The organic-inorganic and chemical-physical responses of the system are simulated distinctly. The wastewater treatment characteristics for different components of any type are planned, observed and optimized. All relevant variables such as depth of pools, flow speed and sewage characteristics can be changed on the simulator. Whale Optimization Algorithm (WOA) is used to achieve the desired optimized solutions. The simulator is run for the Gaziantep Oğuzeli WWTP conditions. The results of whole simulator are concluded with both economic and environmental trajectories depending on the desired outputs and the control mechanisms of the system. Moreover a Unified Tank Model (UTM) for the aeration and sedimentation phases is proposed and investigated as part of this study. Environmental aspects are taken in to account for all steps of this study. Keywords: Wastewater, Wastewater Treatment, Mathematical Modeling, Simulation, Control.
The process of converting solar power to electricity using solar cells and improving productivity of photovoltaic solar power systems via solar cells
Photovoltaic (PV) technology, together with being an expensive and renewable technology, is the simplest electricity production technology in terms of design and installation. PV cells are semiconductor materials that convert solar energy directly into electricity. The energy conversion factor for any solar PV system is defined as efficiency. This causes some misconceptions. The efficiency of a PV cell can be taken as the ratio of the generated electricity to total solar radiation. According to this definition, only the electricity generated by the PV cell is taken into account. Other components and properties of the PV cells such as the ambient temperature, cell temperature, and chemical components of the PV cell are not considered. PV cells heat up during use and lose or gain heat according to the temperature of the environment they are in. In other words, as the PV cell warms up as a result of warming up, the heat energy must also be taken into account in the collection efficiency of the PV cell. In this study; parameters affecting the efficiency of a PV power system such as panel placement and panel-inverter compliance are examined and necessary precautions for keeping performance high are discussed.
Precision measurement of resistance with direct microcontroller connection
Today, many systems and sensors consist of different connection combinations of resistors. Many types of sensors, such as LDR light sensors, temperature sensors, platinum sensors, are examples of sensors consisting of resistance systems. They operate according to instantaneous change of resistance values depending on temperature and ambient conditions (as Luminous). For this reason, the correct measurement of the resistors is of great importance for the accuracy of the data to be received from the sensors. Many precision resistors and capacitive sensors measurement methods with microcontroller based on charging and discharging capacitor over resistors and calculating the elapsed time. In this thesis, measurement techniques which based on finding the value of unknown resistor by RC circuit analysis by charging the capacitor and calculating the discharging times of the capacitor over known resistors with microcontroller, then charging the capacitor again and estimating discharging time of the capacitor over the unknown resistor and then comparing the discharge times are studied. With the measurement methods, it is aimed to make more accurate measurement, by determining the errors which may occur in the measurements, minimizing these errors and value of unknown resistor is found in the most accurate way. By minimizing errors in resistance measurement, the data received from the sensors will be detected more accurately.
Sparse extreme learning machine for classification
Extreme Learning Machine (ELM) is a single-hidden-layer feed forward neural network that randomly initiates the weights for the connections between input and hidden layer and the bias of the hidden layer. Two hidden layers and multiple hidden layers ELMs have added some enhancements – when used on the same data set - keeping the randomly initiated weights and biases and extending the number of hidden layers. A greedy algorithm is also proposed within the ELM architecture to penetrate sparse approaches and presented enhancement in compare with standard. This study presents three different standard ELM algorithms and a greedy single hidden layer ELM to detect classification problems on 3 datasets and compares the testing accuracy of these total 4 ELM algorithms. Based on the results of experiments conducted, greedy Extreme Learning Machine algorithm provide a good prediction accuracy with a high prediction rate.
