FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 59
-
ÖgeA novel rotationally oscillating micro drill for microinjection operations(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020)Since their invention, microinjection tools have been widely used for cellular micromanipulation operations including intracytoplasmic sperm injection, gene injection, drug development, transgenic animal development and clone creation. Currently, microinjection for mice and some other species is performed with the piezo-driven actuators. In these type of drills, a very small segment of mercury in the proximal end of the pipette is used to increase the success rate. However, the toxicity of mercury causes a serious risk factor both for the operator and the injected organisms. Therefore, there is a demand for mercury-free microinjection devices. This thesis presents a novel mercury-free rotationally oscillating micro drill device based on the same principle of Ros-Drill© for single living organisms. The drilling motion is generated using a hollow shaft brushless direct current motor with an integrated pipette holder in its shaft. The device creates high frequency and small amplitude rotational oscillations at the sharp tip of the injection pipette for piercing. The position of the motor is controlled to track the desired sinusoidal trajectory with a wide range of frequencies and amplitudes to achieve successful piercing with different organisms. A novel control method for the brushless motor is developed and validated with both simulation and experimental studies. Also, high speed camera images show that the design reduces the unwanted lateral vibrations. The biological experimental studies with the new device are conducted on mouse oocytes and Caenorhabditis elegans worms. The experiments reveal that the drill is suitable for piercing mouse zona pellicuda and oolemma considering the minimal damage and acceptable success rates. In microinjection experiments on Caenorhabditis elegans worms, the cuticles of worms are pierced much more easily than the conventional method and all worms survived after injection. The thesis also presents a novel sensorless measurement method for angular displacements of oscillation assisted micro drill device. It requires a mechanical motion limiter for motor and a modification in motor energizing topology. The method utilizes the back-emf voltage and generates analog signals for angular displacements. Simulations and experimental studies reveal that the method is viable for the measurement during cellular piercing operation. It presents fair performance for frequencies up to 1000 Hz. As a conculusion, the novel rotationally oscillating micro drill device presents good performance in terms of successful microinjection operations with different organisms, ease of usage, mercury-free structure, compactness and compatibility with different manipulation systems.
-
ÖgeAsenkron motorlu lokomotifler için çekiş sistemi kontrolü(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-02-04)Bu tez bir elektrikli lokomotif çekiş sistemi kontrolünde iki kritik kontrolörün tasarımı için yaklaşım geliştirmektedir. Bunlardan ilki elektrikli lokomotiflerde yaygın olarak kullanılan asenkron çekiş motorunun uygulamaya özgü problemlerini göz önüne alarak dayanıklı bir kontrolör tasarımı oluşturmaktır. İkinci bölümde bu amaca yönelik olarak literatürdeki çözümler taranmıştır. Bu bölümde çekiş motoru modellenmiş ve kontrolünün yapılabilmesi için akı gözlemleyicisi tasarlanmıştır. Rotor akısından oryantasyonlu kontrol yaklaşımı benimsenmiş ve bunun için bir akım kontrolörü tasarımı yapılmıştır. Akım kontrolörü olarak çekiş sistemleri dışında kendini kanıtlamış olan kompleks değişkenli akım kontrolörü temel