LEE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19473

Gözat

Yazar "Özkol, İbrahim" ile LEE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    A modified anfis system for aerial vehicles control
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Öztürk, Muhammet ; Özkol, İbrahim ; 713564 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği
    This thesis presents fuzzy logic systems (FLS) and their control applications in aerial vehicles. In this context, firstly, type-1 fuzzy logic systems and secondly type-2 fuzzy logic systems are examined. Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) training models are examined and new type-1 and type-2 models are developed and tested. The new approaches are used for control problems as quadrotor control. Fuzzy logic system is a humanly structure that does not define any case precisely as 1 or 0. The Fuzzy logic systems define the case with membership functions. In literature, there are very much fuzzy logic applications as data processing, estimation, control, modeling, etc. Different Fuzzy Inference Systems (FIS) are proposed as Sugeno, Mamdani, Tsukamoto, and ¸Sen. The Sugeno and Mamdani FIS are the most widely used fuzzy logic systems. Mamdani antecedent and consequent parameters are composed of membership functions. Because of that, Mamdani FIS needs a defuzzification step to have a crisp output. Sugeno antecedent parameters are membership functions but consequent parameters are linear or constant and so, the Sugeno FIS does not need a defuzzification step. The Sugeno FIS needs less computational load and it is simpler than Mamdani FIS and so, it is more widely used than Mamdani FIS. Training of Mamdani parameters is more complicated and needs more calculation than Sugeno FIS. The Mamdani ANFIS approaches in the literature are examined and a new Mamdani ANFIS model (MANFIS) is proposed. Training performance of the proposed MANFIS model is tested for a nonlinear function and control performance is tested on a DC motor dynamic. Besides, ¸Sen FIS that was used for estimation of sunshine duration in 1998, is examined. This ¸SEN FIS antecedent and consequent parameters are membership functions as Mamdani FIS and needs to defuzzification step. However, because of the structure of the ¸Sen defuzzification structure, the ¸Sen FIS can be calculated with less computational load, and therefore ¸Sen ANFIS training model has been created. These three approaches are trained on a nonlinear function and used for online control. In this study, the neuro-fuzzy controller is used as online controller. Neuro-fuzzy controllers consist of simultaneous operation of two functions named fuzzy logic and ANFIS. The fuzzy logic function is the one that generates the control signal. It generates a control signal according to the controller inputs. The other function is the ANFIS function that trains the parameters of the fuzzy logic function. Neuro-fuzzy controllers are intelligent controllers, independent of the model, and constantly adapting their parameters. For this reason, these controllers' parameters values are constantly changing according to the changes in the system. There are studies on different neuro-fuzzy control systems in the literature. Each approach is tested on a DC motor model that is a single-input and single-output system, and the neuro-fuzzy controllers' advantages and performances are examined. In this way, the approaches in the literature and the approaches added within the scope of the thesis are compared to each other. Selected neuro-fuzzy controllers are used in quadrotor control. Quadrotors have a two-stage controller structure. In the first stage, position control is performed and the position control results are defined as angles. In the second stage, attitude control is performed over the calculated angle values. In this thesis, the neuro-fuzzy controller is shown to work perfectly well in single layer control structures, i.e., there was not any overshooting, and settling time was very short. But it is seen from quadrotor control results that the neuro-fuzzy controller can not give the desired performance in the two-layered