Yapay zeka ve zaman serisi modelleriyle elektrik spot piyasalarında fiyat tahmin uygulaması
Global piyasada artan enerji ihtiyacı, ülkemiz içinde bir takım hızlı reaksiyonlara neden olmuştur. Reaksiyonların sonucunda piyasa içindeki tüm etkileyen ve etkilenen faktörlerin birlikte olduğu yeni bir yapı meydana gelmiştir. Bu durum işin ekonomik boyutunda özelleşmeye ve rekabete sebebiyet vermiştir. Enerji ihtiyacı karşılanırken bunu piyasa koşullarında verimli ve sürdürülebilir bir şekilde ele almak gerekir. Hızlı bir şekilde değişkenlik gösterebilen enerji üretim metotları, şebeke sistemleri, dağıtık enerji sistemleri ve bu sistemlerin kontrolü çok yönlü bir yapıyı beraberinde getirmiştir. Literatürdeki ve piyasadaki boşluklarını giderecek şekilde, modern analiz yöntemleriyle elde edilen çıkarımların teklif vericilere sunulması, daha sonrasında son kullanıcıya hizmet verecek kurum ve kişilere ise yaklaşık maliyetlerin ve planlamaların tespiti için gerekli ortamın sağlanması amaçlanmaktadır. Piyasalar optimum fiyatı sağlamak için birçok kriteri değerlendirmek zorundadırlar. Doğru analiz, spot piyasada risk yönetimi için büyük bir referans olacaktır. Dünyadaki gelişmelere paralel olarak Türkiye'deki elektrik enerjisi piyasası da kendi arasında farklı alt piyasalara ayrılmıştır. Çalışmada EPİAŞ şeffaflık platformundan elde edilen verilerle zaman serilerinin geleneksel ve makine öğrenmesine dayalı modelleri kullanılarak elektrik spot piyasaları için kısa dönemli gün öncesi ve gün içi fiyat çıkarımlarında bulunulmuştur. Daha sonra modellemeler, piyasa kullanıcısının dinamik bir şekilde bu işlemleri tekrarlayabilmesi amacıyla web tabanlı bir uygulama haline getirilmiştir. Literatür karşılaştırması ve şeffaf verilerle yapılan testler sonucunda gün içi piyasa için en iyi modelin ARMA; gün öncesi piyasa için en iyi modelin Prophet olduğu tespit edilmiştir. Çalışma ticari faaliyetlerde bulunulmak üzere kullanılacaktır. Ayrıca birden fazla uluslararası akademik yazı ve patent alma amaçlanmaktadır.
Design of x-bandpass waveguide chebyshev filter based on csrr metamaterial for telecommunication systems
A fifth-order waveguide bandpass filter is designed by two different methods, the first method used the conventional technology which rectangular waveguide cavities and direct H-plane junction. The other method used metamaterial (MM) complementary split-ring resonators (CSRR) technology, both methods are implemented with Chebyshev response. The waveguide bandpass filter is designed at X-band with 10 GHz center frequency and operates at [9.15 GHz – 10.44 GHz] bandwidth. By using the CSRR upper and lower sections that are placed on the same transverse plane and are not on the same parallel line, CSRR sections are shifted from each other. A simple model of lumped elements RLC is introduced and calculated as well for both technologies. Hereafter, by selecting proper physical parameters and optimizing the overall CSRR geometrical dimensions by taking into consideration the coupling effect between resonators; a shortened length of the overall filter and a wider bandwidth over the conventional one are obtained. As a result, the MM bandpass waveguide filter is compared with the conventional bandpass waveguide filter, in addition to other studies that have used the metamaterial technique. The MM bandpass filter reduces the overall physical length by 31% and enhances the bandwidth of up to 37.5%. An Electromagnetic (EM) simulator CST is utilized to design the filter by employing both parameters sweep and optimization techniques to achieve the required filter response. The simulation results show that the response of MM filter meets the requirements in terms of return loss, compactness and bandwidth.