olarak alınmıştır. Bu kontrolörün referans takibi performansı, parametre değişimine duyarsız olması, senkron frekansta bozucu etkileri giderme performansı diğer seçeneklere göre avantajlarıdır. Ancak, özellikle lokomotif çekiş sistemlerinde problem oluşturabilecek düşük frekans bozucu etkileri giderme performansı rakiplerine nazaran kötüdür. Bu problemin giderilmesi için literatürde akım kontrolörünü iki serbestlik dereceli bir kontrolör yapan aktif sönümleme direncinin geri besleme yoluna eklenmesi önerilmiştir. Böylece iç bir kontrol döngüsü ile bozucu etkiler azaltılmaktadır. Fakat, bu çözüm yüksek anahtarlama frekanslı endüstriyel uygulamalarda başarılı sonuçlar verirken, düşük örnekleme zamanına sahip düşük anahtarlama frekansında kararlılık problemlerine yol açabilmektedir. Bu sebeple normal uygulamalarda ihmal edilen gecikmeler ve doğrudan sürekli hal modelleri kullanılarak tasarlanan kontrolörler lokomotif çekiş motoru kontrolünde yetersiz kalmaktadır. Bu problemi aşmak için bu bölümde tüm gecikmeler hesaba katılarak ve ayrık zamanlı model kullanılarak aktif sönümleme direncinin sistem üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Buna göre motor ve evirici parametrelerine bağlı olarak sistemi kararlı kılan aktif sönümleme direnci aralığı belirlenmiştir. Bunun ötesinde bozucu etkileri en aza indirgeyebilecek optimum aktif sönümleme direnci seçimi için motor ve evirici parametrelerine bağlı analitik bir ifade bulunmuştur. Bu bölümde geliştirilen akım kontrolörü için benzetimler yapılmış ve dinamometre sistemi üzerinde deneyler yapılmıştır. Geliştirilen akım kontrolörü referans araç dışında bir şehir içi hafif raylı taşıtta ve bir dizel elektrikli lokomotifte de başarıyla uygulanmıştır. Geliştirilen kontrol yöntemi sahada, gerçek çalışma koşullarında, problemsiz bir şekilde kullanılmaktadır. Tez kapsamında geliştirilen ikinci yaklaşım kayma-kızaklama kontrolüne yöneliktir. Üçüncü bölümde kayma-kızaklama kontrol yöntemlerine dair literatür taraması yapılmıştır. Bu bölümde daha önceden geliştirilmiş ve benzetimleri başarıyla yapılmış bir yöntem hıza bağlı uyarlanabilir bir forma getirilmiştir. Düşük araç hızlarında kayma-kızaklamanın daha kolay oluştuğu bilinen bir gerçektir. Araç hızının değişiminin kayma-kızaklama kontrolü üzerindeki etkisi bu bölümde analiz edilmiştir. Maksimum adezyon kuvvetinin %90'ını elde edebilmenin yüksek hızlarda daha kolay olduğu gösterilmiştir. Motor torkuna verilen sinüzoidal bir tanıma işaretinin, motor hızında aynı frekansta oluşan işarette oluşturduğu faz kayması adezyon karakteristiği ile ilgili bilgi vermektedir. Bu kapsamda sektörde de kullanılmakta olan bu yöntemde araç hızına bağlı olarak istenen faz kayması aralığı uyarlamalı olarak değiştirilmiştir. Yapılan benzetimlerde uyarlanabilir hibrit yöntemin sıklıkla kullanılan diğer yöntemlere ve baz alınan yönteme göre daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
-
ÖgeDizel motorların modellenmesi, modele dayalı hava yolu ve emisyon kontrolörü geliştirilmesi / uygulanması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013)Dizel motorlar yakıt tüketimi avantajları nedeniyle yaygın bir kullanım oranına sahiptir. Ancak uyulmak zorunda olunan emisyon limitlerinin sürekli daralması daha gelişmiş kontrol sistemlerinin kullanımını beraberinde getirmiştir. Yasal emisyon limitlerine uyma zorunluluğu, kullanılan sensör ve eyleyici sayısının artmasına yol açmıştır. Artan kontrol değişkeni sayısı optimum motor kalibrasyonu için gerekli test sayısını, dolayısıyla geliştirme süre ve maliyetlerini arttırmıştır. Bu sebepler, daha gelişmiş kontrol algoritmalarının kullanımını zorunlu kılmış ve modele dayalı kontrol algoritmaları önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasında bahsi geçen