control structure. Therefore, the feedback error learning control system, in which the fuzzy controller works together with conventional controllers, is examined. Fundamentally, there is an inverse dynamic model parallel to a classical controller in the feedback error learning structure. The inverse dynamic model aims to increase the performance by influencing the classical controller signal. In the literature, there are a lot of papers about the structure of feedback error learning control and there are different proposed approaches. In the structure used in this work, fuzzy logic parameters are trained using ANFIS with error input.The fuzzy logic control signal is obtained as a result of training. The fuzzy logic control signal is added to the conventional controller signal. This study has been tested on models such as DC motor and quadrotor. It is seen that the feedback error learning control with the ANFIS increases the control performances. Antecedent and consequent parameters of type-1 fuzzy logic systems consist of certain membership functions. A type-2 FLS is proposed to better define the uncertainties, because of that, type-2 fuzzy inference membership functions are proposed to include uncertainties. The type-2 FLS is operationally difficult because of uncertainties. In order to simplify type-2 FLS operations, interval type-2 FLS is proposed as a special case of generalized type-2 FLS in the literature. Interval type-2 membership functions are designed as a two-dimensional projection of general type-2 membership functions and represent the area between two type-1 membership functions. The area between these two type-1 membership functions is called Footprint of Uncertainty (FOU). This uncertainty also occurs in the weight values obtained from the antecedent membership functions. Consequent membership functions are also type-2 and it is not possible to perform the defuzzification step directly because of uncertainty. Therefore, type reduction methods have been developed to reduce the type-2 FLS to the type-1 FLS. Type reduction methods try to find the highest and lowest values of the fuzzy logic model. Therefore, a switch point should be determined between the weights obtained from the antecedent membership functions. Type reduction methods find these switch points by iterations and this process causes too much computation, so many different methods have been proposed to minimize this computational load. In 2018, an iterative-free method called Direct Approach (DA) was proposed. This method performs the type reduction process faster than other iterative methods. In the literature, studies such as neural networks and genetic algorithms on the training for parameters of the type-2 FLS still continue. These studies are also used in the interval type-2 fuzzy logic control systems. There are proposed interval type-2 ANFIS structures in literature, but they are not effective because of uncertainties of interval type-2 membership functions. FLS parameters for ANFIS training should not contain uncertainties. However, the type-2 FLS should inherently contain uncertainty. For this reason, Karnik-Mendel algorithm is modified, which is one of the type-reduction methods, to apply the ANFIS on interval type-2 FLS. The modified Karnik-Mendel algorithm gives the same results as the Karnik-Mendel algorithm. The modified Karnik-Mendel algorithm also gives exact parameter values for use in ANFIS. One can notice that the ANFIS training of the interval type-2 FLS has been developed successfully and has been used for system control.
  • Öge
    Teknoloji geliştirme bölgelerinin hizmet kalitesinin ölçümü: Türkiye genelinde bir uygulama
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Özyurt, Mehmet Akif ; Özkol, İbrahim ; 656880 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