Linear and nonlinear classification of quadrature modulation signals
Automatic modulation classification (AMC) is a form of modern technology integrated into communication receivers to automatically define the modulation type of a received signal. In this work, two new AMC algorithms based on signal feature extraction and a pattern-recognition method are introduced. First, AMC methods are summarised. Subsequently, up-to-date AMC algorithms, including their development, extracted features, their ability to recognise modulated signals, operating configurations, and some recent AMC projects are discussed from their preliminary historical development. Furthermore, state-of-the-art AMC methods are classified according to their feature-selection group, classifier structure, number of modulation signals, channel system, and simulation tool. Second, a new AMC method based on a hierarchical threshold classifier structure is presented. The proposed system comprises multiple tree-based on logarithmic thresholds. The system uses a logarithmic modification of the high-order cumulants (HOCs) of the modulated signal as discriminant features to distinguish among the different digital-modulation schemes. Moreover, the proposed system is tested for classifying QPSK and MQAM modulation types in additive white Gaussian noise (AWGN) and flat-fading environments. The simulation results demonstrate that a very good classification rate is achieved at a low SNR of 5 dB, under conditions of statistically noisy channel models. This shows the potential of the logarithmic-classifier model for application in M-QAM signal classification. Further, in this thesis, we propose the leveraging of novel higher-order spectra features (HOSF) in classification algorithms based on neural-network properties, to mitigate the modulation recognition problems specified in the M-APSK DVB-S2X modulation signals standard. The HOSF characteristics of signals are extracted under the AWGN– channel, and four individual parameters are defined for distinguishing modulation– signals from the set, {16, 32, 64}-APSK. This approach makes the recogniser more intelligent and improves its classification success rate. The results illustrate the excellent classification accuracy obtained at a low SNR of 0 dB, which demonstrates the potential of combining these proposed features with a neural-network classifier for M-APSK modulation classification. Finally, in both proposed algorithms, extensive simulations revealed that a significant improvement in classification accuracy and reduction in system complexity is achieved compared to the previously proposed systems in the literature.
Lineer indüksiyonlu fırlatıcılarda artan frekanslı sürücü tasarımı, gerçeklemesi ve kontrolü
Elektromanyetik fırlatıcılar, mermiyi fırlatmak için geleneksel fırlatıcıların aksine kimyasal enerji sonucu açığa çıkan kuvvet yerine, elektromanyetik kuvveti kullanırlar. Namludan geçen akım, çevresinde bir manyetik alan oluşturur. Bu sırada mermi üzerinde bir kısa devre akımı meydana getirir. Manyetik alan içinde akım taşıyan mermi üzerinde kuvvet indüklenir. Mermi bu kuvvetin etkisiyle, manyetik alan dışına doğru itilir ve fırlatılır. Literatürde elektromanyetik fırlatıcılar, raylı fırlatıcılar ve bobinli fırlatıcılar olmak üzere 2 ana başlıkta incelenmektedir. Bobinli fırlatıcıların özel bir türü olan lineer indüksiyon tipi fırlatıcılar, son yıllarda araştırmacılar tarafından daha fazla ilgi görmektedir. Lineer İndüksiyonlu Fırlatıcı (LİF), ferromanyetik materyal içermeyen hava nüvesine sahiptir. LİF'ler doğrusal indüksiyonlu motorların özel bir türü olduğundan, doğrusal indüksiyonlu motorlarının sahip olduğu yüksek güç yoğunluğu, düşük bakım ihtiyacı ve sağlamlık gibi avantajların tümüne sahiptir. Önerilen tez kapsamında, 100 g alüminyum silindirik mermiyi fırlatacak tek bölümlü lineer indüksiyonlu fırlatıcı üretilmiştir. Fırlatıcının enerji ihtiyacını karşılamak için 3-faz gerilimi doğrultulup, yüksek şarj kapasitesine ve hızlı deşarj performansına sahip film kapasitör gruplarından oluşmuş bir Doğru Akım (DA) baraya iletilmiştir. Kapasitörler üzerinde depolanan doğru gerilim, bir evirici ile alternatif gerilime dönüştürülmüştür. Merminin, giderek artan bir hızda namludan ayrılabilmesi ve yüksek frekanslarda ısınmasını önlemek için kademeli olarak artan frekansta enerjilendirme sağlayacak kontrolörün tasarımı yapılmıştır. Kontrol yöntemi olarak Uzay Vektör Darbe Genişlik Modülasyonu (UVDGM) ve açık çevrim Değişken Gerilim Değişken Frekans (DGDF) seçilmiştir. Kontrolü gerçekleştirecek donanım elemanı olarak, TMS320F28335 Dijital Sinyal İşlemci (DSİ) kullanılmıştır. Evirici girişinde daha yüksek doğru gerilim oluşturarak, fırlatıcı üzerindeki gerilim ve frekansı arttırmak için Cockroft-Walton (CW) tipi gerilim katlayıcı kullanılmıştır. Fırlatma testleri gerçekleştirilmiştir. Fırlatma testlerinde elde edilen akım ve frekans değerleri kullanılarak, Ansys Electronics/Maxwell 3D ve Icepak programlarında mermi hızı ve sıcaklıklarının benzetim çalışmaları yapılmıştır. Lineer indüksiyonlu fırlatıcıların 3-faz geleneksel evirici yapısı ile başarılı bir şekilde sürülebileceği, artan frekanslı enerjilendirme yöntemiyle sabit frekanslardaki mermi hızlarının, daha düşük mermi sıcaklıklarını oluşturarak elde edilebileceği deneysel ve benzetim test sonuçları ile kanıtlanmıştır. Sonuç olarak, mermi hızını arttırırken üzerindeki sıcaklık artışını düşüren yöntemler literatüre sunulmuştur.