problemlere çözüm bulmak amacıyla modele dayalı kontrolör tasarımı ve uygulaması üzerinde çalışılmıştır. Kontrolör tasarımı ve uygulaması pek çok ara basamaktan oluşmaktadır. Tez çalışmasında, kontrol yazılımı geliştirme süreç yapısı çizilmiş ve mümkün olduğunca ayrıntılı bir şekilde her basamak gerçekleştirilmiştir. Genel süreç yapısını çizmesi ve her adıma dair uygulama örneklerini içermesi açısından bu tez çalışmasının, literatürde bundan sonra yapılacak çalışmalar için önemli bir başvuru kaynağı olacağı düşünülmektedir. Tezin ilk bölümünde çalışmanın amacı özetlenmiş, bu amaca yönelik literatürde yapılan çalışmalar incelenmiştir. İkinci bölümde, dizel motorun çalışma prensipleri kısaca açıklanmış, yeni yasaların gerektirdiği koşulları sağlayabilmek için eyleyici sayısının artışına dikkat çekilmiştir. Motor kontrol ünitesi (ECU) kalibrasyonunun önemi anlatılmış, eyleyici sayısının artışına paralel olarak kalibrasyon süre ve zorluğunun artışı vurgulanmıştır. Ağır ticari taşıtlar için emisyon limitleri verilmiş, Türkiye ve Avrupa?da uygulanacak EURO VI emisyon sertifikasyon testleri tanımlanmıştır. Üçüncü bölümde hava yolu ve emisyon kontrolörü geliştirmede kullanılacak, gerçek motorla benzer davranışa sahip sistem modellerinin elde edilmesi anlatılmıştır. Bu amaçla literatürde kullanılan modeller araştırılmış, kontrole yönelik modellerin, parametreleri kolay kestirilebilir denklemlerden oluşmasına dikkat edilmiştir. Öncelikle, incelenen model yapılarının her birinin üstün yönlerini kapsayacak şekilde elde edilen hava yolu model denklemleri paylaşılmıştır. Sonraki aşamada, elde edilen denklemler kullanılarak MATLAB/Simulink ortamında sistem modelleri oluşturulmuş, Ford OTOSAN dinamometrelerinde yapılmış ölçümler baz alınarak model parametreleri kestirilmiştir. Parametre kestirimleri için hava yolu modeli, giriş ve çıkışlarına dair ölçümler bulunan/ya da hesaplanabilen alt modellere ayrılmıştır. Alt modeller düzeyinde kestirilen parametreler, birleştirilmiş modelde aynen kullanılmış, model sonuçları dinamometre ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Model doğrulaması, EURO VI emisyon sertifikasyonunda kullanılan WHTC dinamometre testi kullanılarak yapılmıştır. Test dinamikliğinin fazla oluşu nedeniyle bu ayrıntıdaki model doğrulamalarında WHTC testi kullanılmasına literatürde sık rastlanılmamaktadır. Buna rağmen, hem modelleme hem de doğrulama testleri için kontrolde kullanılacak tüm hava yolu modeli çıkışlarına dair mutlak bağıl hata ortalamaları %10 hata bandı içerisinde hesaplanmıştır. Model başarımının yüksek olması elde edilen hava yolu modelinin kontrolör tasarımına elverişli olduğunu göstermiştir. Model başarımını bu denli yükselten etkenlerden bir tanesi hiç süphesiz ki dinamometre test/ölçüm sisteminin tutarlı ve oldukça fazla noktadan ölçüm alınması nedeniyle ayrıntılı sonuçlar vermesidir. Üçüncü bölümde, yanma/emisyon modelleri de elde edilmiştir. Literatürdeki olası yöntemler incelenmiş, eldeki hava yolu modeli, ölçümler ve geliştirilmek istenen çevrimiçi referans optimasyonu için en uygun yöntemin istatistiksel modelleme olduğu anlaşılmıştır. Regresyon sonucu elde edilen modeller/parametreler, gerçek ölçümlerle karşılaştırılmıştır. Yine literatürde sık rastlanmayacak şekilde doğrulama için WHTC testi kullanılmıştır. Ayrıca literatürdeki yayınlarda modeli basitleştirmek adına tek bir enjeksiyon üzerinde durulmuş, genelde ön enjeksiyon etkileri göz ardı edilmiştir. Fakat endüstri uygulamalarında genellikle birden çok enjeksiyon yapılır ve emisyon çıkışları bu durumdan etkilenir. Bu çalışmada modeller, bahsi geçen çoklu enjeksiyon göz önüne alınarak elde edilmiştir. Ek olarak, yanma model sonuçlarının hava yolu modeli ile birlikte çalıştırılması durumunda da önemli bir bozulmaya