    Bilgi Üretimine ve bunun bir çıktısı olan teknolojik üretime dayalı ürünler bugün çağımıza damgasını vurmuş ve yaşadığımız zaman dilimi, bir çok düşünür tarafından "Bilgi Çağı" olarak adlandırılmıştır. Bu çağda yüksek teknoloji üretiminin merkezinde olan ülkelerin gücü, toprak ya da sermaye büyüklüğünden değil, kaliteli eğitilmiş insan gücünün büyüklüğünden ve bu gücün yüksek teknoloji içeren üretimlere aktarılmasından kaynaklanmaktadır. Eğitim seviyesi yüksek insanlara sahip ülkelerin, üretim kalite ve seviyeleri de yüksektir. Yaşadığımız yüzyılda ülkelerin bilimsel ve teknolojik gelişim hızı çok artmıştır. Bugüne kadar ortaya çıkan bu gelişmelerin çoğu, son 30 yıl içerisinde meydana gelmiş olup, bu hız her geçen gün katlanarak artmaktadır. Dolayısı ile, gelecek kısa vadeli zaman diliminde de, bilimsel ve teknolojik açıdan, şu an yaşadığımızdan çok daha ileride bir dünyanın ortaya çıkacağını öngörmek yanlış olmaz. Yüksek teknoloji üretimi günümüzde, rekabet üstünlüğü yarışının da en belirleyici unsuru haline gelmiştir. Bu nedenle, rekabet gücünün artırılması, sadece maliyetleri düşürmeye değil, tüketici tercih ve taleplerine hızlı bir şekilde yanıt vermenin ötesinde, sürekli gelişime, yenilik ve icatta bulunmaya bağlı bir duruma gelmiştir. Teknolojik bulguları, pazarlama şansı olan bir ürün ya da hizmete, yeni bir üretim veya dağıtım yöntemine, ya da yeni bir hizmet mekanizmasına dönüştürmede, yani teknolojik yenilik üretiminde (inovasyonda) başarılı olanlar artık, dünya pazarlarına egemen olmaktadırlar. Bu tür Ar-Ge'ye dayalı teknolojik gelişmelerin ve yeniliklerin ortaya çıkartıldığı, kaliteli eğitilmiş insan gücünün istihdam edildiği, yüksek katma değerli ürünleri üreten şirketleri ve kurumları bünyesinde barındıran bölgelere, "Teknopark" ya da ülkemizde ilgili yasanın verdiği ad ile "Teknoloji Geliştirme Bölgesi" (TGB) adı verilmektedir. Kavramsal olarak, teknoparklar, Ar-Ge yapıcılar ile, üniversiteler ve sanayi (firmaları) arasında bilim ve teknoloji akışını sağlamaya ve yaymaya yardımcı olan araçlardır. Ayrıca teknoparklar, kuluçka mekanizmalarının oluşturduğu sinerji ile, bilim ve teknoloji tabanlı firmaların gelişimini kolaylaştırmaktadırlar. Bu alanlarda, yüksek teknoloji ve destek araçları kullanılarak, firmalar yenilikçi olmaya teşvik edilmekte, bu yolla katma değeri yüksek ürünler ortaya çıkartılmaktadır. Uluslararası Bilim Parkı Birliği tarafından ise teknoparklar, temel amaçları yenilikçilik kültürünü ve işletmelerinin ya da bilgi merkezli kurumların rekabet gücünü artırmayı destekleyerek, toplumun refah seviyesini yükseltmek olan, alanında profesyonel ekipler tarafından yönetilen yapılar şeklinde tanımlanmaktadır. Bu hedeflere ulaşmak için teknoparklar, üniversiteler, Ar-Ge yapıcıları ve firmalar arasındaki bilgi ve teknoloji akışını sağlar, yönetir, kuluçka ve spin-off mekanizmaları ile yenilikçilik eksenli şirketlerin oluşmasını ve gelişmesini kolaylaştırır, kaliteli yapılar üreterek, diğer katma değer sunan şirket ve hizmetlerin de ortaya çıkmasına altyapı hazırlarlar. Bu tanımlamalar doğrultusunda, diğer adı ile TGB'lerin aslında bilim ve teknoloji kümelenmesi oldukları da söylenebilir. Çünkü genel anlamda teknoparklar, yenilikçi fikirlerle bir araya gelen, ileri teknoloji üreten veya kullanan ve aynı zamanda bu teknolojiyi pazarlayan, Ar-Ge merkezinden ya da üniversiteden faydalanan işletmelerin oluşturduğu bir küme olarak da tabir edilmektedirler. Teknoparklara yönelik yapılan bu tanımlamaların farklılığı büyüklüklerinden ve işkolu faaliyetlerindeki farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Yüksek teknoloji üreticilerinin konumlanma merkezi olan teknoparklar, istihdam imkanlarının artırılmasında, gerekli bilgi birikimi sağlanarak sanayinin geliştirilmesinde, üniversiteler ile birlikte eğitim olanaklarının artırılması için firmalara destek verilmesinde ve KOBİ'lerin sayısının artırılmasının yanı sıra bunların desteklenmesinde de etkili bir araç olarak kullanılmaktadırlar. Bu açıdan teknoparkların en temel amaçlarından bir tanesi üniversite, sanayi ve devlet arasında iş birliği sağlamak ve buna bağlı olarak bilgi ve teknoloji ağırlıklı mekânların kurulması ile bölgesel, ulusal ve uluslararası rekabetçilik seviyesinin artırılarak, ülke kalkınmasına katkı sağlamaktır. Teknoparklar, ülkelerin istihdam yapısını olumlu yönde değiştiren ve işsizlik oranının düşmesinde önemli bir etken olan, yeni ve yüksek teknoloji altyapısına sahip alanlardır. Bunun örneklerini teknopark tecrübeleri eskiye dayanan gelişmiş ve sanayileşmiş ülkelerde görmek mümkündür. Bu değişim ve gelişmenin de etkisi ile istihdamın sektörel dağılım anlamında da farklılaştığı görülmektedir. Bilindiği gibi geçmişte gelişmişliğin bir ölçütü, işgücü dağılımının tarım ve sanayi sektörlerindeki durumu olarak görülmekteydi. Şimdilerde ise gelişmişliğin ölçütü olarak, teknoloji sektöründeki istihdam oranı bir ölçüt olarak görülmektedir. Örneğin gelişmiş bir ülke durumunda olan Almanya'da, tarım ve geleneksel sanayilerindeki yüksek istihdam oranı günümüzde ciddi bir azalış göstererek istihdam, yüksek teknolojik ürün üreten sektörlere doğru kaymıştır. Teknoparklarda, Üniversite - Sanayi - Devlet üçgeninde yer alan bütün aktörlerin karlı çıkması hedeflenerek, Ar-Ge için yatırım yapacak yeterli gücü olmayan firmaların da desteklenmesi ve üniversitelerde üretilen bilginin ticarileştirilerek bu firmalara aktarılması düşüncesi de gerçekleştirilmeye çalışılmaktadır. Buna bağlı olarak oluşturulan teknopark ara yüzünün, üniversite, sanayi, bölge ve ülke ekonomik yapısına önemli katkılar sağlaması beklenmektedir. Nitekim teknoparklardan sanayiye akan bu bilgi, sanayi üretiminin modern ölçülerde yapılmasında ve üretim tabanının bilgi ve teknoloji kaynaklı olmasında etkili bir rol oynamaktadır. Bir diğer deyiş ile teknoparklar vasıtası ile, sanayinin üniversitede üretilen bilgiye ulaşması ve üniversitede üretilen bu bilginin de sanayi tarafından uygulama alanı bulması hedeflenmektedir. Bu çalışmada, Türkiye'de faaliyet gösteren teknoparkların sunmuş olduğu hizmet kalitesi ile bu hizmetlerden istifade eden oyuncuların algıladığı hizmet kalitesi arasındaki farkı ortaya çıkarmak, Servqual ölçeğinden yararlanılarak müşterilerin (Ar-Ge yapıcılarının) memnuniyet düzeylerini belirlemek amaçlanmıştır. Çalışmada ayrıca teknoparkların faaliyette bulundukları süre ile müşterilerin teknoparklara ilişkin hizmet kalite algıları arasında bir ilişki olup olmadığı araştırılmıştır. Teknoparklar arasında geçiş yapan firmalarda, teknopark değiştirme kararı verirken hizmet kalitesinin etkisinin de belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada son olarak Vikor yöntemi kullanılarak Türkiye'de faaliyet gösteren teknoparklar, hizmet kalitesi açısından sıralanmıştır. Araştırmada Servqual ölçeğinde yer alan hizmet ölçüm faktörleri yer almıştır. Parasuraman ve ark. (1988) tarafından geliştirilen ve hizmet kalitesini belirlemek için ortaya koydukları Servqual ölçme aracı, bugüne kadar spor tesislerinden, otel hizmetlerine kadar tüm hizmet işletmelerinde sıklıkla kullanılmıştır. Bu ölçek hem yurtiçi hem de yurtdışında birer hizmet işletmesi olarak ele alınan teknoparkların hizmet kalitesini ölçmek için, ilk defa bu çalışmada kullanılmıştır. Bu nedenle öncelikle ölçeğin teknoparklara adaptasyonu yapılmış ve bu adaptasyonun güvenilirlik ve geçerlilik çalışması gerçekleştirilerek, analizlere geçilmiştir. Araştırmada ölçeğinde, Servqual Hizmet Kalitesi Ölçeğinde yer alan, "Fiziksel Özellikler", "Güvenilirlik", "Heveslilik", "Yeterlilik" ve "Empati (Duyarlılık)" faktörleri kullanılmıştır. Fiziki özellikler faktörü, binalarda kullanılmış olan cihazların, iletişim malzemelerinin ve çalışanların fiziki görünümünü kapsamaktadır. Güvenilirlik faktörü, teknoparkların verdikleri hizmetinin zamanında ve doğru olarak yerine getirmesi ile ilgili durumunu tespit etmek için kullanılmaktadır. Heveslilik faktörü, teknoparkların müşterilerine yardım etme, hızlı hizmet verme istekliliği ve işin zamanında bitirme yeteneğini ölçmektedir. Yeterlilik faktörü, teknoparklarda çalışan servis personellerinin gerekli ve yeterli bilgiye sahip olup olmadığını ölçmek için kullanılmıştır. Empati (Duyarlılık) faktörü ise müşteri ile direkt ilişki içinde olan çalışanların, saygı, nezaket ve samimiyet düzeylerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Çalışmada teknoparkların hizmet kalitesi seviyelerinin ölçümünün sağlanması, ileride yapılabilecek bilimsel araştırmalar için de öncü bir rol oynayacaktır. Hem yurtiçinde hem de yurtdışında buna benzer bir çalışma olmaması nedeni ile sonuçlarının, teknopark yönetici şirketleri için de büyük önem arz edeceği düşünülmektedir.