Robust adaptive type-2 neural fuzzy sliding mode control of a class of nonlinear systems
This study aims to develop an adaptive control scheme for the control of a class of flexible multi-body nonlinear systems with infinite dimensions and extremely coupled dynamics. The finite-dimensional model is obtained by the assumed modes method (AMM), but there are uncertainties in the truncated model, which makes the system a challenging control problem. The proposed adaptive control scheme is the hybrid of the sliding mode control (SMC) and the type-2 neural fuzzy system (NFS). A newly modified conjugate gradient (CG) algorithm is used to optimize the NFS parameters, thus enhancing its self-adapting capabilities. The control law of the proposed control scheme requires the estimation of the unknown system functions, which is provided by the adaptive NFS. The stability of the control scheme is guaranteed by the Lyapunov stability theorem. Several other intelligent control schemes have also been tested to provide a comparison with the proposed control scheme. The simulation results clearly show that the proposed control scheme improves tracking efficiency while managing the inherent deflections of the system, making it an appropriate adaptive control technique for the class of flexible multi-body nonlinear systems.
Development of a phantom for quali̇ty control of a gamma camera
Bu çalışma, nükleer tıbbın yanı sıra bir gama kamera tekniğini ve kalibrasyonu için kullanılabilecek elektronikler, yerel malzemeler ve test nesneleri dahil olmak üzere iyi çalışma durumlarındaki ayar koşullarını ele almaktadır. Bu nedenle, tez nükleer tıp görüntüleme alanına yeni bir fantom (taklit organ) ve olası kullanımlarının güvenilirliğini sunmaya çalışmaktadır. Ek olarak; bu çalışma, fantomu bir kalite güvence aracı olarak uygulamak ve test etmek için kullanılan geliştirme yöntemini açıklamaktadır. Bu çalışmada geliştirilen fantom, alana yapılan özgün ve değerli bir bilgi katkısı olarak kabul edilebilir. Ev içi fantomlar, klinik ortamlarda gama kameraları için etkili kalite kontrol sağlayabileceğinden, bu tezde, yerel olarak mevcut, uygun fiyatlı malzemeler kullanarak bir gama kameranın kalite kontrol testlerini gerçekleştirmek için bir ev içi fantomun değerlendirilmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu tür fantomlar özellikle bilimsel desteğin hemen bulunamayacağı gelişmekte olan ülkelerde önemlidir. Tezde geliştirilen fantom, yerel olarak temin edilebilen ve çoğu nükleer tıp bölümü tarafından genel olarak erişilebilen ve minimum mühendislik eğitimi gerektiren silindirik pleksiglas malzemelerden yapılmıştır. Fantom, yüksek düzeyde güvenilirlik ve doğruluk gösterdi. Bu yaklaşım, bilimsel desteğe kolayca erişilemediğinde ve ticari fantomlar kolayca bulunamadığında özellikle yararlıdır.
Lung cancer classification and detection using convolutional neural networks
The immense growth of technology has led to a booming development in the medical science research field. One of the major focuses of researchers is cancer detection in different organs like brain, breast, lung, etc. Lung cancer has a higher cause of death amongst the other cancer types all over the world. Undoubtedly, the most critical point in lung cancer is its early detection where it can lead many patients to survive against the illness. Therefore, one of the most important parts in fighting against lung cancer is detecting it in earlier stages and that's why many systems are being developed with the technology development for achieving this goal. In this work, a recognition system for identifying some lung cancer types including small cell lung cancer, adenocarcinoma, squamous cell cancer, large cell carcinoma, undifferentiated non- small cell lung cancer and also for identifying normal lung is proposed. The proposed algorithm is based on deep learning and convolutional neural network. The system is implemented by transfer learning of MATLAB GUI and it is trained and tested by the data which is collected in K1 hospital located in Kirkuk city, Iraq. The system's convolutional neural network architecture has been developed in deep learning network and it is designed with seven layers and trained in transfer learning with almost 100 samples for each lung cancer type and 50 samples for normal lung. It is found that the proposed system has been successfully worked for the defined purposes.