uğramadığı anlaşılmıştır. Yine bu bölümde tümleşik modeli oluşturabilmek amacıyla araç ve ray basıncı modelleri elde edilmiştir. Dördüncü bölümde, öncelikle kontrol yazılımı geliştirme aşamaları anlatılmıştır. Önemli bir geliştirme aşaması, çevrim içi donanım (HIL) uygulamasıdır. Bu nedenle, HIL mimarisi incelenmiş, bu tez çalışması için satın alınan HIL simülatör sistemi özellikleri anlatılmıştır. Sonraki aşamada HIL simülatöründe sistem modelleri ile birlikte kullanılan modeller tanımlanmıştır. Yapılan tanımlamalardan sonra üçüncü bölümde elde edilen modeller HIL sistemine aktarılmıştır. Sistem modellerinin girişleri HIL simülatöründe bulunan gerçek ECU?dan gelecek şekilde modelleme ve doğrulama (WHTC) testleri tekrarlanmıştır. HIL testleri sırasında, ECU?nun ürettiği referanslara HIL modellerinin yakınsadığı görülmüştür. Bu çalışmadaki önemli nokta, HIL modellerinin hava yolu referanslarına hangi eyleyici pozisyonları ile yakınsadığıdır. HIL testlerinde sistemde gerçek olarak bulunan eyleyici pozisyon ölçümleri dinamometre testindeki ölçümlerle karşılaştırılmıştır. VGT eyleyicisi pozisyonları, modelleme testinde %4.3, doğrulama (WHTC) testinde ise %7.7 mutlak bağıl hata ortalaması ile elde edilmiştir. Literatürde HIL testi sırasında hava yolu referansları başarı ile takip edilirken eyleyici pozisyonlarının bu denli düşük hata oranları ile elde edildiği başka bir çalışmaya rastlanılmamıştır. HIL testleri, bu tip çalışmanın dinamometre testleri sırasında yaşanabilecek olası hata durumlarına karşı daha dayanıklı olduğunu göstermiştir. Dinamometre testlerinde karşılaşılan eyleyicilerin referanslarına yakınsamaması gibi hatalar HIL testleri sırasında oluşmamış, ayrıca HIL testleri dinamometre testlerindeki hataların anlaşılması ve analiz edilmesinde aydınlatıcı olmuştur. Beşinci bölümde, kontrol yazılımı geliştirme aşamalarından bir diğeri olan hızlı kontrol prototiplemesi ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Geliştirilen kontrolörlerin test edilebilmesi için kullanılan tam bypass ve kısmi bypass yöntemleri anlatılmıştır. Bu tezde tercih edilen kısmi bypass yöntemi daha ayrıntılı incelenmiş, bypass arayüz karşılaştırmaları yapılmıştır. Tezde kullanılan bypass sisteminin hangi kriterler dikkate alınarak seçildiği, satın alınan bypass sisteminin yazılım ve donanım ekipmanları anlatılmıştır. Sonraki aşamada bypass modellerinin oluşturulması ve prototipleme donanımında devreye alınması için takip edilen süreç özetlenmiştir. Uygulamada karşılaşılan sorunlar paylaşılmış, bu sorunların aşılması için bulunan çözümler açıklanmıştır. Takip eden aşamada bypass sistemi, HIL sistemi ve HIL sisteminde çalışan ECU bağlantıları yapılarak bypass modelleri test edilmiştir. Bypass için seçilen işaretler ve bu işaretlere dair bypass test sonuçları listelenmiştir. Literatürdeki çalışmalarda, neredeyse tüm hava ve yakıt yolu referanslarının bypass edildiği bir bypass sistem tasarımı/uygulaması bulunamamıştır. Böyle bir tasarım ECU?daki alt kontrol yazılımlarının kısım kısım bypass edilerek, tüm ECU kontrol yazılımının geliştirilmesine imkan vermektedir. Ayrıca tasarlanan sistemin kolaylıkla gerçek motor üzerinde de çalıştırılabilmesi de önemli bir avantajdır. Altıncı bölümde, kontrolör tasarımına geçilmiş, geliştirilen kontrolörler yazılım geliştirme sürecinde anlatıldığı gibi öncelikle model içi çevrim uygulaması ile test edilmiştir. Kontrolör yapısı olarak, verilen hava yolu referanslarını lineer olmayan bozucular ve parametre değişimleri altında izleyebilen en uygun kontrol yöntemlerinden biri olan kayan modlu kontrol (SMC) tercih edilmiştir. SMC kontrolör parametreleri önce model içi çevrim uygulamasında ayarlanmış, sonraki aşamada ise bypass sistemi yardımıyla HIL simülatöründe test