Supervisory monitoring and control of temperature and humidity using a wireless sensor network
The wireless sensor networks (WSNs) are contemporary techniques that can provide several options to users by controlling and monitoring devices according to reception data from numerous sensors. The main goal of this research is to implement and test supervisory control of temperature and humidity values in a WSN configuration. This thesis presents a simulation model and test results of the WSN and control system in computer environment as well as the experimental results and control implementation in real time. The experimental system consists of a DHT11 sensor, ATmega-328 microcontroller and software for control of the variables. In this research ZigBee protocol is preferred for its suitability for long-distance and speed to transmit information with good performance to implement WSN. A Proportional Integral Derivative (PID) control law is designed and tuned for temperature and humidity control loops in the WSN. Performance of the designed WSN and control system is tested via computer simulations and real time tests, and results reveal satisfactory performance proving applicability of the proposed system in real applications.
Design and characterization of a single layer uncooled microbolometer detector pixel
In this thesis, fabrication and characterization of a single layer uncooled microbolometer detector are presented. The single layer structure is developed to use the same material as the active material, the structural layer, and the absorber layer, and it is aimed to reveal a cost-effective solution for microbolometer type thermal detectors by decreasing the fabrication complexity. The design starts with the determination of the single layer as Zinc Oxide (ZnO) which is coated with atomic layer deposition technique. Structural design of a single layer microbolometer detector pixel is performed by optimizing the design parameters with the optical, thermal, and mechanical simulations. The short and long-armed pixels are designed with the pitch values of 25, 35, and 50 µm; the ZnO thickness and the cavity thickness values of the designed pixels are optimized to have an absorption amount higher than 85% in the wavelength range of 8-12 µm. The thermal conductance values of the designed pixels are simulated in the range of 5x10-7 and 7.7x10-6 W/K while their thermal time constant values are simulated between 0.2 and 2.8 ms. A four-step process is designed for the fabrication of the single layer microbolometer detectors. The steps are comprised of deposition and patterning of the mirror layer, the sacrificial layer, and the thermistor layer, and the removal of the sacrificial layer. All the steps are optimized separately and it is required to revise the thickness of the ZnO layer and the cavity thickness at the results of the process optimizations as 25 nm and 2.2 µm, respectively. The detectors are fabricated after the revision of the design. Several tests are performed after the fabrication process of the single layer pixels. The TCR of the thermistor layer is measured as -10.5 %/K at 20 °C and the 1/f noise corner frequency is obtained as 302.5 Hz at 5 µA bias current. The average infrared absorption at 8-12 µm wavelength range is measured between 30 % and 39 %. The results of this study show that it is possible to implement a single layer structure for the microbolometers by using ZnO material as the active, the absorber and the structural layers to simplify the fabrication process. By improving the process steps to use a thicker ZnO layer, the performance of the single layer microbolometer detector pixels will be increased and become suitable for low-cost commercial applications.
Dynamic modelling of protective current transformes
ABSTRACT DYNAMIC MODELING OF PROTECTIVE CURRENT TRANSFORMERS TAŞMAZ, Hacı MS. Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mehmet TÜMAY August 2001, 110 pages Because of its nonlinear core characteristic, it is difficult to analyze current transformer CT performance in any protective scheme under fault conditions. CT core subjected to transient conditions saturates which causes maloperation of protection relays. To overcome this problem, many mathematical models were proposed for the CT cores in the past, which were mostly complex and inaccurate. The aim of this study is to investigate the transient characteristic of a CT under fault conditions. For this reason, a new mathematical model for CT core characteristic was proposed. In addition, a fault current model for a typical power plant was proposed. A 400/1 A current transformer was simulated with various maximum offset fault currents up to 3000 A for different values of burden resistances. A computer program was written using the proposed core model and CT model equations. The simulation results were seen to be accurate and closely fit into the experimental and simulation results proposed previously. inKeywords; Ferromagnetic hysteresis modeling, Fault current modeling, Current transformer modeling, Computer simulation, Graphical analysis, IV
Çbag tabanlı rüzgar türbininde maksimum güç noktası takibi modellemesinin geliştirilmesi
Gelişen yenilenebilir enerji kaynakları arasında belirgin bir gelişime sahip olan rüzgâr enerjisi dönüşüm sistemleri (REDS) son zamanlarda artan enerji talebinin karşılanması açısından alternatif bir kaynak olarak belirtilmektedir. Rüzgârın aerodinamik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılan rüzgar santralleri, enerjinin dönüşüm aşamasında oldukça önemlidir. Bu santraller sayesinde üretilen mekanik enerji, bir generatör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Bu generatörler, çift beslemeli asenkron generatör (ÇBAG), kalıcı mıknatıslı senkron generatör (KMSG), sincap kafesli asenkron generatör (SKAG) olarak tasarlanmaktadır. Büyük ölçekli REDS' ler de güç ve moment kontrolünün uygulanabilirliği aynı zamanda değişken rüzgar hızlarında daha verimli çalışabildiği için ÇBAG tabanlı REDS'ler kullanılmaktadır. Bu durumu göz önüne alarak bu çalışmada (ÇBAG) tabanlı REDS incelenmiştir. ÇBAG tabanlı rüzgâr türbinlerinin stator terminalleri doğrudan bir trafo aracılığı ile şebekeye bağlı iken, rotor kısmı ise rotor ve trafo arasında yer alan güç dönüştürücüleri aracılığıyla şebekeye bağlanırlar. Rüzgar enerjisi değişken bir hıza sahip olduğundan dolayı alt sınır ve üst sınır olarak belirlenen rüzgar hızlarının her noktasında maksimum verimi yakalayarak enerji üretimi sağlanmalıdır. Bu sebepten dolayı alt ve üst sınır belirlenerek bu değerler arasında bir MGNT kontrolü uygulanmalı ve değişken tüm rüzgar hızlarında maksimum bir üretim yapılmalıdır. Bu çalışmada, değişken hızlara sahip olan rüzgârın, şebekeye bağlı çift beslemeli asenkron generatör (ÇBAG) ile üretilen rüzgâr enerjisinin her seviyesinde maksimum verimi elde edebilmek amacıyla maksimum güç noktası takibi (MGNT) kontrolü dizayn edilmiş ve çeşitli parametreler yardımıyla oluşan grafikler analiz edilmiştir. Rüzgâr hızları 8 m/s , 10 m/s, 12 m/s ve 90 rad/s, 153 rad/s, 297 rad/s referans hızları benzetim çalışmasında elde edilerek sonuçlar arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar değişken rüzgâr hızları ele alınarak tasarlanan projenin şebekeye bağlanmış ÇBAG için uygulanması güvenilebilir ve kullanılabilir olduğunu göstermektedir. Anahtar Sözcükler: MGNT, ÇBAG, REDS, Rüzgâr Hızı, Verimlilik
Novel clustering methods for neurofuzzy systems design
In this thesis, novel clustering methods with optimized parameters in order to have NeuroFuzzy inference systems design are developed. A modified version of Simulated Annealing (SA) optimization and Subtractive Clustering (SC) techniques are adapted to Fuzzy System to form a fuzzy classifier (SASCFC) in order to obtain optimum fuzzy rule base, parameters and to find out most important inputs. Four distinct classifiers namely SASCFC-Type1, Type2, Type3 and Type4 are derived in order to form different optimization scenarios. Although there are some similarities in each type of SASCFC, Type4 has best classification performance because a hybrid feature selection algorithm is also developed in Type4. Two new NeuroFuzzy Classifiers (NFC) are proposed as NFC1 and NFC2. Initial structures of both classifiers are set up via Rival Penalized Competitive Learning (RPCL) based clustering. A new RPCL type gradient descent training algorithm is also proposed for the NFC2. Rule adaptation mechanism is embedded into training of the NFC2 that both parameters and structural optimization performed twice which enables to change the structure of classifiers by adding new rules and deleting unnecessary rules in training phase dynamically. It is found that the proposed classifiers, which are tested on some benchmarks problems, have good performance in comparing to their counterparts in recent literature