edilmiştir. Kontrolörler, eyleyici pozisyon kontrollerini içeren iç çevrim ve hava yolu referans kontrollerini içeren dış çevrim olmak üzere iki seviyede gerçeklenmiştir. Geliştirilen kontrolörler, tanımlanan testler için referans takiplerini halihazırda dizel motoru kontrol etmek amacıyla geliştirilmiş, geliştirme seviyesi kalibrasyona sahip profesyonel ve ticari bir ECU?ya göre daha az hata ile gerçekleştirebilmiştir. Mevcut ECU?nun içerisinde aynı amaç için tüm çalışma koşullarını kapsayacak şekilde kullanılan parametre sayısının birkaç binden fazla olduğu düşünüldüğünde, geliştirilen kontrolörler sayesinde çok daha az kontrol parametresi ile gerçekleştirilebilmesi önemli bir başarıdır. Ayrıca ECU?daki parametrelerin çok fazla deney gerektirdiği göz önüne alınırsa, elde edilen modeller sayesinde parametre kestirimleri yapılan SMC kontrolörlerinin geliştirme maliyetlerini azaltma potansiyeli çok önemlidir. Yedinci bölümde, yakıt tüketimi ve emisyon anlamında optimum hava yolu ve yakıt yolu referanslarının belirlenmesi üzerinde çalışılmıştır. Önceki bölümlerde elde edilen hava yolu ve emisyon modellerinden yararlanılarak Ardışık Kuadratik Programlama (SQP) yöntemi kullanımıyla çevrimiçi (online) optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Elde edilen optimum referanslar, aynı test çevrimi için HIL simülatöründe mevcut ECU?nun ürettiği referanslarla karşılaştırılmıştır. Çevrimiçi optimizasyon sonucunda tüm kısıtlar sağlanırken testteki amaç ölçütü toplamında %7.8 azalma sağlanmıştır. Ayrıca test boyunca püskürtülen ana enjeksiyon miktarı toplamına göre %2.7lik yakıt iyileştirmesi elde edilmiştir. Kalibrasyon tablosu kullanmaksızın elde edilen bu iyileştirme motor üreticileri için devrim niteliğindedir. Şu ana kadar dizel motora ilişkin hava yolu kontrolü gibi uygulamalarda kullanılan model öngörülü kontrol yöntemleri, emisyon ve yakıt tüketimi için hava ve yakıt yolu referans optimizasyonu anlamında literatürde ilk defa kullanılmıştır. Bu çevrimiçi optimizasyon yöntemi, kalibre edilmesi çok uzun süren test ve çaba gerektiren kalibrasyon tablolarına duyulan ihtiyacı ortadan kaldırmaya adaydır. Bu yöntem, günümüz emisyon limitleri içerisinde kalabilmek için bir çözüm olabildiği gibi amaç ölçütü ve kısıtların güncellenmesi ile gelecekteki emisyon limitleri için de kolaylıkla uygulanabilir bir çözüm yöntemidir. Tezin son bölümünde ise, sonuçlar özetlenmiş ve ileride yapılabilecek çalışma konuları tartışılmıştır.
-
ÖgeDesign and implementation of a torque‐based predictive steering assistance for human‐centered and safe automated driving(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017)Trafik kazaları kamu sağlığını ve huzurunu tehdit eden başlıca sorunlardan biri olmaya devam etmektedir. Dünya Sağlık Örgütü'nün yayınladığı raporlara göre trafik kazaları yüzünden küresel olarak her yıl 1.24 milyon insan hayatını kaybetmekte ve de 20 ila 50 milyon insan ölümcül olmayan yaralanmalara ve sakatlıklara maruz kalmaktadırlar. Otomotiv endüstrisi ve araştırmacılar kazaların bu yıkıcı etkilerini azaltmak amacıyla uyarıcı işaretler üreten ya da aracın kontrolüne müdahale eden araç güvenlik sistemlerinin geliştirilmesi için çalışmalara odaklanmışlardır. Algılayıcılar, eyleyiciler ve de bilgisayar sistemlerindeki teknolojik gelişmeler sayesinde otomasyon sistemleri araç kontrolünde önemli bir rol oynamaya başlamıştır. Kilitlenme önleyici frenleme ve elektronik kararlılık denetimi gibi araç kontrol sistemleri aracın yol tutuş performansını ve dolayısıyla yol güvenliğini arttırdığı kanıtlanmıştır. Kazaların nihai sebebi olarak insan hataları ilk sırada olmasına rağmen güvenilirlik meselelerinden dolayı insanlar otonom araçlara bütün kontrol yetkisini vermeğe gönüllü değillerdir. Araba sürmek gibi görsel ve bilişsel