Steady-state and transient analysis of transmission lines by using state-space techniques
ABSTRACT STEADY-STATE AND TRANSIENT ANALYSIS OF TRANSMISSION LINES BY USING STATE-SPACE TECHNIQUES MAMÎŞ, Mehmet Salih M.S. in Electrical and Electronics Eng. Supervisor: Prof. Dr. Muhammet Koksal September 1992, 103 pages In this study, the steady-state and transient analysis of transmission lines using state-space technique is investigated. Transmission lines are considered as the interconnection of many lumped parameter sections. By this approach state-space equations are formulated for the system choosing the capacitor voltages and inductor currents as the state variables. These equations are solved using state- space techniques to compute steady-state and transient analysis of transmission lines for different source and load terminations. Both the formulation and solutions steps are programmed in Fortran language to be handled by a digital computer. To illustrate the prepared program and to sight different aspects of the lumped parameter approach several examples are carried out. When it is compared with other methods, it is shown that this method has some superior properties cited in the conclusion section of the thesis. Keywords: State Equations, Transmission Lines, Steady-state Response, Transient Response iii
Ultrashort pulse generation by gain switching
In this work, ultrashort pulse generation by gain switching in semiconductor lasers is modelled. The model is based on multi- mode rate equations which are numerically solved by using Runge-Kutta-Fehlberg method. Although the standard parameters are taken for 1.3 fim InGaAsP ridge-wavaguide laser, rate equations are derived in an extended form to be used in the modelling of any semiconductor laser. The important laser diode parameters such as gain compression, Auger recombination and nonradiative recombination are taken into account. In addition, parameters depending on the semiconductor laser dimensions are also included to investigate the effects of laser diode dimensions on the output pulse duration. Short duration optical pulses are generated by applying different electrical signals to the semiconductor laser with the help of this model. Among the parameters whose effects on the pulse duration are identified, gain compression, laser diode length, gain constant and iiiAuger recombination are found to be the most important ones. Comparison of the results with the previous works indicates that single-mode rate equations can not adequately model the generation of ultrashort pulses from laser diodes operating in multi-mode, especially for the lasers having large gain compression or small gain constant. Key words: semiconductor laser, gain switching, IV
Fırçasız doğru akım motor sürücülerinde komütasyon moment salınımının azaltılmasına yönelik yeni bir topoloji
Fırçasız doğru akım motor (FDAM)'nin komütasyon (Faz akımı değişimi) anında devreye alınan faz akımı ile devreden çıkarılan faz akımının yükselme ve düşme süreleri arasındaki fark, akım ve moment salınımlarının oluşmasına neden olmaktadır. Komütasyon moment salınımı (KMS) FDAM'da hız dalgalanması, vuruntu, titreşim ve akustik gürültü gibi etkilere neden olmakta ve yüksek performans gerektiren servo sistemlerde kullanımını önemli ölçüde kısıtlamaktadır. KMS, komütasyona uğrayan faz akımlarının değişim sürelerinin eşitlenmesi ile yok edilebilir. Bu iki sürenin birbirine eşit olduğu durumda Kirchhoff'un akım kanunu gereğince moment salınımı teorik olarak sıfır olmaktadır (i_a+i_b+i_c=0). Aynı zamanda bu durum, FDAM için evirici doğru akım (DA) bara geriliminin (V_bara), FDAM'ın ürettiği sinüsoidal zıt elektromotor kuvvet (emk, E)'in 6 katına eşit olduğu anlamına gelmektedir. FDAM zıt emk değeri motor hızı ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla düşük hızlarda V_bara>6E, yüksek hızlarda ise V_bara<6E olmaktadır. Düşük hızlarda KMS azaltma işlemi için basit olarak devreye giren faz akımına darbe genişlik modülasyonu (DGM) uygulamak yeterli iken yüksek devirlerde KMS'yi azaltmak için daha yüksek gerilime ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yaklaşım dikkate alınarak bu tez çalışmasında yüksek hızlarda KMS azaltılması için bara gerilimi genliğini kontrol edecek yardımcı yükseltme devre topolojisi sunulmuştur. Önerilen topoloji DA güç kaynağı ile giriş üç fazlı eviricinin arasına bağlanmıştır. Çalışmada normal çalışma sırasında devredeki kondansatör şarj edilmektedir. Komütasyon anında ise DA bara gerilimini yükseltmek için şarj edilen kondansatör anahtar devresi üzerinden DA güç kaynağına seri bağlanmakta ve DA bara gerilimi (V_bara) zıt emk'nın 6 katına eşit olacak şekilde yükseltilmektedir. Önerilen yöntemin performansı değerlendirmek için Matlab®/Simulink® ortamında benzetim ve uygulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Uygulamada EzDSP TMS320F28335 sayısal işaret işlemci (Sİİ) kullanılmıştır. Benzetim ve uygulama sonuçlarına göre, geleneksel yönteme kıyasla önerilen yöntem ile komütasyon moment salınımında %57,14 'e kadar ve komütasyon süresinde ise %57,2'e kadar iyileştirme sağlanmıştır.