yönden külfetli olan bir eylemde sürücülere destek olmak için tasarlanan sürücü yardımcı sistemleri, kontrol otoritesini sürücüde tutarak sürücüyü bir çok yönden işlevsel olarak desteklemektedirler. Şeritten çıkmayı engelleyici sistem, şerit takip yardımı sistemi ve de kör nokta müdahale sistemi gibi yanal araç güvenlik sistemleri bu sistemlerin ticari olarak uygulanışına önemli örneklerden birkaçıdır. İnsanın da araç sistemin bir parçası olması sebebiyle bu tarz kontrol sistemlerinin tasarımı zorlaştırmakta ve ilgi çekici bir hale gelmektedir. Otomasyonun insan üzerindeki etkilerininin eksiksiz bir şekilde dikkate alınması, bu tarz insan-makina sistemlerinin tasarımı açısından büyük önem taşımaktadır.İnsan-makina sistemlerinde ortaya çıkan anlaşmazlıkları inceleyen birçok insan faktörleri çalışmaları vardır ancak istenilen tasarım ilkelerine uygun olan bir yaklaşım azımsanmayacak kadar bir ilgi görmüştür. Temassal paylaşımlı kontrol yaklaşımı iki farklı sistemin (örneğin insan operatörü ve otomasyon sistemi) aynı fiziksel kontrol arayüzünü kullanarak beraber bir işi yapabilecek şekilde bu arayüzü paylaşmaları fikri üzerine inşaa edilmiştir. Bu sayede iki sistem arasında çift yönlü bir bilgi alışverişi kurularak kontrol verimliliğinin artması ve de operatörün iş yükünün azaltılması hedeflenmektedir. Temassal yönlendirme sistemleri bu çerçevede en ilgi gören otomotiv uygulama alanı olmuştur. Bu sistemler aracın direksiyon hakimiyetini insan operatörü ile paylaşarak şerit takibi, şerit değiştirmesi ve de engelden kaçma gibi manevralarda insanlara yardımcı olacak şekilde tasarlanmaktadırlar. Temassal yönlendirme sistemi, insan operatörü ile tensel kuvvet geri beslemesi yoluyla haberleşir ve bu sayede sürücünün görsel iş yükü hafifletilmektedir. Yapılan birçok çalışmada insan ve otomasyon arasındaki anlaşmazlığın olmadığı durumlarda bu sistemlerin çok yararlı olduğu ancak acil manevra ve de anlaşmazlık durumlarında bu sistemlerin sürücülerle olan etkileşiminin etkilerinin incelenmesi gereklidir. Bu tez kapsamında paylaşımlı direksiyon kontrolü konusunun literatürdeki açık problemleri incelenerek, bu problemleri çözmeye yönelik model öngörümlü kontrol yöntemini kullanan insan-makina sisteminin tasarımı önerilmiştir. Model öngörümlü kontrol yöntemi basık ufuk kontrol tekniğini kullanan model tabanlı bir optimal kontrol stratejisidir. Bu kontrol yönteminde, sistemin matematiksel bir modeli kullanılarak durum değişkenlerinin olası yörüngeleri kontrol giriş dizisinin fonksiyonu olarak ifade edilir. Nümerik optimizasyon yöntemleri kullanılarak tanımlanmış bir amaç fonksiyonunu minimize eden optimal giriş işareti dizisi hesaplanır. Bu kısıtlı optimizasyon problemi her ayrık zaman adımında sonlu bir zaman için çözülür. Hesaplanan optimal giriş dizisinin sadece ilk elemanı sisteme uygulanır ve optimizasyon rutini bir sonraki örnekleme periyodunda tekrar çözülür. Öngörülü kontrolcünün tasarımı dört farklı unsura ayrılabilir. Bunlar, öngörüm modeli, tasarlanmış bir amaç fonksiyonu, sistem kısıtları ve de ilgili ağırlık katsayıların ve öngörüm ufkunun belirlenmesidir. Kullanılan öngörüm modeline bağlı olarak kontrol performansı ve optimizasyon probleminin karmaşıklığı arasında bir değiş tokuş vardır. Basit ama yeterli bir doğrulukta model kullanmak optimizasyon probleminin karmaşıklığını azaltıp kontrol performansının bozulmamasını sağlayacaktır. Bu tezde insan merkezli ve güvenli otomatik sürüş için sürücüyü temassal kuvvetler ile yönlendiren bir sürücü direksiyon yardımcı sisteminin tasarlanması ve gerçeklenmesi konusu işlenmiştir. Önerilen bu sistem eyleyici olarak talep edilen bir tork değerini üretebilen bir direksiyon mekanizması kullanmaktadır. Bu eyleyici sayesinde istenilen geri besleme kuvveti üretilip direksiyona uygulanmaktadır. Geçmişte yapılan çalışmaların birçoğunda yönlendirici kuvvetlerin hesaplanması için optimal direksiyon açısını hesaplayan bir öngörüm tabanlı kontrolcü ve orantısal bir geribesleme yöntemi kullanılmıştır. Bu geribesleme kuvvetlerinin ayarlanması genelde sezgisel yöntemlerle yapıldığı için sürücü ve sistem arasında anlaşmazlıklara yol açarak rutin sürüş görevlerinde dahil fiziksel iş yükünün artmasına sebebiyet vermektedir. Bu sebeple insanın sinir ve kaslara (nöromüsküler) ait özelliklerinin yönlendirici kuvvetlerle olan etkileşimi bazı çalışmalarda incelenmiştir. İnsanlar bir anlaşmazlık durumunda kol kaslarını kasarak yönlendirici kuvvetlerin tersi yönünde kuvvet üretebilmekte ya da bu kuvvetlere yol vermek için kol kaslarını gevşetebilmektedir. Ortaya çıkan bu değişken ve uyarlanabilir etkileşimi modelleyerek kontrol tasarımının içerisinde kullanmak, kontrol performansını ve de insan-makina etkileşiminin verimliliğini arttırmaktadır. Bu sunulan çalışmada, insan kolunun nöromüsküler özellikleri ile direksiyon sisteminin dinamik özelliklerini birleştirerek sürücü-direksiyon bütünleşmiş sistemi modelini önerilmiştir ve bu modelin değişken katsayıları özçağrılı en küçük kareler yöntemi ile çevrimiçi hesaplanmıştır. Bu sayede önerilen kontrolcü insan-makina sisteminin zamana bağlı değişken özelliklerini öngörüm modelinin parametrelerini yenileyerek takip edebilmiş ve bunun sonucunda etkileşim seviyesine uygun bir yönlendirici kuvvet optimize etmesi sağlanmıştır. Tasarlanan masraf fonksiyonu içerisindeki amaç kriterleri kullanılacak yönlendirme kuvvetinin boyutu ve arzu edilen güzergahtan sapma miktarı arasında ödünleşim olacak şekilde tasarlanmıştır. Eğer sürücü ve sistemin hedefleri uyuşması durumlarında, yani herhangi bir anlaşmazlık olmaması durumu, kontrol sistemi insanın nöromüsküler özelliklerine uyacak şekilde uygun miktarda kuvvet uygulayacaktır. Ancak hedeflerin uyuşmaması durumunda kontrolcü ilk olarak sürücüyü yönlendirecek miktarda kuvvet uygular ve sürücünün bu kuvvete karşı koymasıyla yavaş yavaş kuvvet miktarını azaltır. Bunun sebebi ise amaç fonksiyonunda giriş işareti masrafının güzergah takip etme masrafından daha büyük olmaya başlamasıdır. Diğer bir yandan, eğer sürücünün davranışları güvenlik zaafiyetine yol açacak şekilde ise sistem ne pahasına olursa olsun, yani sürücü kabul etsin ya da etmesin, araç dinamiğine müdahale edecektir. Önerilen yardımcı sistemi ilk olarak kapalı çevrim simülasyonlarda şeritten ayrılma ve kör nokta müdahalesi gibi senaryolarda test ettik. Sonuçlar nöromüsküler özelliklerin öngörüm modelinde doğru ifade edilmesinin kontrol performansını arttırdığını göstermiştir. Daha sonra, bu tasarlanan sürücü yardımcı sistemi elektrik gücü yardımcılı direksiyon sistemine sahip olan bir deneysel araçta test edilerek onaylanmıştır. Şeritten ayrılma ve kör nokta müdahale gibi senaryolar ele alınarak insan sürücüler ile birlikte çeşitli deneyler yapılmıştır. Sonuçlar önerilen sistemin farklı sürücü tepkilerine göre uyum sağlamaktaki başarısını göstermektedir. Yönlendirici kuvvetler sürücünün sistemle olan etkileşimine bağlı olarak hesaplanmıştır. Daha başarılı bir kontrol performansı öngörüm modelini yenileyerek elde edilmiştir. Bu deneysel çalışmalara ek olarak beş katılımcının yer aldığı bir deneysel çalışma yaptık. Bu çalışmanın amacı farklı bireylerin farklı senaryolarda sistem ile olan etkileşimini gözlemlemek ve de sistemin başarısını onaylayacak sonuçlar almaktır. Deney sonuçlarında göre önerilen sistem yönlendirici kuvvetleri sistematik olarak etkileşim seviyesine göre uyumlu bir şekilde uygulamaktadır. Bu yöntem kontrol hedeflerindeki farklılıklardan dolayı oluşan anlaşmazlık anlarının pürüzsüz bir şekilde çözülmesini sağlayabilir.
-
Ögeİkili çizgisel kodların incelenmesi ve genel amaçlı kod okuyucu tasarımı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1983)Bu çalışmanın amaçlarından biri ikili çizgisel kodlar için genel kod çözme algoritmaları oluşturarak bu algoritmalar üzerindeki bozucu etkileri incelemektir. Ça lışmanın diğer bir amacı da sınama karakterinin belirlen mesinde veri aktarma doğruluk oranını en üst düzeye yüksel tecek yöntemi araştırmaktır. Ayrıca, değişik kodlar arasın da mesajın yazılı olduŞu kodu herhangi bir ek veri gerek- meksizin kendiliğinden tanıyarak mesajın okunmasını sağla yan genel amaçlı çizgisel kod okuyucu tasarlayıp gerçek leştirmek de bu çalışmanın amaçları arasında yer almakta dır. İkili çizgisel kodlardan, verilerin bilgisaya- ra iletilmesinde çok yüksek doğruluk oranı sağlaması, pra tik ve ucuz kayıt ortamları kullanılabilmesi ve kod çözümü için mekanik düzen gerektirmemesi gibi nedenlerle endüstri de yaygın olarak yararlanılmaktadır. Çalışmamızda ikili kod lar konusunda yayınlanmış kod çözme yöntemleri irdelenmiş ve kullanılan yöntemlerin tüm kodlar için geçerli olan ve tarafımızdan geliştirilen iki algoritmadan birine indirgene bileceği gösterilmiştir. Bu algoritmalardan birinde optik kalemin ürettiği kod elemanlarına ilişkin elektriksel darbe sürelerinin birbirleri ile karşılaştırılması yolu ile eleman göresel kalınlıklarının belirlenmesi sağlanmaktadır. Diğerih- de ise bu darbe süreleri bir karakter ortalama modül süresi ile karşılaştırılarak sonucu gidilmektedir. "Ardışıl Karşılaş tırma Algoritması" ve "Modül Algoritması" olarak isimlen dirdiğimiz söz konuşu genel algoritmaların, i) optik kalemin fiziksel yapısından," '"..' V'ü) mesaj tarama hızı değişiminden, iii) eleman kalınlık değişiminden kaynaklanan bozucu etkilere karşı hata bağışıklıkları karşı laştırmalı olarak ayrıntılı biçimde incelenmiş ve modül al goritmasının bu açıdan belirgin bir üstünlük taşıdığı saptan mıştır./ Çalışmamızda ayrıca çizgisel kodlamada okuma ha talarını azaltma yöntemleri üzerinde durulmuştur. Bu yöntem lerden biri toplama smamasıdır. Toplama sınaması yöntemin de çizgisel kodlu mesajın yanlış okunma olasılığını azaltmak için mesaj karakterlerine ağırlık katsayıları iliştirilir. Bugünkü uygulamada bu katsayıların gelişigüzel seçildiği göz lenmiştir. Çalışmamızda ağırlık katsayılarının en iyi şekil de ve sistemli olarak seçilmesini sağlayan ve böylelikle yan lış okuma olasılığını en alt düzeye indiren bir yöntem öne rilmektedir. Bu yöntem benzer desenli karakter çiftlerinin birbiriyle karıştırılma olasılığının hesaplanmasına dayan maktadır. VI Ayrıca bu çalışmanın diğer bir katkısı da, biri ASCII karakter kümesini, diğeri ondalık rakam kümesini en az kod elemanı ile kodlama özelliği taşıyan iki yeni hata secici kodun önerilmesidir. İncelemelerimizin sonucu olarak tarafımızdan iki ayrı genel amaçlı çizgfsel kod okuyucu tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. 10 değişik kodda yazılı mesajları çözebilen bu okuyuculardan biri değişik kodlar içinde mesajın yazılı olduğu kodu tanıyarak doğrudan okuma özelliği taşı maktadır. Diğeri ise mesaj dışında kod dışı çizgilerin bulun ması durumunda da başarılı okuma olanağı sağlamaktadır. Tasarlanan kod okuyucular, bu özellikleriyle orijinal birer cihaz niteliğindedir.