Mühendislik problemlerinin çözümü için yeni bir hiper-sezgisel algoritma tasarımı
Bu tezde, Hiper-Sezgisel Uygunluk-Mesafe Dengesi Başarı-Tarih Temelli Uyarlanabilir Diferansiyel Evrim (HH-FDB-SHADE) adı verilen yeni bir optimizasyon algoritması sunulmaktadır. Hiper-sezgisel algoritmalar iki ana yapıya sahiptir: Bir hiper seçim arayüzü ve bir düşük seviye sezgisel (LLH) havuzu. Önerilen algoritmada, LLH havuzu algoritmalarını değerlendirmek için yüksek seviyeli bir seçim arayüzü olarak FDB yöntemi tercih edilmiştir. Ayrıca, LLH havuzu olarak kullanılmak üzere beş mutasyon operatörü ve iki çaprazlama yönteminden toplam on farklı strateji türetilmiştir. FDB'nin keşif ve sömürü kabiliyetlerini dengede tutması, önerilen algoritmanın seçim arayüzü olmasının temel nedenidir. HH-FDB-SHADE algoritmasının başarısı, farklı boyutlu arama alanları için CEC-17 ve CEC-20 kıyaslama fonksiyonlarında test edilmiş ve HH-FDB-SHADE'den elde edilen çözümler on farklı LLH havuzu algoritmasıyla karşılaştırılmıştır. İstatistiksel analizlerin sonuçları, HH-FDB-SHADE'nin CEC-17 ve CEC-20 kıyaslama problemlerini çözmek için en iyi sırada yer alan algoritma olduğunu ve LLH havuz algoritmalarına kıyasla daha iyi sonuçlar verdiğini göstermektedir. Ayrıca, HH-FDB-SHADE algoritması, iyileştirilmiş algoritmanın performansını daha açık bir şekilde ortaya koymak ve mühendislik problemlerini çözmedeki başarısını kanıtlamak için iki farklı mühendislik problemine uygulanmıştır. İlk mühendislik probleminde Otomatik Gerilim Regülatörü (OGR) tasarımı için PID, PIDF, FOPID ve PIDD2 denetleyici parametrelerinin optimize edilmesi amaçlanmıştır. OGR sisteminden elde edilen sonuçlar, literatürdeki Uygunluk-Mesafe Dengesi Lévy Uçuş Dağılımı, Diferansiyel Evrim, Harris Hawks Optimizasyonu, Barnacles Çiftleşme Optimizasyonu ve Güve Alevi Optimizasyonu algoritmaları gibi beş diğer etkili meta-sezgisel arama algoritmasıyla karşılaştırılmıştır. Önerilen algoritma, optimal OGR tasarım problemlerini çözmede diğer beş meta-sezgisel algoritmadan daha etkili ve sağlam sonuçlar vermiştir. Bir diğer mühendislik probleminde ise Alternatif Akım/Çok Terminalli Doğru Akım Entegreli Optimal Güç Akışı (AC/MTDC OPF) için beş farklı amaç fonksiyonu optimize edilmiştir. Önerilen algoritma ile elde edilen sonuçlar, literatürde yer alan Uyarlamalı Yönlendirilmiş Diferansiyel Evrim, Deniz Yırtıcıları Algoritması, Atom Arama Optimizasyonu, Stokastik Fraktal Arama ve Uygunluk-Mesafe Dengesi tabanlı Stokastik Fraktal Arama algoritmaları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda elde edilen bulgularda, önerilen algoritmanın AC/MTDC OPF problemi için diğer algoritmalara kıyasla etkili ve iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmektedir.