FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/74

Gözat

Dizinde bir noktaya atla:

İkili çizgisel kodların incelenmesi ve genel amaçlı kod okuyucu tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1983) Örencik, Bülent ; Harmancı, Emre ; 2157 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Computer Engineering

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.
Sincap Kafesli Asenkron Makinalarda Modern Kontrol Yöntemlerinin Uygulanması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1989) Gökaşan, Metin ; Kutman, Tamer ; 14079 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Tezde sincap kafesli asenkron makinaya, modern kontrol yöntemleri uygulanmış, sistemin optimum ve adapti-f kontrol kurallarına göre davranışı incelenmiştir. Bunun için öncelikle maki nanın d- q eksenindeki modeli ele alınıp normalize edilerek daha kullanışlı hale getiril miştir. Böylece giriş geriliminin sadece genlik ve -fre kans bilgilerinden yararlanan skal ar kontrol yöntemle rine göre daha avantajlı olan vektörel kontrol yöntemi uygulanmıştır. Kontrol işareti olan gerilimin, genliği, fazı ve -frekansı bir vektör biçiminde gözönüne alınarak makinanın hem geçici hem de sürekli rejimine ilişkin bir matematiksel model verilmiştir. Bu modelde yer alan denklemler, lineer olmadığından bir takım düzenlemeler le lineerleştirilmiş ve seçilen bir optimal kontrol ku ralına göre davranışı, simülasyon ve pratik uygulama ile istenilen sonuçlar al ınmıştır. Oldukça basit bir yapıda elde edilen optimal kontrol algoritması pratik uygulamada C ve Assembler dilleri kullanılarak mikro bilgisayar ile gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen optimal kontrol algoritması, si stem parametrelerinde çok aşırı olmamak koşulu ile oluşabilecek değişimlerde de amaç ölçütünde istenen davranışı sağlamıştır. Fakat sistem parametrelerinde oluşabilecek değişimlerin bir- arada oluşması veya parametre ölçümlerinde yapılacak hataların, sistemi, amaç ölçütünde istenen davranıştan uzaklaştırması durumunda ise, sisteme adapti-f kontrol kuralları uygulanmıştır. Optimal kontrolün yanısıra Model re-ferans adapti-f kontrol kuralları ile parametreler daha önceden ölçülen ve değişmeyen bir modele uyumlu hale geldiği simülasyon sonuçları ile doğrulanmıştır. Pratik kontrol da kullanılan mevcut mikrobilgisayar sisteminin yavaş olması nedeni ile geliştirilen adapti-f kontrol algoritmasına ilişkin pratik sonuçlar elde edilememiştir-. Ayrıca kontrol sisteminin cevapları, sonuç bölümünde klasik bir kontrol türü olan PI kontrolör cevapları ile karşılaştırılmış ve gerek aşım ve gerekse yerleşme za manı açısından büyük bir üstünlük sağladığı gösterilmiş tir.
Çok Girişli Sistemlerde Sınırlandırmalı Sonlu Zaman Kontrolu

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1990) Güzelkaya, Müjde ; Bir, Atilla ; 14156 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Sonlu zaman kontrol problemi, belirli bir başlangıç anında, belirli bir başlangıç durumunda bulunan bir sistemi, istenilen bir varış durumuna en küçük adım sayısında iletecek giriş değer dizisinin belirlenmesi problemi olarak tanımlanır. Giriş değer dizisinin belirlenebilmesi sistemin kontroledi lebi I ir olmasını gerektirir. Giriş ve durum değişkenleri sınırlandırılmamış tek girişli ve kontroledi lebi I ir sistemlerde sonlu zaman kontrol probleminin çözümü tekdir. Ancak çok girişli sistemlerde, problemin çok sayıda çözümü ile karşılaşılabilir. Giriş ve durum değişken lerinin sınırlandırılması halinde ise, sistemi varış durumuna ulaştırmak için gerekli adım sayısı artabileceğinden, tek girişli sistemlerde bile, sonsuz sayıda çözüm bulunabilir. Tezde ilk olarak, sonlu zaman kontrolü, giriş ve durum sınırlandırmaları göz önünde bulundurulmadan tanıtılmış ve çok girişli sistemler için problemin çözümüne ilişkin koşullar belirlenerek, sonlu zaman kontrollü sistemlerin zamanda. ayr ık lineer regülatör özellikleri tartışılmıştır. İkinci aşamada, giriş ve durum sınır I andırma I ar inin bulunması halinde, problemin geometrik yorumu yapılmış ve bu sınırlandırmalar sırasıyla değerlendirilerek, çok girişli sistemler için. sıfırdan farklı varış durumlarına da erişilmesini sağlayan bir sonlu zaman kontrol algoritması türe tilmiştir. Ayrıca, sınırlandırılmış girişler için sonlu zaman kontrolü i le minimum zaman kontrolü arasındaki ilişkiye değinilerek, iki probleme ait çözümlerin özdeşleştiği durumlar tartışılmıştır. Türetilen kontrol algoritması, çalışmanın son bölümünde, gerçeğe uygun bir model kurabilmek ve ölçüm yapabilmek amacıyla, analog ve sayısal bilgisayarlar hibrit çalıştırılarak, çeşitli sistemlerin sonlu zaman kontrol l arı na başarıyla uygulanmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir.
Kare piramit yapılı modüler çok işlemcili bir gerçek zaman sistemi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1991) Akgün, B. Tevfik ; Harmancı, A. Emre ; 19319 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bu çalışmada özel bir çok işlemcili bilgisayar sistemi yapısı olan Kare Piramit yapısı incelenmiştir. önerilen bu yapıya uygun bir deneysel sistem gerçekleştirilmiştir. Bu sistem için, gerçek samanda ve çok görevli çalışmalara uygun bir işletim sistemi çekirdeği hazırlanmış ve bu çekirdek donanımda yer alan işlemci birimlerinin her birine yüklenmiştir. Sistemi denetlemekte kullanılan kişisel bilgisayara ve sistemin düğüm işlemcilerine dağınık yapıda bir denetim programı hazırlanmıştır. Bu denetim programı, kişisel bilgisayara ve sistemin tüm düğüm işlemcilerine ayrı ayrı bölümler olarak yerleştirilmiştir. Deneme amacına yönelik uygulama programları hazırlanmıştır. Çok işlemcili modüler bir sisteme örnek olarak, MIMD türünde yakın bağlı bilgisayar sınıfından kare piramit bağlantılı ve çok boyutlu statik şebeke üzerinde mesaj anahtarlama düzenine sahip bir sistem gerçeklenmiştir. Kare piramit bağlantı yapısı ile, sis temde yer alan düğüm işlemcilerinin hiyerarşik bağlantı sı önerilmektedir. Dörtlü modül olarak önerilen yerleşim düzeni 4 düğüm işlemcisini kapsar. Dörtlü modül içi düğüm işlemcileri, komşuluk ilişkilerine göre atanmış hatlarla oluşturulan tam bağlantılı bir yapı gösterirler. Dikey bağlantı hatları, genel mesaj yolu ve paylaşılan bellek yolu olarak iki farklı yapılı yolu kapsar. Dörtlü modül içi düğüm işlemcileri arasında ise yatay bağlantı hatları olarak sadece atanmış mesaj yolları vardır.Deney sel sistemde, önerilen bağlantı yapısını oluşturan hatlar üzerinden kısa veri katarı ve denetim bilgileri içeren mesajlar taşınır. Büyük veri bloklarının hızlı aktarımını sağlamak amacına yönelik olarak ta sistemde paylaşılan belleklerin yer alması öngörülmüştür. Çalışmada, Düğüm işlemcilerinin paylaşılan belleklere olan erişimlerini zaman içinde düzenlemesini sağlayan bir erişim yöntemi önerilmiştir. Çekirdek yazılımının yarattığı ve yönetimi üstlendiği sistem nesneleri, işlemci için yerel ve bir çok işlemci tarafından paylaşılan sistem nesneleri olarak iki grupta toplanabilir. İşlemci için yerel sistem nesneleri arasında görevler, semaforlar, olay bayrakları, posta kutuları ve süre aşımı uyarıcıları sayılabilir. Paylaşılan sistem nesneleri olarak; düğüm işlemcileri arasındaki mesaj aktarımlarına, ' senkronizasyon ilkeli aktarımına ve blok veri aktarımına ilişkin veri kuyrukları ve görev kuyrukları yer alırlar.
Bir Elektrikli Ulaşım Sisteminin Modellenmesi Ve Simülasyonu

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1992) Kurtulan, Salman ; Bir, Atilla ; 22030 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bu çalışmada, elektrikli ulaşım sistemlerinin analiz ve tasarımında kullanılmak üzere bir simülasyon programı geliştirilmiş, serbest uyarmalı doğru akım motor tahrikli İstanbul LRT sistemine uygulanmıştır. Bu programda, sisteme ilişkin bütün fiziksel kısıtlamalar göz önünde bulundurulmuş ve deneysel verilerden de yararlanarak sistemi tam olarak simüle eden bir bilgisayar programı elde edilmiştir. Simülasyon programın da, ulaşım sistemindeki katener, yol profili, seyir direnci, tahrik motorları ve kontrol sistemini oluşturan kısımlar birbirinden bağımsız olarak ele alınmış ve modüler yapıda programlanmıştır. Bu programın gerçeklenmesinde, sisteme ilişkin fark denklemleri modelinden yararlanılmıştır. Sistemin lineer ve lineer olamayan kısımları ayrı ayrı ele alınmış,- lineer kısımlara ilişkin fark denklemleri z-tanım bölgesi transfer fonksiyonlarından türetilmiştir. Lineer olmayan kısımlara ilişkin fark denklemlerinin türetilmesinde, bu kısımlara ilişkin deneysel bağıntılardan yararlanılmıştır. Tahrik motoru olarak kullanılan serbest uyarmalı doğru akım motorunun manyetik akısı için, bu motora ilişkin mıknatıslanma eğrisinden alınan değerlerden hareketle, endüvi reaksiyonu etkisi de göz önünde bulundurularak, en küçük kareler yöntemiyle, manyetik akıya ilişkin bir fonksiyon türetilmiş ve fark denklemi biçiminde düzenlenmiştir. Sistemin fark denklemleri modeli kullanılarak, bilgisayarda programlanması kolay, hiç bir nümerik analiz yöntemi gerektirmeyen, daha doğru sonuç veren ve bütün örnekleme zamanları için kararlı bir yöntem geliştirilmiştir. Bir elektrikli ulaşım aracının belirli bir yolu belirli bir zamanda minimum enerjiyle kat etmesi için gerekli koşullar, faydalı frenlemenin yapıldığı ve yapılamadığı iki ayrı durum için, Kuhn-Tucker koşulları kullanılarak bulunmuş ve bu çözümlerin gerçeklenebilirliliği tartışılmıştır. Simülasyon programı, İstanbul LRT sisteminde, Ulubatlı-Sağmalcılar arasındaki bölgeye uygulanmış ve çeşitli çalışma durumlarına ilişkin simülasyon sonuçları verilmiş ve irdelenmiştir.
A parallel computer hardware and software architecture for digital signal processing

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Gümüşkaya, Haluk ; Örencik, Bülent ; 46559 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Sayısal işaret işleme (DSP) algoritmalarını çokluişlemcilerle {multiprocessors) gerçekleştirme, paralel bilgi işlemenin {parallel processing) özel bir durumudur. DSP algoritmaları oldukça yoğun paralel yapıya sahiptirler. Veri bağımlı dallanma içermedikleri için, algoritmalardaki paralelliği bulmak, genel algoritmalara göre daha kolaydır. Özel çokluişlemcilerle bu paralellikten yararlanılıp paralel DSP algoritmaları gerçekleştirilebilir. Bu ekonomik olarak ta mümkündür. Çünkü DSP algoritmaları kaba {coarse) ve ince {fine) taneli yapılarda, veriden bağımsız düzgün {regular) ve işlem yoğun yapıya sahiptirler. DSP algoritmalarında var olan bu özelliklerin ekonomik ve pratik uygulamalara dönüştürülmesi ve günümüz teknolojisinin bu alanda uygulanması güncel bir araştırma problemidir. Bu konuda ileri sürülen veya gerçekleştirilen çokluişlemci mimarileri, belirli bir smıf DSP algoritması için olup ayrıca bunların görev sıralama {scheduling) ve işlemci haberleşmeleri oldukça karmaşık yapılara sahiptir. Bu sistemlerin genişletilmesi ve kullanılması zordur. Ayrıca kullanımları için geliştirilen üst düzey programlama ortamları da, bu sistemlerde gerçekleştirilebilecek sınırlı sayıdaki algoritmalardan ve donanım yapılarının karmaşıklığından dolayı esnek değildir. DSP algoritmalarının ve mimarilerin başarılı bir şekilde uygunluğunu gerçekleştirmek, problem yapılarını ve aynı zamanda mimari ve uygulama sınırlamalarını anlamayı gerektirmektedir. Bu doktora tezi, modüler ve yerel geribeslemeli atomik veri akışı {Atomic Data Flow-ADF) ve büyük taneli veri akışı {Large Grain Data Flow-LGDF) grafları ile tanımlı birçok DSP algoritmalarına uygun olan bir paralel işhatlı {pipelined) mimari için, görev bölümleme {Task Partitiomng- TP), görev atama {Task Assignment-TA), işlemci (veya işlem) ağı kurma {Processor (or Process) Network Construction-PNC), görev sıralama {Task Scheduling-TS) ve programlama {Programming-P) problemlerine bir genel donanım ve yazılım ortamı önermektedir. Bu çalışmada, atomik işlemler olarak, çarpma, toplama ve gecikme XII {delay) işlemleri, büyük taneli işlemler olarak ise, sinyal işleme altişlevleri olan FFT, IIR, FIR gibi blok işlemler alınmıştır. Bu tez önce, bir sistem çözümü sunan ve etkili bir şekilde paralellik ve basit programlanabilirliği birleştiren bir paralel işhatlı mimari önermektedir. Bu mimari, gerçekleştirilen algoritmalara ve programlama yöntemlerine göre SSIMD veya MIMD yapısındadır. Donanım Mimarisi Önerilen paralel işhatlı mimari, basit bir ağ yapısına sahip olup az işlemci haberleşmesi ve giriş/çıkış işlemi gerektirir. Bu mimari yapı, ADF ve LGDF grafları ile tanımlı, birçok DSP algoritmalarını gerçekleştirmeye uygun olup uygulamalara ve ihtiyaçlara göre genişletilebilmektedir. Önerilen mimari ve ağ yapıları baskılı devre kart tekniğiyle kısmen gerçekleştirilmiştir. TMS320C25 DSP mikroişlemcilerini işlemci birimleri {processing elements) olarak kullanan bir paralel işhatlı DSP sistem mimarisi, AdEPar {Advanced Educational Parallel), tasarlanmış ve elektronik baskılı devre kartlarıyla gerçekleştirilmiştir. Önerilen paralel işhatlı mimari ve deneysel AdEPar DSP sistem mimarisi aşağıda verilen ağ yapılarını desteklemektedir:. İki işlemci birimli temci sistem. İşhatlı doğrusal ağ {Pipelined i+inear Network-PLN). İşhatlı halka ağı {Pipelined Ring Network-PRN). Paralel işhatlı doğrusal ağlar {Parallel Pipelined Linear Networks-PPLN). Paralel işhatlı halka ağları {Parallel Pipelined Ring Networks-PPRN). İleri köşegen anahtarlı işhatlı doğrusal ağlar {Pipelined Linear Networks with Forward Diagonal Switches-PLN with FDS). İleri köşegen anahtarlı paralel işhatlı doğrusal ağlar {Parallel Pipelined Linear Networks with Forward Diagonal Switches-PPLN with FDS) XII Paralel işhatlı mimarinin bir işlemci biriminde, bir DSP mikroişlemcisi, iki yerel bellek (veri ve program bellekleri), ortak yol (common bus) üzerinden bilgisayar haberleşmesi için bir çift kapılı bellek bulunmaktadır. İleri köşegen anahtarlar iki boyutlu ağ yapılarında kullanılmaktadır. İki işlemci birimli temel mimari, doğrusal ve iki boyutlu olarak genişletildiğinde diğer mimariler elde edilmektedir. İşlemci birimlerinin birbirleriyle haberleşmesi, çift kapılı bellekler {dual port memory) üzerinden olmaktadır. Ortak yol bütün mimarilerde, işlemci birimlerine program/veri yükleme/okuma işlemlerinde ve ayrıca PRN mimarisinde, sinyal giriş/çıkış işlemlerinde kullanılmaktadır. PPLN, PPRN ve PPLN with FDS mimarilerinde, sinyal giriş/çıkış işlemleri için ICB ve OCB (Input/Output Circular Bus) kullanılmaktadır. İki işlemcili temel mimari için, güçlü window tabanlı, paralel donanım hata ayıklama {parallel hardware debugger) programı geliştirilmiştir. Bu temel mimari üzerinde, diğer yapılar için uygun olan algoritmaların testi mümkündür. Sinyal giriş/çıkışları, algoritmalara göre ortak yoldan veya birinci ve ikinci işlemciye doğrudan bağlanacak cihazlar yoluyla yapılacaktır. PLN mimarisi, temel mimarinin doğrusal olarak genişletilerek, ikiden fazla işlemci kullanılmasıyla elde edilen mimaridir. Bu mimari, ADF grafları ile tanımlı IIR, FIR, lattice, adaptive süzgeçleri gibi süzgeç yapıları ve LGDF grafları ile tanımlı algoritmalar için uygundur. Bu mimaride, sinyal giriş/çıkışları, bu doğrusal zincirde birinci ve son işlemciye doğrudan bağlanacak cihazlar yoluyla, birim zamanda bir blok veya bir örnek olarak yapılmaktadır. Bu yapıda veri işlem hızı (data throughput), bir işlemci biriminin bir süzgecin temci alt görevini işleme süresine eşit olmaktadır. PPLN mimarisi PLN yapılarının ICB ve OCB ile bağlanmasıyla elde edilmektedir. Veri giriş ve çıkışları ICB ve OCB üzerinden, dairesel olarak senkronize bir şekilde, birim zamanda bir blok veya bir örnek olarak yapılmaktadır. Bu mimari yapıda veri işlem hızı, gerçekleştirilen algoritmalardan bağımsız olarak, ideal durumda giriş/çıkış cihazlarının hızına yaklaşmaktadır. XIV PRN mimarisi, bir PLN mimarisinde ilk ve son işlemcinin bir halka şeklinde bağlanmasıyla oluşur. Bu mimariyle gerçekleştirilmeleri hedeflenen algoritmalar, blok işleme {block processing) sayısal süzme algoritmalarıdır. Bu mimaride sinyal giriş/çıkışları, ortak yol üzerinden yapılmaktadır. Her bir işlemci bu yol ile bir giriş ve çıkış cihazına bağlanıp veri giriş ve çıkışları, blok transferleri şeklinde yapılmaktadır. Veri blok uzunluğu, gerçekleştirilecek süzme algoritmasının derecesine göre seçilmektedir. PPRN mimarisi PRN yapılarının ICB ve OCB ile bağlanmasıyla elde edilmektedir. Veri giriş ve çıkışları, dairesel olarak senkronize bir şekilde, birim zamanda PL blok olarak yapılmaktadır (P bir PRN yapısındaki işlemci sayısı ve L veri blok uzunluğudur). Bu önerilen yeni mimari yapı ile, klasik blok işlemedeki, veri bağımlılığından kaynaklanan veri işlem hız sınırlaması, daha iyi yapılmaktadır. Bu yapı ile veri işlem hızı, kullanılan PRN yapılarının sayısına göre, ideal durumda giriş/çıkış cihazlarının hızına yaklaştın [maktadır. PLN with FDS ve PPLN with FDS mimarileri LGDF grafları için hedeflenen bu tezde önerilen son mimari yapılardır. Bu mimarilerde kullanılan anahtarların (FDS) çift kapılı bellek veya FIFO bellek yapılarıyla gerçekleştirilmeleri mümkündür. Bu tezde, atomik gerçek zaman sayısal süzme algoritmaları için önerilen, iki boyutlu blok işleme ve modern DSP işlemcileri tabanlı görev sıralaması yöntemleri (SSIMD çalışma modu) için, sunulan paralel işhatlı mimari yapılar, aşağıda verilen özelliklere sahiptirler: Programlama ve görev sıralama bir tek işlemci birimli sistem kadar kolaydır. Çünkü bütün işlemci birimleri aynı program kopyasına sahiptirler ve her bir işlemci bir veri bloğu üzerinde çalışan bir işlemci birimli sistem gibi çalışmaktadır. Sistemde veri akış hızı {throughput) işlemci birimlerinin sayısı ve hızlarıyla yaklaşık doğru orantılı bir biçimde artmaktadır. Programları değiştirmeden veri akış hızı ile işlemci birimleri sayısında değişiklik yapılabilmektedir. Bu paralel işhatlı mimari yapı için, yüksek seviyede programlama yardımcıları geliştirmek, diğer karmaşık işlemci haberleşmelerine sahip mimarilere göre daha kolaydır. XV Önerilen işhatlı mimaride, paralel programların donanım tabanlı hata ayıklama (debugging) işlemi, diğer karmaşık mimarilere göre daha kolaydır. Algoritmalar ve Yazılım Mimarisi Atomik veri akışı grafları için, iki-boyutlu blok işleme ve modern DSP işlemcileri tabanlı görev sıralama teknikleri önerilmektedir. Büyük taneli veri akış graflarıyla tanımlı DSP algoritmalarının benzetimi (simulation) ve gerçekleştirilmesi için blokları sütunlama (blocks column ization) görev sıralama tekniği önerilmektedir. Bu yöntem, hedef işhatlı mimari için olup FIFO yapıları kullanan veri akış programlama tekniği tabanlıdır. Hedef işhatlı mimari için önerilen görev sıralama algoritmalarında, bir görev zincirinin alt görevlere ayrılıp, bir görevin bir önceki görevden sonuçları almasıyla oluşan zamanda paralellik (pipelining) ve görevlerin aynı anda çeşitli işlemci birimleri tarafından işlenmesiyle oluşan uzayda paralellik (spatial concurrency) bulunmaktadır. Sunulan mimarilcrdcki giriş ve çıkış senkronize dairesel yollar kullanılarak, üçüncü seviye paralellik elde edilebilmektedir. Bu yol ile sistem veri akış hızı, teorik veri toplama hızına yaklaştırılmaktadır. Çeşitli görev sıralama, benzetim ve kod üretim problemleriyle beraber gerçek zaman DSP uygulamaları ve ileri çalışmalar için, bu tezde sunulan teori tabanlı AdEPar donanım ve yazılım görsel DSP ortamı tasarlanmıştır. Donanım ve yazılım mimarisi, simgesel koddan yüksek seviye soyutlamalarına kadar değişik programlama seviyeleri içerip kullanıcıya etkin ve kolay bir şekilde sistemi kullanmasına imkan sağlamaktadır. AdEPar yazılım ortamı, metin editörü, blok diyagram editörü, büyük taneli veri akış benzetim sistemi, programlanabilir TMS320C25 işlemcileri için gerçek zaman kodu üreten, atomik ve büyük taneli veri akış kod üreticileri, sinyal üretme ve çizme programı ve paralel donanım hata takip etme programlarından oluşmaktadır. XVI AdEPar işlem ve grafik olarak nesneye yönelik programlama (object-oriented programming-OOP) teknikleri kullanılarak geliştirilmiştir. Çünkü sinyalleri, sistemleri, işlemlerini ve grafik gösterimlerini soyut şekillerle belirtmek için, DSP araştırmaları ve yazılım geliştirmede, OOP modern ve iyi bir yöntemdir. AdEPar' da işlem nesneleri ve grafik nesneleri birbirlerinden dikkatli bir şekilde ayrıldıkları için, sistemin taşınabilirliği sağlanmıştır. Bu OOP yaklaşımı, grafik kullanıcı arabirimi tabanlı bir ortam geliştirmede zaman ve emek tasarrufu sağlamaktadır.
Bulanık adaptif kayan kipli robot kontrolu

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Başbuğ, Ragıp Mustafa ; Gürleyen, Fuat ; 46227 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bulanık Adaptif Kayan Kipli Robot Kontrolü konusundaki bu tezde, Tübitak MAM Robotik Bölümünde tasarlanan ve imal edilen endüstriyel tipteki MAMROB ER- 15 Robotunun dinamik modeli gözönüne alınarak, dayanıklı, integral etkili dayanıklı, dayanıklı uyarlamalı, kestirilmiş eşdeğer kontrollü çatırtısız kayan kipli ve bulanık adaptif kayan kipli kontrol yöntemleri geliştirilerek robot kontrolü yapılmıştır. Birinci aşamada, MAMROB robotunun L-E ve parametre doğrusallaştırılmış dinamik modelleri elde edilmiştir. İkinci aşamada, dayanıklı, integral etkili dayanıklı ve dayanıklı uyarlamalı kontrol yöntemleri geliştirilerek MAMROB robotuna uygulanmıştır, integral etkili dayanıklı kontrol yöntemi olarak geliştirilen bu yeni yöntem, kontrol kuralındaki dayanıklı doyma ve integral etkilerinin olumlu tarafları birleştirilerek elde edilmiştir. Bu yöntemlere ait simülasyon sonuçlan verilmiştir. Üçüncü aşamada, SABANOVIC 'in kestirilmiş eşdeğer kontrollü çatırtısız kayan kipli kontrol yöntemleri geliştirilerek MAMROB robotuna uygulanmış ve deneysel çalışmalara ait sonuçlar verilmiştir. Son aşamada, Sabanovic'in Kayan Kipli Kontrol yönteminin Adaptif Kayan Kipli Kontrol Yöntemi olabilmesi için, bulanık uyarlama mekanizması geliştirilerek, bulanık adaptif kayan kipli kontrol yöntemi, tezde bir yenilik olarak sunulmuştur. Literatürde teklif edilen bulanık kayan kipli kontrol yöntemlerinden farklı olarak ele alman uyarlama mekanizması 7.Bölümde ayrıntıları ile birlikte sunulmuştur.
Sınır çizgilerini uyuşturma yöntemi ile yerleştirme

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Soğukpınar, İbrahim ; Adalı, Eşref ; 46558 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Sınır Çizgilerini Uyuşturma Yöntemi ile Yerleştirme Bu çalışmanın temel amacı, nesnelerin sınır çizgilerinin benzerliğinden yararlanarak iki boyutlu şekillerin yanyana yerleştirilmesi için bir yöntem geliştirmektir. Belirli bir geometrik şekle sahip olmayan ve üzerinde delikler olabilen şekillerin yanyana yerleştirilmeleri özellikle gören robot dizgelerinde ve deri konfeksiyonunda önemli bir problemdir. Bu nedenle yapılan çalışmada bu problemin çözümüne yönelik yöntem ve algoritmalar geliştirilmiş, ayrıca önerilen çözümler hazırlanan yazdım ile denenmiş ve doğrulanmıştır. Çalışmada, bilgisayarlı görüş dizgelerinde kullanılan yöntemlere benzer olarak, şekillere ilişkin verilerin görüntü bilgisi içeren bitmap dosyası şeklinde bulunduğu varsayılarak yapay veriler kullanılmıştır. Bu nedenle yapılan çalışmada bilgisayarlı görü ve tanıma amacıyla kullanılan yöntemlere yer verilmiştir. Geliştirilen yöntemin birinci adımında, şekillere ait sınır çizgileri görüntüden elde edilerek, sınırlar zincir kodu ile kodlanmaktadır. Bu adımda görüntü içinde bulunan bütün şekiller ayırt edilerek kodlanmakta ve birbirlerine göre konumlan belirlenmektedir. Yine birinci aşamada şekillerin birbirinden ayırt edilmesi ve sınırlarının kodlanmasına yönelik algoritmalar geliştirilmiştir. Bu adımda ayrıca şekillerin sınırlarında olabilecek kopuklukları bulan ve bulduğu kopukluğu birleştiren algoritmalar geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemin ikinci adımında, sınırlara ait zincir kodlarından yararlanarak şekillerin sınır çizgilerinin üzerinde olabilecek gürültülerin filtrelenmesi ve köşelerin, şekilleri en iyi karakterize eden özellikli olması nedeniyle köşe noktalarının bulunmasına yönelik algoritmalar geliştirilmiştir. Bu çalışmanın üçüncü adımında, şeklin sınırının eğriliklerinden yararlanarak elde edilen ve şekli karakterize eden veriler, sayı dizileri halinde düzenlenmiştir. Bu karakteristik bilgiler, dönme ve ötelemeden bağımsız olmaktadır. Bulunan köşe noktalan ve kenarların eğrilikleri için; köşenin eğriliği ve kenar uzunluğu ile doğru orantılı büyüklükte sıfir eğrilik değeri hesaplanarak bir diziye yerleştirilir. Böylece şekillerin sınırlan sayı dizileri haline çevrilir. Çalışmanın dördüncü adımında, sınır çizgilerinin benzer bölgeleri bulunmuştur. Benzeyen bölgelerin en çok benzeyeninden en az benzeyenine kadar hepsinin bulunması gereklidir. Bütün benzeyen bölgelerin bulunması için bu çalışmada "Bütün Uyuşanları Bul" adını verdiğimiz bir algoritma geliştirilmiştir. Bu bölgelerin çakışması için gerekli olan döndürme açısı ve öteleme miktarı en küçük kareler tekniği ile hesaplanmıştır. Elde edilen döndürme açısı ve öteleme miktarı için dönüşüm uygulanarak, yerleştirme gerçeklenmektedir. Geliştirilen yöntemin beşinci adımında ise, yerleştirme sonunda iki şeklin birbiriyle kesişip kesişmediği araştırılmaktadır. Bu amaç için poligonların kesişmesini sınayan genel amaçlı bir algoritma geliştirilmiştir. Eğer kesişme var ise diğer uyuşan bölge için aynı işlemler uygulanmaktadır. Bu adımda aynı zamanda deliklerin durumu da kontrol edilmektedir. Bu tez kapsamında geliştirilen yöntemler yerleştirme amacıyla kullanılacağı gibi şekillerin tanınması için de kullanılabilir. Uygulamaları konfeksiyon sanayinde, özellikle deri konfeksiyonunda ve gören robot dizgelerinde olabilecektir. Bu algoritmalar nesnelerin yüzeyleri kullanılarak üç boyutlu duruma genişletilebilir.
Uzman sisteme dayalı üretim sistemi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Demiray, H. Engin ; Adalı, Eşref ; 46427 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Sanayi devriminin başladığı günlerde üretim tek tek yapılmaktaydı. Ancak günümüzde 4 ana kümede toplayabileceğimiz şekilde yapılmaktadır. 1. Sürekli Akan Süreç Tipi Üretim (Continous-Flow Proseses) 2. Tek Tek Parçaların Toplu Üretimi (Mass Production of discrete Products) 3. Partiler Halinde Yapılan Aralıklı Üretim (Batch Production) 4. Proje Tipi Üretim (Jop Shop Production) Üretimin akışı içinde, üretim araçlarının yeniden düzenlenebilme imkanı olduğu için, 'Partiler Halinde Yapılan Aralıklı Üretim Yöntemi' tez çalışmasına hedef seçilmiştir. Partiler halinde yapılan aralıklı üretim otomasyonunda bilinen klasik üretim yöntemleri ile yapılan çalışmaların sonucunda, üretim ortamında oluşan kuyrukların ve beklemelerin azaltılması için geliştirilen USDUS yöntemiyle, üretim araçlarıyla operatörler arasında bir köprü kurulmaya çalışılmış ve bir simülasyon ile de, sorunun nasıl çözümlendiği gösterilmiştir. Hedef, bilgisayar mühendisliği gözü ile, üretim ortamının iyileştirilmesine katkı sağlamaktır. Tezin 1. bölümünde, bu tez çalışması ile önerilen yeni yöntemin; "Uzman Sisteme Dayalı Üretim Sistemi : USDUS" ana hatları tamnlmışur. USDUS yönteminde, statik olarak planlaması yapılmış bir üretim ortamının, sürekli izlenerek dinamik olarak yeniden planlanması sağlanmaktadır. Aynı bölümde, yakın konularda yapılan diğer çalışmalar tanıtılmıştır. Ayrıca, USDUS'un katkıları açıklanmıştır. 2. Bölümde, önerilen yöntemle ilgili kuramsal çalışmalara yer verilmiştir. Bu bölümde, uzman(expert) sistemlerin genel bir tanıtımı yapılarak, tezde kullanılan uzman sistem yöntemi anlatılmış ve ayrıntıları 3. bölümde verilen uzman sistem algoritmasının oluşturulmasına zemin hazırlanmıştır. 3. Bölüm, bu tez ile önerilen USDUS yönteminin uygulamasına ayrılmıştır. Yöntemin, en iyi uygulanabileceği üretim ortamı örneği olarak, konfeksiyon fabrikası seçilmiştir. Daha sonra, bir konfeksiyon üretiminin ana hatları incelenmiş ve USDUS yönteminin uygulanmasına geçilmiştir. Yöntemin denenmesi amacıyla geliştirilen yazılım paketi ve simülasyon paketi kullanılarak, önerilen yöntemin doğruluğu gösterilmiştir. 4. Bölüm, bu çalışma için geliştirilmiş bulunan yazılım paketinin teknik yönünün tanıtımına ayrılmış olup, ayrıca üretim ortamının simülasyonlan sonucu elde edilen grafiklerle, önerilen USDUS 'nin üretim ortamına sağladığı üstünlükler gösterilmiştir. 5. Bölüm sonuç ve önerilere ayrılmıştır.
FDDI tabanlı bir ağ sistemi için etkin gerçek zamanlı iletişim yapısının tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Buzluca, Feza ; Harmancı, Emre ; 68877 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Gerçek zamanlı dağıtılmış sistemlerde, birbirlerinden uzaktaki bilgisayarlarda yer alan süreçler ortak işleri yerine getirmek için birlikte çalışırlar. Bu tür sistemlerde süreçlerin zaman kısıtlamalarının sağlanması ve sistemin sağlıklı olarak çalışabilmesi için, süreçler arası iletilen verilerin belli zaman sınırları içinde hedeflerine ulaşması zorunludur. Bu nedenle gerçek zamanlı dağıtılmış sistemler, bu tür çalışmaları destekleyen bir iletişim alt yapısına gerek duyarlar. Î.T.Ü. Bilgisayar Bilimleri Anabilim Dalı'nda yürütülen TÜBİTAK EEEAG-BAĞ3 projesi çerçevesinde gerçek zamanlı sistemlere iletişim hizmeti vermek üzere bir iletişim birimi tasarlanmıştır. Tez çalışmasının konusunu ise bu iletişim biriminde yer alan ağ hizmet katmanları ve onları denetleyen yönetim biriminin tasarımı ve gerçeklenmesi oluşturmaktadır. Yedi katmanlı OSI modelinin ilk üç katmanına karşı düşen ağ hizmet katmanları yönetim birimi ile birlikte, iletişim ağının özelliklerini ve sistemdeki kaynakları en iyi şekilde kullanarak gerçek zamanlı verilerin hedeflerine istenen sürelerde iletilmesinden sorumludurlar. Yönetim birimi, ayrıca sistemdeki yükün değişimine göre iletişim ağının parametrelerini güncelleyerek veri aktarımının hedeflenen şekilde yürümesini sağlamaktadır. İletişim ağı, birbirlerine bağlı hiyerarşik FDDI halkaları ile oluşturulmuştur. FDDI protokolünün değişik özellikteki sistemlerde başarılı olması için parametrelerinin uygun şekilde seçilmesi ve gerektiğinde sistemin çalışması sırasında güncellenmesi gerekir. Tez çalışmasında, durakların senkron iletim sürelerinin, gerçek zamanlı iletişimi destekleyecek şekilde seçilmesini ve gerektiğinde iletişim ve işlem yükünü fazla arttırmadan güncellenme- sini sağlayan yeni bir senkron süre atama yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntem, büyük ölçüde yerel verilere dayanmakta ve daha önce yayınlanmış olan yerel yöntemlere göre daha iyi sonuçlar üretmektedir. Bu çalışmada geliştirilen diğer bir yeni yöntem de, hiyerarşik FDDI halkalarından oluşan bir ağ içinde, ulaşım katmanları arasındaki uçtan uca bağlantıların istenen iletişim kalitesine uygun olarak kurulmasını ve sürdürülmesini sağlayan mantıksal bağlantı denetimi yöntemidir. Yönetim birimi, ulaşım katmanından gelen bağlantı isteklerini bu yönteme göre değerlendirerek gerekli olan sistem kaynaklarını (bellek ve senkron bant genişliği) ayırır ve sistem parametrelerini yeni duruma göre günceller. Bağlantılar kurulurken ve sonlandırılırken iletilen denetim verilerinin miktarı, gerçek zamanlı iletişimi aksatmayacak düzeyde tutulmuştur. İletişim biriminin önemli elemanlarından biri de katmanlar arasındaki bağlantıyı sağlayan ilkel kuyruklarıdır. Tez çalışmasında, bir durakta birden fazla ulaşım katmanı bağlantısı kurulması durumunda, değişik özellikteki verilere uygun iletişim hizmeti sunmak için ulaşım katmanı ile ağ hizmet katmanları araşma, her bağlantı için ayrı bir ilkel kuyruğu yerleştirilmiştir. İletişim birimindeki kuyrukların önceliklerinin ve bir kuyruktan peş peşe okunan ilkel sayısının belirlenmesi, yönetim biriminin önemli işlevleri arasındadır. Tez çalışmasında, FDDI arabirim kartlarına sahip dört adet kişisel bilgisayar ile bir sistem oluşturulmuş ve ağ hizmet katmanları ile yönetim birimine ilişkin yazılımlar bu sistem üze rinde gerçekleştirilmiştir. Programlar nesneye dayalı yöntemle C++ dili kullanılarak yazılmış ve verilerin en hızlı biçimde işlenmesi amaçlanmıştır. Kurulan fiziksel sistemin ye terli olmadığı durumlarda, geliştirilen yöntemleri değişik sistemler üzerinde sınayabilmek için benzetim programlan hazırlanmıştır. Bu programlarla elde edilen sonuçlar, tez çalışmasında geliştirilen yöntemlerin gerçek zamanlı iletişim hedeflerine ulaştığını göstermiştir.
Adaptive shape from shading

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Gültekin, Atilla ; Gökmen, Muhittin ; 66388 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bilgisayar görünün (Computer Vision) temel amaçlarından biri, objelerin iki boyutlu görüntülerinden, onların üç boyutlu yüzey özelliklerinin elde edil mesidir. Görüntü alma sırasında üç boyutlu objelerin iki boyutlu izdüşümleri elde edilmekte ve bu izdüşüm sırasında objeye ilişkin özelliklerden bir çoğu yitirilmektedir. Üçüncü boyuta ilişkin bilgileri elde etmek amacıyla, genellikle görüntüyü oluşturan benek (pixel) değerleri ile obje yüzeyi arasındaki ilişki kul lanılır ve bulunabilecek bir çok olası çözümü teke indirmek için, çözüm uzayı üzerinde bir takım sınırlamalar (constraints) konur. Görüntüdeki tonlamaların obje şekilleri hakkında taşıdığı bilgiler kullanılarak, obje şeklini bulmak için geliştirilen ve genellikle Tondan Şekil Bulma-TŞB (Shape from Shading-SFS) problemi olarak bilinen bu yaklaşımda, önce görüntü ile obje yüzeyleri ve ışık kaynakları arasındaki ilişki elde edilmekte ve daha sonra giriş resmine olabildi ğince yakın bir görüntü verecek obje yüzeyi, yani objenin şekli, belirlenmektedir [1, 2]. Tondan- şekil-bulma problemlerinde, obje yüzeyi ve ışık kaynağı ile görün tüyü oluşturan benek değerleri arasındaki ilişki Yansıtma Haritası (Reflectance Map) R(p, q) ile belirlenir. Burada, p ve q yüzey parametreleridir ve kurulacak z yüzeyinin kısmi türevlerini göstermek üzere dz dz P = Yx Ve q=dy (1) şeklinde ifade edilmektedir. Işık kaynağından gelen ışınların yüzey tarafından nasıl yansıtılacağı, o yü zeyin yansıtma özelliklerine bağlıdır. Değişik yüzeylerdeki ışık yansımalarını ifade etmek amacıyla çeşitli modeller geliştirilmiştir. Bu modellerin, teorik olarak en basiti ve pratikte olarak en çok kullanılanı Lambertian yansıtma mo delidir. Lambertian bir yüzeyin özelliği, üzerine gelen tüm ışığı yansıtması ve xııı yüzey parlaklığının bakış doğrultularından bağımsız olmasıdır. Lambertian bir yüzey için yansıtma haritası ", x cos 0 and \0ıd > Xmin,. new[X,y)~\ \oid(x,y) otherwise { J ile hasaplanır. Burada kullanılan T{x, y, \0td) fonksiyonu aşağıdaki gibi tanım lanmıştır: ^(^y,AoH) = (l-e"^)Aro,-n + (e"evr )Xold(x,y). (12) Bu fonksiyondaki c(x,y), kontrol işaretidir ve absÇ) mutlak değeri göstermek üzere, c(x,y) = abs(I(x,y) - R(p,q)yden hesaplanır. Vp, üstel fonksiyonun düşme hızını kontrol eden bir zaman sabitidir. Amîn ise, önceden belirlenen ve A'nın alabileceği en küçük değeri gösteren bir sabittir. A'nın yeni değerlerinin hesaplanması için kullanılan F(x,y,\0id) fonksiyonu, üstel olarak azalan bir fonksiyondur ve lim F{x,y,X0ıd) = X0ıd(x,y) ve lim F(x,y, Xotd) = Xmin (13) c(x,y)->0 c(x,y)-*oo özelliklerine sahiptir. (9)'daki enerji fonksiyonelini enaza indirme problemi çö zülerek, uyarlanır TŞB yöntemi için ardışıl çözüm yöntemi elde edilmiş ve de neysel sonuçların bulunmasında kullanılmıştır. Bu bölümde ayrıca, uyarlanır düzleme yönteminin FSŞB problemine uyar lanması konusunda da çalışılmıştır. Bu amaçla XV111 F(p, q, z) = F[(p, q) + F'2(p, q) + fx F3(p, q,z) + fi F4(p, q) (14) enerji fonksiyoneli kullanılmıştır. Burada F3 ve F4 terimleri surasıyla integralin alınabilmesi sınırlaması ve türev farkları smırlamasıdır. F2 fonksiyonu (10) 'da verildiği gibidir ve Fx ise Fi(p, q) = JJi(H*> y) - r(p> ?))2 + (H*> y) - R(p, ?))2) dx dy (is) olarak tanımlanmıştır. Buradaki I(x, y) ve İ(x, y), bakış doğrultulan aynı fakat aydınlanma doğrultuları farklı iki görüntüyü göstermekte, R(p, q) ve R(p, q) ise bu iki görüntüye karşı gelen yansıtma haritalarını ifade etmektedir. (14) 'deki enerji fonksiyonelini enaza indirme problemi çözülerek, uyarlanır TŞB ve FSŞB yöntemlerinin birleşiminden oluşan ardışıl sayısal çözüm yöntemi geliştirilmiş ve bu yöntem kullanılarak deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Beşinci bölümdeki deneysel sonuçlardan görülmüştür ki, uyarlanır düzle me yönteminin kullanılması, uyarlanır olmayan TŞB yönteminden elde edilen yüzeylerdeki istenmeyen düzlenme etkisini ortadan kaldırmış ve daha başarılı sonuçlar bulunmasını sağlamıştır. Uyarlanır TŞB yöntemi ile fotometrik stereo tekniğinin birleştirilmesi ve elde edilen sayısal TŞB çözüm yönteminin kulla nılmasının, sonuçların kalitesini artırmak ve hataları azalmak açısından etkili olduğu deneysel olarak gösterilmiştir.
Asenkron motorlar için algılayıcısız akı gözlemleyicisi ve kontrolü

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Şahin, Coşkun ; Gökaşan, Metin ; 68872 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bu tezde, asenkron motorlar için, çatırtısız kayan kipli kontrol tabanlı dayanıklı akı gözlemleyicisi geliştirilmiştir, özellikle, geniş çalışma aralığı ve ağır çalışma koşullarında hassas kontrol amaçlandığında, akı gözlemleyicisinin dayanıklılığı (robustness) çok önemlidir. Bu tezde sağlanan en önemli katkı, rotor akı gözlemleme modeline eklenen yakınsama terimleridir. Bu terimlerin eklenmesi ile gözlemleme hatalarının sıfıra yakınsayarak orada kalması sağlanmıştır. Sonuçta parametre, hız, yük gibi tüm etkilere karşı dayanıklı bir gözlemleyici elde edilmiştir. Sistem, ortak endüktans, rotor, stator direnç ve öz endüktans değişimleri, değişken yük ve bozucu moment şartlan altında incelenmiştir. Geliştirilen yöntemlerin sonuçlarının başarılı olduğu ve dayanıklı bir gözlemleyici ve kontrol sistemi elde edildiği benzeşim ve uygulama sonuçlan ile gösterilmiştir. Ayrıca hız, konum ve alam kontrol çevrimlerine de oldukça yeni geliştirilen çatırtısız kayan kipli kontrol yaklaşımı uygulanmış ve çok başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçta dayanıklı, kararlı ve dalgalanmasız moment ve hız kontrolü sağlayabilen, yüksek cevap hızı ve hassasiyete sahip bir kontrol sistemi elde edilmiştir. Asenkron motorlar için zor sayılan sıfır hız ve civarında da, yüksek hızlarda da aynı başarımlar elde edilmiştir.
Yapay sinir ağları ile robotlarda hareket kontrolü

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999) Arslan, Hakan ; Kuzucu, Ahmet ; 100704 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Robot manipülatörler, endüstriyel otomasyon alanında giderek artan bir şekilde önem kazanmaktadır. Son zamanlarda geliştirilen endüstriyel robotlarda, yüksek hız ve hassasiyetle yörünge takibi yetenekleri gerçekten önemli özelliklerdir. Manipülatörler, eklemlerle bağlı birkaç koldan meydana gelirler. Her eklem kendisini hareket ettiren bir eyleyiciye sahiptir. Hareket momentleri, denetleyiciler tarafından verilir. Manipülatörler doğrusal olmayan çok giriş çıkışlı sistemlerdir. Bir eklemin hareketi diğer eklemin dinamiğini etkiler ve bu nedenle manipülatörler aynı zamanda etkileşimli dinamik sistemlerdir. Serbestlik derecesindeki ve her kolun çalışma alanındaki artış, daha karmaşık bir dinamik yapıya neden olur. Doğrusal olmayan robot manipülatörlerin kontrolü için etkin kontrol algoritmaları kullanılmalıdır ve bu kontrol algoritmaları genellikle robot manipülatörün dinamik denklemlerine gereksinim duyar. Fakat manipülatörler endüstriyel kullanım için iyi yapılandırılmış olsa bile, yapısal ve yapısal olmayan belirsizliklerle karşı karşıyadır. Yapısal belirsizlikler daha çok manipülatör kolu niteliklerinin noksanlığından ve bilinmeyen yüklerden kaynaklanır. Yapısal olmayan belirsizlikler ise, doğrusal olmayan sürtünmeler, bozucular ve dinamiğin yüksek frekanslı kısımları gibi modellenemeyen dinamik yapıdan kaynaklanır. Bu karmaşıklığa ve belirsizliklere rağmen, çok eklemli manipülatörler genel biçimde modellenebilir. Bu tip sistemler için ideal denetleyicilerin tasarımı, özellikle manipülatörlerin iyi bir dinamik performansı koruyarak yüksek hızla hareket etmeleri istendiğinde, günümüz kontrol teorisinin en çok ilgi çeken çalışmalarındandır. Klasik kontrolde manipülatörün her eklemi, önceden tespit edilen sabit kazançlar ile, basit konum ve hız çevrimleri ile kontrol edilir. Bu bağımsız eklem kontrolü, al-koy türünden noktadan noktaya çalışmalar sırasındaki hareket kontrolü için uygun olabilir. Hassas yörünge takibi için, özellikle robot dinamiğinin zamana bağlı parametreleri ve yük değişimleri, daha etkin algoritmalara gereksinimi ortaya çıkarır çünkü sabit kazançlı klasik denetleyiciler, bu çalışma koşullarında uygun kontrol sinyallerini veremez. Daha çok yüksek hıziardaki çalışmalar, robot dinamiğindeki belirsizliklerden etkilenir. İstenilen yörüngeyi geniş bir hareket alanı ve yük çeşitliliği için mümkün olduğu kadar yakından takipte iyi bir başarım elde etmek için, kontrol yapısı kendisini dinamik koşullardaki değişimlere uydurmalıdır. Manipülatörler için uyarlamalı denetleyiciler genellikle dinamik modelin detaylı olarak tanımlanmasına gereksinim duyar. Yapısal ve yapısal olmayan belirsizlikler durumunda, iyi bir izleme başarımı verecek uyarlama yönteminin bulunması kolay değildir. Yapay sinir ağları, klasik denetim metotlarında karşılaşılan güçlüklerin üstesinden gelebilecek potansiyele sahiptir. Evrensel yaktaşıklama özellikleri nedeni ile, herhangi bir manipülatör için uygun olabilecek genel denetleyiciler olarak kullanılması mümkündür, öğrenme yetenekleri sayesinde başarımlarını arttırarak, manipülatör dinamiği bilgilerini gerektirmeksizin, çevrimdışı veya çevrimiçi öğrenme ile tatmin edici sonuçlara ulaşabilirler. Yapay sinir ağlan bir sistemi herhangi bir model bilgisine ihtiyaç olmaksızın kontrol etmeyi öğrenebilir, bu durumda öğrenme XII için, girişler, çıkışlar ve eğitim sinyali gereklidir. Yapay sinir ağları eğer model hakkında bilinenler varsa, robot dinamiği kontrolünde kompansatör olarak kullanılabilirler. Yapay sinir ağının iç yapısı, çıkış için istenilen hedef fonksiyona bağlıdır. Eğer kontrol edilen sistem karmaşık bir dinamik yapıya sahip ise, dinamik davranışı tanımlayabilmek için geniş ağ yapıları gerekebilir ve bu gerçek zamandaki hesap yükünü arttırır. Yapay sinir ağının yaklaşıklama yeteneğindeki güç, nöron olarak adlandırılan işleme elemanları ve her bir nöronun çıkışını üreten etkinlik fonksiyonları ile ortaya çıkar. Doğrusal olmayan işleme elemanları olmaksızın, yapay sinir ağı doğrusal olmayan yapıları öğrenemez, öğrenme algoritmasının ana amacı, nöronları birbirine bağlayan en uygun ağırlıkların bulunmasıdır. Geriye yayınım yöntemi, çok katmanlı ileribeslemeli ağ mimarisi için en çok popüler olan öğrenme algoritmalarından biridir ve gözeticili bir yöntem olarak yapay sinir ağı uygulamalarında çokça ve başarıyla kullanılmaktadır. Yapay sinir ağı tasarımı için gereken teori iyi tanımlanmamıştır ve saklı katmanların, saklı katmandaki nöron sayılarının, etkinlik foksiyonlarının, öğrenme kurallarının seçimi genellikle deneme yanılma yönteminin kullanılmasını gerektirmektedir. Bu tez çalışmasının ana katkısı, eğitilmiş ağın iç yapısının incelenmesi ve bu sayede yapay sinir ağı mimarisinin tasanm işini daha iyi hale getirebilmektir. Bu amaçla ilk adım, eğitim sonunda etkinlik fonksiyonlarının, tanım aralıklarına göre olan davranışlarını incelemektir, ikinci adım, etkinlik fonksiyonlarının zamana veya ağ girişlerine karşı gösterdikleri davranışları karşılaştırmaktır. Üçüncü adım, ağ çıkış fonksiyonu bileşenlerini karşılaştırmaktır. Ağ çıkışında yapılan ölçeklemenin, ağırlıkların yenilenmesi işlemini ve ağırlıkların mutlak değer ortalamalarını nasıl etkilediği de gösterilmiştir. Sayısal benzetim için, saklı katmanda farklı sayıda nöron içeren yapay sinir ağı mimarileri kullanılmıştır. Geribesleme hatası ile öğrenme yöntemi, iki serbestlik dereceli robotun ters dinamiğini, 4s süren zaman aralığında belirlenmiş yörünge üzerinde öğrenmek için kullanılmıştır "Şekil 1". Şekil 1. Geribesleme hatası ile ters dinamik öğrenme. Saklı katmanda sigmoid fonksiyonlar ve çıkış nöronları için de doğrusal fonksiyonlar kullanılmıştır. Yapay sinir ağı çıkışları çok önemlidir çünkü hedef fonksiyon ile ağın çıkışı arasındaki fark burada ölçülür. Yapay sinir ağlarının fonksiyon yaklaşıklama yeteneklerini etkin olarak kullanmak için, çıkışta doğrusal fonksiyon bile kullanılsa, ağ çıkışında ölçeklendirme yapılması gereklidir, ölçeklendirme yapılmazsa, çıkış XIII katmanı ağırlıkları mutlak değer olarak büyür ve bu, saklı katman nöronlarının tanım aralıklarını etkiler. Saklı katmandaki sigmoidlerin giriş aralıklarının genişlemesi bu fonksiyonların doyuma gitmesine neden olur ve bu tüm öğrenme algoritmasını kötü şekilde etkiler. Saklı katmandaki sigmoid fonksiyonların yapılarını görebilmek için 4 saklı katman nöronlu, ölçekli ve ölçeksiz ağ yapıları, "Şekil 2" ve "Şekil 3"de karşılaştırmıştır. Sigmoid fonksiyonların tanım aralıkları "Şekil 2"de istenilene yakın olmasına rağmen, "Şekil 3"de, geniş tanım aralıkları nedeni ile, doyuma giden nöronlar ortaya çıkmıştır. Bu sigmoid fonksiyonlar, yapay sinir ağı çıkışlarında farklı sonuçlara sebep olurlar. Ağ çıkış fonksiyonlarının bileşenleri "Şekil 4"de görülebilir. Sigmoid fonksiyonlardaki doyma etkisi, doğrudan ağ çıkış bileşenlerini etkiler. Bu bileşenlerin toplamı, istenilen ağ çıkışları ile "Şekil 5" üzerinde görülebilir. Saklı katmanda aynı sayıda nöron kullanılmasına rağmen, ölçeklendirme nedeni ile, ağ çıkışları çok farklı olabilmektedir. Sigmoid fonksiyonların görsel incelenmesi, bunların verimliliği hakkında fikir verir. Eğer bunların tanım aralıkları geniş veya dar ise, bu nöronların yaklaşıklama işleminde yeteri kadar verimli olmadığı söylenebilir. Dar tanım aralıkları, sigmoid fonksiyonların doğrusal bölgede kalmalarına neden olur. Yapay sinir ağı, birden fazla çıkışa sahip olduğunda, bu çıkışların değişim aralıkları, öğrenmeyi iyileştirmek için ölçeklendirme ile dengeli hale getirilebilir, ölçeklendirme ile, az sayıda saklı katman nöronu için bile iyi sonuçlar elde etmek mümkündür, aksi halde iyi sonuç elde etmek için daha geniş ağ yapılarına ihtiyaç duyulmaktadır. Saklı katmandaki nöron sayısı arttıkça, ağırlıkların mutlak değer ortalamaları düşer ve bu sigmoid fonksiyonların doyuma gitmesini engeller. Şekil 2. Ölçekli ağ çıkışı için saklı katman nöronları. fi (neti,) f?(nethp,) j = 1 -0.5 -10 -1 j = 2 10 -10 ; = 3 j = 4 -10 0 net;, 10 -10 0 net;, 10 Şekil 3. ölçeksiz ağ çıkışı için saklı katman nöronları. XIV Ölçekli YSA çıkışı bileşenleri (N m ) zaman(s) 4 Ölçeksiz YSA çıkışı bileşenleri (N m ) 3 zam an(s) 4 Şekil 4. İkinci eklem momenti için yapay sinir ağı çıkış bileşenleri. 30 İkinci eklem m om enti(N m ) ^\ -30, ?İstenilen moment -ölçekli YSA çıkışı 3 zaman(s) 4 30 İkine ieklem m o m e n ti(N m ) -3 0, İsten ilen moment Ölçeksiz YSA çıkışı 3 zaman(s) 4 Şekil 5. ikinci eklem momenti için yapay sinir ağı çıkışları. XV Ölçeklendirme gözönüne alınmazsa, aynı hedef fonksiyon için daha geniş ağ yapıları ortaya çıkabilir ve bu durum, eğitilmiş ağın iç yapısı incelenmezse anlaşılamayabilir. Sigmoid fonksiyonlar ve ağ çıkış bileşenleri, ağın topolojik yapısı hakkında pekçok faydalı bilgi verir. Geribesleme hatası ile öğrenme yönteminde, yapay sinir ağı sistemin ters dinamiğini öğrenir ve klasik denetleyici çıkışları zamanla sıfır civarına gider ve yapay sinir ağı ileribesleme denetleyici gibi davranır. Bu yöntemde, ağın çıkış hatalarının kareleri toplamı, PD denetleyici çıkışlarından hesaplanır. Her kontrol çevrim zamanı için artan tur sayısı ile, PD denetleyici çıkışlarının kareleri toplamı, "Şekil 6" ve "Şekil 7"de görüldüğü gibi azalmaktadır. Bu hataların yakınsaması, ölçekli ve ölçeksiz ağ çıkışları için farklıdır. İlginç olan sonuç, saklı katmandaki daha fazla sayıda nöron için, ölçekli ve ölçeksiz yapılar arasındaki fark azalmaktadır. Saklı katmanda 4 ve 24 nöron kullanan ağ yapıları karşılaştırıldığında, 24 nöronlu yapı için, birinci ve ikinci eklemlerin PD denetleyici çıkışlarının kareler toplamı, ölçekli ve ölçeksiz ağ çıkışları için, birbirine daha yakındır, ûlçeklendirmenin etkisi, büyük ağ yapıları için azaldığından, saklı katmanda gereksiz sayıda nöron kullanımına sebep olabilir. Dinamik sistem kontrol uygulamaları için, bir yapay sinir ağı kullanıldığında, yapay sinir ağlarının fonksiyon yaklaşımlama yaptıkları daima gözönünde tutulmalıdır, iyi tasarlanmış ağ yapıları kontrol sisteminin başarımını arttırır, aksi halde YSA hem istenilen başarımı sağlayamaz hem de gereksiz yere hesap yükünü arttırır. 1. eklem I* -ölçek, = 10 -Blçek,=l 0 10 20 30 40 SO SO 70 Tur sayısı 10 2. eklem ir 2 PD --olçek2=2.5 -ölçek2=l 10 20 30 40 50 60 70 Tur sayısı Şekil 6. PD denetleyici çıkışlarındaki azalma (4 nöron için). 10 1. eklem 0 10 20 30 40 50 60 70 Tur sayısı 10 2. eklem I* 2 PD - ölçek2=2.5 -ölçekı=l Şekil 7. PD denetleyici çıkışlarındaki azalma (24 nöron için).
Zamanda ayrık sistemlerin modele uyumlu kontrolunda yeni bir yaklaşım

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999) Yıldızbayrak, Nihal ; Sarıoğlu, M. Kemal ; 2160 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Computer Engineering

Uyumlu kontrol sistemlerinin tasarımındaki esas problem uyarla ma düzeninin tasarımıdır* Daha açık bir ifade ile bu kontrol problemi is tenilen davranışı elde etmek için uyarlama düzeninin, "sistem ya da kont rol edici parametrelerini nasıl değiştireceği" veya "ne şekilde giriş işareti üreteceği" problemidir, istenilen, davranışın referans model ile belirlendiği uyumlu kontrol sistemlerine modele uyumlu kontrol sistem* İeri denir". Bu çalışmada çok girişli-çok çıkışlı, doğrusal zamanda ayrık ve parametreleri bilinmeyen sistemlerin modele uyumlu kontrolü sorunu in^ eelenmiştir. Ele alınan modele uyumlu kontrol sistemlerinde tam izleme koşullarının sağlandığı ve sistemin durumlarının ölçülebilir olduğu var sayılmıştır. Tezin birinci bölümünde literatürdeki çalışmalar gözden geçi rilerek yaklaşımların ve varsayımların kısaca özeti verilmiştir. İkinci bölümde modele uyumlu kontrol sistemleri, tanıtılmış ve tasarım sorumu nun çözümüyle ilgili olarak, optimizasyon teorisine, Lyapunov kararlılık teorisine ve Popov hiperkararlılık teorisine dayanan temel yaklaşımlar ayrıntılı bir şekil'de anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, incelediğimiz problem tanıtıldıktan sonra Lyapunov kararlılık teorisine dayanan tasarım yönteminden yararlanarak, durum hatasınınasimptotik olarak sıfıra gitmesini sağlayan uyarlama kural ları elde edilmiştir, yakınsama biz*, bağlı olduğu parametrelere göre in celenerek, elde edilen sonuçlar karşılaştırmaya olanak sağlaması bakımın dan sayısal örnek üzerinde grafiklerle verilmiştir. IV Elde edilen uyarlama kurallarının çeşitli durumlardaki sistem lere uygulanabilirliği tezin diğer bölümlerinde gösterilmiştir. 4. ve 5. bölümlerde elde, edilen sonuçlar.3. bölümde olduğu gibi örnek problem yar dımıyla grafiklerle gösterilmiştir. Tezin 6. bölümünde zayıf kuplaj lı, büyük boyutlu sistemlerin kontrolü sorununa yöresel geri besleme ile yaklaşım incelenmiştir. Uyar lama kurallarının da- yöresel bilgiye göre elde edilebildiği zamanda sü rekli sistemler için "zayıf kuplaj" dan ne anlaşıldığı ayrı bir ek ile. açıklanmıştır.
Neuro-fuzzy variable structure control of robotic manipulators

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Palaz, Hasan ; Sarıoğlu, M. Kemal ; 100815 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Yapay sinir ağlarının (YSA) ana özellikleri, örnekleri tanıyabilmeleri, girişleri sınıflandırabilmeleri ve öğrenerek dinamik çevre karşısında kendilerini adapte edebilmeleridir. Fakat akıllı kontrolördeki YSA'larının eşleme özellikleri siyah kutu yaklaşımıdır. Siyah kutunun ne yaptığını anlamak mümkündür, fakat nasıl yaptığını anlamak mümkün değildir. Bulanık lojik (BL) insan bilgi ve tecrübesini kullanmakta ve çıkarım yapabilmektedir. Fakat BL teorisinde öğrenme mekanizması bulunmamaktadır. Bu dezavantajları aşmak için Bulanık YSA (BYSA) geliştirilmiştir. Bu yapıda YSA parçası öğrenme için, BL bilgilerin temsili ve sisteme aktanmında kullanılmaktadır. Adaptif BYSA sistemi gerçeklenen sistem performanslarında artışa sebep olduğundan, sistem tanımlama ve kontrolünde geniş uygulama alanı bulmuştur. Değişken yapılı kontrolün (DYK), YSA ve BL'in kontrol uygulamalannda birbirlerini tamamlayıcı özellikleri vardır. Bu yüzden bu tekniklerin tümleştirilerek lineer olmayan sistemlerin kontrolünde kullanılmasında kazanımlar olacağı açıktır. Böylece ortaya çıkan kontrolör lineer olmayan bir kontrolör olacaktır ve klasik DYK'de karşılaşılan problemlerin çözümünü sağlayabilecektir. BYSA kullanılan kontrol sistemlerinin kullanım alanları basit sistemlerden (sadece birkaç değişkenin olduğu ve deneme yanılmaya izin verilen çamaşır makinesi, klima ve fırın gibi benzeri cihazlar) karmaşık sistemlere genişledikçe (çok fazla değişkenin bulunduğu ve başarısız deneme yanılmaya müsade edilemiyen kimyasal süreçler, güç santralleri, robotik sistemler ve uçaklar gibi benzeri sistemler), bu kontrol sistemlerin sistematik tasarımlarına acil ihtiyaç vardır. Ayrıca bu kontrol sistemlerinin aşağıdaki özelliklere sahip olması istenmektedir, 1. İyi bir izleme performansı sağlarken çatırtıyı azaltabiimelidir ve hatta yok etmelidir, 2. Kurallar tablosunu kendisi çalışma esnasında oluşturabilmelidir, böylece sistem boş kural tablosu ile çalışmaya başlayabilmelidir, XVII 3. Kontrol ve öğrenmenin aynı anda birlikte çalışma esnasında yapıldığı on-line kontrolör olmalıdır, 4. Kontrol sistemi gürbüz ve hata giderebilir yapıda olmalıdır, 5. Kontrol sistemi kararlı olmalıdır, 6. Kontrol sistemi yapısal bulanık kuramını kullanmalı ve böylece sistemin anlaşılması ve yorumu kolay olmalıdır, 7. Kontrol sistemin içerdiği üyelik fonksiyonları ve kural tablolarının çalışma esnasında değişimleri kolayca gözlenebilmelidir, 8. Kullanıcıya kontrol stratejilerini kontrolöre eklemeye izin vermelidir, 9. Çalışma esnasında kontrol sistemi bütün parametrelerini kendisi ayarlamalı ve optimum performansı vermelidir. Bu doktora tezindeki BYSA'lı DYK sistemleri yukarıdaki problemleri çözmeyi amaçlamaktadır. Bu yüzden ilk beş ihtiyacı karşılamak ve klasik DYK'ün dezavantajlarını gidermek için Gauss fonksiyonu tabanlı BYSA'lı DYK kontrol sistemi geliştirilmiştir. Bu kontrol sistemi BL ile YSA arasında yumuşak geçiş olarak tanımlanan radyal tabanlı YSA içermektedir. Adaptif BYSA'lı kontrol sistemi ilk sekiz ihtiyacı gidermek için önerilmiştir. Bu yapıda eşdeğer kontrol kestirimi kayma yüzeyi değişkenini içeren kurallar tablosu kullanılarak yapılmaktadır. Dokuzuncu ve son ihtiyaç için kendinden ayarlamalı BYSA'lı DYK sistemi üzerinde çalışılmıştır.
Color image segmentation : multithresholding and constraint satisfacton methods

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Kurugöllü, Fatih ; Harmancı, A. Emre ; 100808 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

imge bölütleme verilen bir imgeyi belli bir tekdüzelik kriterine göre homojen bölgelere ayırma sürecidir. Bölütleme bir çok imge çözümleme uygulamasında kullanılır. Bölütlemenin başarımı çözümlemede kendisini izleyen adımların başarımını doğrudan etkilediğinden uygulamanın istenen başarımı, bölütleme evresinin başarımına sıkı bir şekilde bağlıdır. Dolayısıyla bölütlemenin imge çözümlemenin en kritik evresi olduğunu söylemek yanlış olmaz. Bölütleme yöntemleri kabaca iki ana gruba ayrılabilir: Probleme yönelik yöntemler ve genel-geçer yöntemler. Probleme yönelik yöntemler verilen problemin doğasına ve bazı önsel bilgilere göre geliştirilirken genel-geçer yöntemler bölütlemeyi sahne hakkında herhangi bir önsel bilgi olmadan yerine getirmeyi amaçlar. Bu nedenle genel-geçer yöntemler daha çok buluşsal ve sezgisel yaklaşımlara dayanır. Genel- geçer yöntemler, bölge tabanlı, sınır tabanlı, ölçüm uzayı tabanlı ve melez yöntemler olmak üzere dört alt gruba ayrılabilir. Bölge tabanlı yöntemler bölge içindeki piksellerin benzerliğini temel alırken sınır tabanlı yöntemler bölgeler arasındaki süreksizliği sezmeyi temel alırlar. Ölçüm uzayı tabanlı yöntemler ise bölütlemeyi uzamsal kısıtları göz ardı ederek ölçüm uzayında gerçekleştirirler. Melez yöntemler yukarıdaki üç yaklaşımın herhangi bir kombinasyonunu kullanır. Bölütlemede önemli bir problem bölütlemenin değerlendirilmesi ve bölütleme başarımının sıralanmasıdır. Değerlendirme ve sıralama kriterleri çeşitli yöntemlerden belli bir uygulama için en iyi başarım gösteren yöntemi seçmede kullanılabilir. Öte yandan birçok bölütleme yöntemi bazı önsel parametre ayarı gerektirmektedir. Bölütleme sonucu bu parametre ayarına bağlı olmaktadır. Verilen bir uygulama için en doğru parametre seçimi, değerlendirme kriteri ile yapılabilir. Değerlendirme kriterinin diğer önemli bir kullanım alanı geribeslemeli image analizidir. Bu tip uygulamalarda sürecin her adımında imge bölütleme sonucu değerlendirilir ve gerekli parametre ve strateji değişiklikleri bu değerlendirmeye göre yapılır. Burada sonucun nicel değerlendirilmesi anahtar rol oynamaktadır. Bu tezde XVII sınıflama hatasını ve şekil bozukluklarını birleştiren yeni bir değerlendirme yöntemi önerilmiştir. Herhangi bir deneysel değerlendirme yöntemi sınıflama hatasını ve şekil bozulmalarını nicel olarak ölçmelidir. Daha açıkça, değerlendirme yöntemi uzamsal olarak dayanak haritasıyla daha iyi örtüşen ve şekil olarak referansa daha yakın ~~bütütter üreten bir algoritmaya daha fazla puan vermelidir. Bu tezde Yasnoff et.al. (1977) da önerilen sınıflama hatası ölçütü sınıflama hatasını değerlendirmede kullanılırken, şekil bozulmaları için nesnelerin dönme açısına dayalı yeni bir yöntem önerilmiştir. Dönme açısı işlevi nesnelerin şekil karakteristiğini yansıtmaktadır. Dönme açısı ve sınıflama hatası kimi durumlarda birbirini tamamlayıcı özelliğe sahiptir. Sınıflama hatası ölçütü doğru sınıflamayı sezmede başarılı olurken şekil bozulmalarını ortaya çıkaramamaktadır. Dönme açısı ölçütü ise şekil bozulmalarını başarılı bir şekilde sezerken sınıflama başarımını göz ardı etmektedir. Dolayısıyla bu iki ölçütün birleştirilmesiyle elde edilecek yeni bir ölçüt, hem sınıflama hatasını hem de şekil bozulmalarını göz önüne almaktadır. Bu tezde her iki ölçüt Minkowski toplamı ile birleştirilerek bölütlemenin değerlendirilmesinde kullanılabilecek yeni bir kriter önerilmiştir, önerilen kriteri değişik algoritmaların başarımını sıralamada kullanmak için bir dizi test imgesine de gerek vardır. Bu amaçla bazı koşulları otomatik olarak sağlayan bir test imge üretme yordamı da geliştirilmiştir. Bölütlemedeki diğer ilginç bir problem de renkli imgelerin çoklu-eşiklenmesidir. Çoklu-eşikleme imge histogramma dayalı oldukça basit ve sıkça başvurulan bir bölütleme yöntemidir. Gri tonlu imgeler üzerinde çoklu- eşiklemeyi gerçekleştiren bir çok yöntem mevcuttur. Ancak renkli imgeler için çoklu- eşikleme renk histogramının üç boyutlu olması nedeniyle aynı kolaylıkla kullanılamamaktadır. Bu tezde renkli imgeler için iki boyutlu renk histogramlarına ve tümleştirmeye dayalı yeni bir çoklu-eşikleme yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemde renk bileşenleri ikişer ikişer eşlenerek her bir renk bileşen çifti için iki boyutlu histogramlar oluşturulur. Bu iki boyutlu histogramlar, eşik yüzeyleri oluşturmak amacıyla doruklarına göre bölüntülenir. Her bir bileşen çifti, ilgili bölümlenmiş iki boyutlu histogramdaki eşik yüzeylerine göre bölütlenir. Elde edilen üç bölüt haritası etiket uyumlaştırma ve bir tümleştirme yöntemi ile birleştirilerek sonuç bölütleme haritası elde edilir. Ortaya çıkabilecek küçük bölütleri yok etmek için sonuç bölütleme haritası morfolojik kapama süzgeci ile süzgeçlenir. önerilen yöntem bir boyutlu ve üç boyutlu histograma dayalı eşdeğer yöntemler ile karşılaştırılmıştır. Bir boyutlu yöntemde ortaya çıkan tek renk geçişi ile oluşan bölütlerin kaybolması problemi önerilen yöntemle giderilmiştir, önerilen yöntemin yürütüm süresinin, bir boyutlu yöntemin yürütüm süresinin sadece iki katı olduğu gözlenmiştir, öte yandan üç boyutlu histograma dayalı yöntem doğası gereği önerilen yönteme göre biraz daha iyi sonuçlar üretmesine rağmen yürütüm süresi iki boyutlu yönteme göre yaklaşık XVIII dörtyüz kat daha fazla olmaktadır. Sonuçta iki boyutlu histograma dayalı yöntem bir boyutlu eşdeğerine göre daha iyi başarıma sahip, üç boyutlu eşdeğerine göre ise işlemsel olarak daha etkin bir bölütleme yöntemi sunmaktadır. Bil tezde ölçüm uzayında topaklama ve imge uzayında gevşeme işlemlerini bir yapay sinir ağı mimarisinde birleştirerek bir arada kullanan Kısıt Sağlayan Yapay Sinir Ağı (KSYSA) da irdelenmiştir. KSYSA istenen kısıtları gerçekleştiren basit mimarisi nedeniyle bölütleme için etkin bir araç sağlamaktadır. KSYSA aslında kısıt sağlama problemine yapay sinir ağı çözümü getirmek için tasarlanmış olmasına rağmen olasılıksal gevşeme yöntemine dayalı bir bölütleme yöntemi olarak da yorumlanabilmektedir. Yöntemin bir dizi olumsuzlukları vardır. Bunlar i) Bölüt sayısının algoritmaya önceden verilmesi zorunluluğu ii) Sadece gri tonlu imgelerde kullanılmak üzere tasarlanmış olması iii) Önerilen yapay sinir ağının ilklendirilmesinin SOM a dayalı sezgisel bir yöntemle gerçekleştirilmesi iv) Yakınsama süresinin çok uzun olması ve buna bağlı olarak genellikle çok fazla yumuşatılmış sonuç üretmesi olarak sıralanabilir. Bu tezde yöntemin bu olumsuzluklarını ortadan kaldırmak üzere bir dizi iyileştirmeler gerçekleştirilmiştir, öncelikle bölüt sayısının verilen imgeden otomatik olarak belirlenmesine yönelik bir topak geçerlilik ölçütü kullanılmıştır. İkinci olarak yapay sinir ağının ön koşullanmasında kullanılan ön sınıflama evresi renkli imgeleri de kullanacak şekilde genişletilmiştir. Son olarak ön sınıflamada SOM yöntemi yerine bulanık c- ortalamaları yöntemi kullanılmıştır. Böylece SOM da önce etiket kararı verip sonra sezgisel olarak bulanıklaştırma yerine doğrudan bulanık çıkış üreten bir yöntem kullanılmıştır. Yumuşatılmış çıkış ve uzun yakınsama süresi problemlerini aşmak için KSYSA'nın mimarisini değiştiren dört yeni yöntem önerilmiştir. Birinci yöntem Sınır kısıtı sağlayan yapay sinir ağı olarak adlandırılmaktadır. Bu yöntemde KSYSA da mevcut kısıtların yanı sıra kaba ölçekte çalışan bir Marr-Hildreth ayrıt sezicisinden elde edilen sınır kısıtlan da kullanılmıştır. İkinci yöntem Çoklu-taramalı KSYSA yöntemidir. Bu yöntemde KSYSA nın performansı çoklu-çözünürlük yaklaşımı ile iyileştirilmiştir. Çoklu-çözünürlüğü gerçekleştirmek için çoklu-tarama yaklaşımı kullanılmıştır. Çoklu-çözünürlük kullanılarak gerçekleştirilen diğer bir yöntem de piramit temelli KSYSA dır. Burada piramitin her katmanında ayrı bir KSYSA kullanılmıştır. Son olarak Markov rasgele alanları (MRA) yaklaşımı ile KSYSA birleştirilerek yeni bir yöntem önerilmiştir. KSYSA sadece komşululuklara göre enerji azaltma işlevi görmektedir, önerilen yöntemde KSYSA nın mimarisine, MRA temelli enerji azaltmayı gerçekleştirmek üzere veriye bağımlılık terimi de eklenmiştir. XIX Bu tezde önerilen bütün yeni yöntemlerin başarımları önerilen değerlendirme kriteri ve test imge yordamı kullanılarak değerlendirilmiş ve karşılaştırılmıştır. önerilen yöntemlerin literatürdeki rakiplerine göre daha üstün bölütleme başarımına sahip olduğu, ayrıca yürütüm sürelerin de daha kısa olduğu gözlenmiştir.
Bulanık kontrolör ile yeni bir global eniyileme yöntemi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Üstündağ, Berk ; Bir, Atilla ; 100797 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Global enküçültme, X<=Rn kompakt bir küme olmak üzere, fiR^R1 amaç ölçüt fonksiyonu, f*=min f (x) xeX (1) şeklinde tanımlanan bir f* değerini bulmayı amaçlar. f(x) fonksiyonunu enküçülten x değeri, ayrıca -f(x) fonksiyonunu enbüyüteceğinden, bu tanım global enbüyük için de geçerlidir ve genel olarak global eniyileme olarak adlandırılır. Amaç ölçüt fonksiyonu f nin süreksizliliği, birden fazla ekstremumunun bulunması, kullanılacak eniyileme tekniğini kısıtlar. Örneğin, süreksiz bir amaç ölçüt fonksiyonunun eniyilenmesinde, türev ifadesini kullanan yöntemlerde sorunlarla karşılaşılır. Şekil 1 'de birim geribeslemeli bir ayrık kontrol sisteminin blok yapısı görülmektedir. f(.) diferansiyel denklem takımı yerine bir f(x) fonksiyonu yerleştirilmesi halinde, kontrol kuramı kullanılarak, (1) ile tanımlanan global eniyileme probleminin çözümüne, aynı blok diyagramı ile yaklaşılabilir. Şekil 1 Sayısal arama probleminin bir otomatik kontrol sistemi olarak görülmesi. Kontrol kuramı gereği uygun seçilmiş bir G kontrolörü, sürekli halde e hata işaretini sıfıra götürür. Diğer bir bakış açısıyla, k adım sayısı olmak üzere, k-*» için e(k)-»0, f(u(k))-> r ya da, * eniyi çözümü ifade etmek üzere, f(u)-r I -»0 =>u*=x*, f(x*)=r (2) (3) k-xo XII ifadeleri geçerlidir. Buna göre, u kontrolör çıkışı, f(x)-r=0 denkleminin çözümünü verir. Özel olarak referans işaretinin r=0 olarak verilmesi durumunda, sürekli halde u'nun son değeri, f(x) fonksiyonunun bir köküne karşı düşer. Bu kontrol kuramı yaklaşımı diferansiyel denklemlerin sayısal çözümlerinde eniyilenmiş adım uzunluğunun hesaplanmasında kullanılmıştır [2]. Bu çalışmada ise, global eniyileme probleminin çözümünde kullanılacak olan bir fonksiyonun köklerinin belirlenmesinde, aynı yaklaşımda bulunulmuştur. Burada önerilen yöntemde, f(.) yerine, herhangi bir tek veya çok değişkenli amaç ölçüt fonksiyonu ve G yerine de bulanık tabanlı bir kontrolör kullanılır. Şekil 2 'de görülen kapalı çevrim kontrol düzeni ile flx)-r=0 denkleminin çözümü elde edilir. Burada örnekleme periyodu k adım sayışma karşı düşmekte ve çözüm olarak kontrolör çıkışı değerlendirilmektedir. Denklemlerin sayısal yöntemlerle özyinelemeli çözümleri yerine kontrol kuramı yaklaşımı ile çözümünde geleneksel kontrolörlerin kullanımı bazı sorunlar getirmektedir. Örneğin kök arama probleminde, PID türü kontrolör kullanıldığında, çözüme erişmede kararlılık sorunları ile karşılaşılır. Çözümü aranan f(x) fonksiyonunun kök civarındaki türevinin büyük olması sadece salınım yaratmamakta aynı zamanda kök noktasının atlanmasına da neden olmaktadır. -VOX şk Bulanık kontrolör du=Gc(E,CE) Şekil 2 Tek değişkenli f(x)-r=0 denkleminin çözümü için bulanık kontrolör kullanılan düzenin blok şeması. Burada açıklanan çözüm tekniğinde Mamdani'nin önerdiği bulanık kontrolör yapısı kullamlmıştır [24]. Şekil 2'de görülen blok yapıda e hatayı, ce hata değişimini, See hata ölçeklendirilme katsayısını, Scce hata değişiminin ölçeklendirilme katsayısını, E ölçeklendirilmiş hatayı, CE ölçeklendirilmiş hata değişimini, du bulanık kontrolör çıkışını, u ayrık integre edilmiş kontrolör çıkışım ve u* ulaşılan kök değerini belirtmektedir. Bu tür bir bulanık kontrolörün du çıkışı, hata ve hatanın değişimine göre belirli bir değerden sonra doymaya girmektedir. f(x) fonksiyonu kökünün aranmasında xm kullanılan kapalı çevrimli sistemdeki tek bellek elemanı bulanık kontrolör çıkışındaki integratördür. Sayısal çözüm amaçlı bu sistem, sınırlı giriş için sınırlı çıkış üreteceğinden, hatalı kontrolör parametresi seçimi, yalnızca aranan kök civarında sınırlı genlikli sahnıma yol açmaktadır. Bulanık kontrolör karar tablosu doğru seçilmiş ise, giriş kazanç parametrelerinde (See, Scce) ideal değerden sapma olması durumunda bile sistem, en fazla, aranan kök civarında kararlı bir salımma girer. Bulanık kontrolör çıkışı u, her iki işaret yönünde de doymaya girdiğinden sistem en azından Lyapunov anlamında kararlıdır. Arama yapılacak üst sınır US ; başlama noktası AS olsun. (AS,US) aralığında arama yapabilmek için u(0)=AS olmalıdır. Yapılan bu atama sayısal arama işlemine istenen bir noktadan başlanmasını sağlar. Unimodal bir fonksiyonun eniyilenmesi ya da köklerinin bulunmasına ilişkin çok sayıda yöntem bulunmaktadır. Bilindiği üzere yerel kök arama veya eniyileme yöntemleri unimodal olmayan fonksiyonlarda başarısız olabilmektedir. Bulanık kontrolör kullanılan bu yeni yöntemde, verilen bir başlangıç noktasından itibaren istenilen doğrultudaki bir köke erişilirken, sadece daha önceki sayısal denemeler ve bulanık karar tablosu referans alındığından, fonksiyonun karmaşıklığı çözüme ulaşma başarısını etkilemez. Bu özellik global eniyileme probleminin çözümünde kullanılmaktadır. Bulanık kontrolör ile global eniyileme için çeşitli yaklaşımlar mümkündür. Burada önerilen eniyileme algoritması, bulanık kontrolörlü kapalı çevrim kontrol düzeni ile çözüm istenen aralığın taranması üzerinedir. Tarama işlemi, alt sınırdan üst sınıra, üst sınırdan alt sınıra, ya da çok başlangıç noktalı yapılabilir. Eniyileme algoritması, alt sının başlangıç noktası kabul etmekte ve verilen bir f(.) fonksiyonunun enbüyük değerini aramaktadır. Aramaya başlanan noktada fonksiyon artış yönünde ise r=0 için f '(u)=0 çözümü sağa doğru aranır ve bulunan ilk kök yeni global enbüyük noktası olarak kabul edilir. Aramaya başlanan noktada fonksiyon azalma yönüde ise, r=f^u) için sağa doğru bulanık kontrolör ile kök aranır ve bulunan ilk kökten itibaren r=0 için f '(u)=0 çözümü elde edilerek varılan yeni nokta global enbüyük kabul edilir. Her iki halde de r=yeni global enbüyük, alınarak f(u)=r çözümü ile tekrarlı olarak işleme devam edilir. Arama sırasında kontrol işareti u>US koşulu oluşursa varılmış olan en son f (u)=0 çözümü global enbüyüğü verecektir. Bu durum şekil 3 'deki örnek bir fonksiyon üzerinde arama algoritmasının aldığı yol üzerinde (kaim çizgili) görülmektedir, f '(u)=0 çözümünde türev alma işlemini gerçekleştirmek için geri besleme yoluna z"1 öteleyici ve fark alıcı konularak f(k)-fpc-l) değeri kullanılabilir. Fakat adım boyu farklı olduğundan doğru sonuca ulaşmaktaki başarım düşmektedir. İşlem bilgisayar ortamında yapıldığında tercih edilmesi gereken, f(x) yerine sayısal türev (örneğin (f(x+h)-f(x))/h ) kullanmaktır. f(x)=0 alt işletiminde, sonlandırma kriteri olarak global aramada istenen duyarlılığı almak gerekmez. Çünkü, global noktalara f '(x)=0 çözümünün sonrasında ulaşılmaktadır. Örneğin, En=0.000001 hata üst sının ile çözüm isteniyorsa; kök arama çevrimlerinde E"=0.01 ; türev arama çevrimlerinde ise 1^=0.000001 seçmek aynı doğrulukta, daha kısa sürede çözüme ulaşmayı sağlar. Amaç ölçüt fonksiyonu değişkenleri üzerine getirilebilecek kısıtlamalara uymak için, amaç ölçüt fonksiyonuna ceza bileşeni eklenebilir
Doğrusal olmayan sistemlerin bulanık modellenmesi ve yeni bir genetik arama algoritması ile eniyi kontrolör tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001) Erol, Osman Kaan ; Eksin, İbrahim ; 104256 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bu çalışma ile doğrusal olmayan sistemlerin modelinin bulanık olarak elde edilmesi, sonra bu modelden yararlanarak ele alınan sitem için eniyi kontrolörün bulunması hedeflenmektedir. Klasik bir PID veya bir benzeri kontrolör ile çalışan bir sistemin kontrol işaretine, prosesin mekanik ve elektriksel özelliklerinin elverdiği ölçüde bozucu bir işaret ilave edilerek giriş-çıkış bilgileri izlenir. Bu bilgiler gerçek zaman sisteminden ayrı bir hesaplama ortamında değerlendirilir ve prosese ah bulanık bir model elde edilir. Bu modelden hareketle sistemde kullanılacak kontrolörün işletim parametreleri, yarı stokastik bir eniyileme yöntemi olan genetik algoritmalar ile belli hata ölçütlerini enaza indirecek şekilde yüksek sayıda iterasyon gerçekleştirilerek bulunur. İterasyonlar sadece hata ölçütlerine bakılarak bulunan başarıma bağlı olarak yürütülür. Her herasyonda, parametreleri genetik kurallara göre değiştirilmiş bir kontrolörün sistemi nasıl kontrol ettiğinin benzetimi yapılır ve yeni adımlarda daha iyi bir kontrolörün bulunmasına çalışılır. Belirli bir durma ölçütünün sağlanması ile bulunan kontrolörün parametreleri veya kendisi gerçek sistemi kontrol eden kontrolör ile değiştirilerek prosesin durumu gözlemlenir. Yeni duruma ait giriş-çıkış bilgileri gerçek zamanda alınır ve belirli sınırlamalar çerçevesinde yeni genetik arama ile eniyilemeye devam edilir. Yapılan işlemlere tekrar bakıldığında, yöntemin uygun kontrolörü bulmasının üç ana adımda gerçekleştiği görülebilir. İlk adım olan bulanık tanımlama, genetik algoritmaların hızlı olarak iterasyonlarını bilgisayar ortamında benzetiminin yapılabilmesi için gereklidir. Ele alınan model doğrusal olmayan sistemleri tanımlayabilmeli, ayrıca kompleks matematiksel işlem gerektirmemelidir. Bulanık modelleme bu amaç ile kullanılabilecek iyi bir yöntemdir. Bir kere model elde edildikten sonra, yeni "çarpışma yaklaşımlı genetik algoritmalar" ile eniyileme yapılabilir. Bu çalışmada açıklanan bu yeni yöntemin eniyileme başarımı, klasik genetik algoritmalara göre 10 ila 1000 kat daha yüksektir. Yeni yöntem ile sisteme ah uygun bir kontrolör hızlı olarak bulunabilir. Bulanık modelleme kullanarak eniyileme işlemini çevrim dışı olarak gerçeklenmesinin bir diğer yaran da, genetik arama yönteminin doğasında olan rasgelelik nedeni ile gerçek sistemin zarar görmesinin önlenmesidir. Genetik algoritmalar, eniyi sonucu ararken oluşturduğu rastlantısal ara değerler ile sistem açısından tehlikeli kontrol işaretlerinin oluşmasına neden olabilir. Yöntemin ikinci ana bölümü, sisteme ah uygun bir kontrolörün bulunmasıdır. Genetik algoritmalar, türev, sistem modeli, ve diğer matematiksel işlemlere gerek kalmadan eniyi sonucu bulabilen eniyileme yöntemi olması nedeni ile bu çalışmada kullanılmıştır. Ancak az bilgiye dayanmanın getirdiği avantaja karşılık, yüksek iterasyon sayısı yöntemin bir dezavantajıdır. Bu amaçla, herhangi bir sınırlamaya maruz kalmadan eniyi kontrolörü aramak, yönteme hız kazandıracaktır. Gerçek zamandan bağımsız olarak bu işlemlerin yürütülmesi ile bu dezavantajın etkisi azaltılmıştır. Üçüncü ve son bölüm ise, yeni çarpışma yaklaşımlı genetik algoritmalar ile bulunan kontrolörün kendisi doğrudan veya parametreleri gerçek sisteme aktarılır. Yeni kontrolörün gerçek sistemde nasıl bir başarım izlediği, sistemin hata ölçütüne bakılarak gözlemlenir. Genetik algoritmalar bu aşamadan sonra da etkin olarak çalıştırılabilir. Ancak artık gerçek prosesin getirdiği sınırlamalar çerçevesinde aramasını yapabilir. Her adımda bulunan kontrolör, gerçek sistemde çalışan bir eski kontrolör ile yer değiştirir. Bu işlemler sistem çalıştıkça sürdürülür. Bu şekilde genel anlamda bir iyileşme devam eder. Değişen şartlara uyum veya zamanla eniyi kontrolörün bulunması yöntemin temel amacıdır. XI m. mcsDîKRün mm wmmi%m MERKEZİ
Mobil robotlarda çoklu-sensör veri füzyonu teknikleri ile lokalizasyon ve harita oluşturma

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001) Yenilmez, Levent ; Temeltaş, Hakan ; 104252 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Bu çalışmada temel olarak deneysel bir mobil robotun lokalizasyonu (konumu ve yönü) ve harita oluşturması için gereken çoklu-sensör veri füzyonu teknikleri verilmiştir. Bu tezde birbirinden bağımsız ilerleyebilen, dönebilen ve gövdesini döndürebilen eş-zamanlı sürücü mekanizmasına sahip Nomad200 [6] mobil robotu kullanılmıştır. Bu nedenle, yapılan çalışmaları destekleyici yönde, üç tekerlekli eş zamanlı sürücü yapısındaki mobil robotların kinematik modeli çıkartılmıştır. İlaveten, ultrasonik sensörleri, kızılötesi sensörleri, manyetik pusulayı ve fiber-optik jiroskop'u içeren robot sensör sisteminin matematiksel modelleri çıkartılarak bunların hatalı veri okuma durumları analiz edilmiştir. Lokalizasyon ve çevre haritalama işlemlerinde kullanılan bu sensörlerin olasılıksal modelleri üzerinde ayrıca durulmuştur. Bu tezin yan katkısı olarak, yaptığımız çalışmaları destekleyici yönde, sadece robot üzerindeki ultrasonik sensörleri kullanan Newton Özyinelemeli Lokalizasyon yöntemi tanıtılmaktadır. Robot üzerindeki ultrasonik, kızılötesi, manyetik pusula ve fiber-optik jiroskop sensörlerinden toplanan mesafe ve yön ölçümleri başlıca iki bölümde birleştirilir. Birinci bölümde genel olarak, konum ile yön tahmin yöntemleri ve bu konuda geliştirilen yeni bir yöntem tanıtılmakta ve tartışılmaktadır. Bu tezin temel katkısı olan ve ismine Sınırlandırılmış Dinamik Sensör Füzyonu denilen yeni yöntem tanınmış bir lokalizasyon yöntemi olan Genelleştirilmiş Kalman Filtreleme yöntemiyle karşılaştırılır. Burada, bizim yöntemimiz ile mobil robotun konum ve yönünü sürekli oluşabilecek hatalar biriktirilmeden tam olarak tahmin edilebileceği gösterilmektedir. Diğer bölüm ise, harita oluşturma yöntemlerinin tartışılması ve bu konuda geliştirilen yeni bir yöntemin tanıtılması üzerinedir. Yine bu tezin temel katkısı olan ve ismine Ardışıl Temel Bileşenler denilen yeni yöntem tanıtılarak tanınmış bir çevre-haritalama yöntemi olan Bayes yöntemi ile karşılaştırılmaktadır. Bu karşılaştırma sonucu geliştirilen yöntemin hesaplamada verimli, yanlış sensör okumalarına karşı duyarlı ve mobil robotun herhangi bir engelde durmaksızın sürekli hareket edebilmesine olanak sağlayabildiği sonucu ortaya konmaktadır. Ayrıca bu her iki bölüm, araştırmacıların lokalizasyon tahmini, çevre haritasının oluşturulması ve engellerden sakınan güvenli bir navigasyon konularında karşılaşılan problemlerle ortak bir şekilde uğraşabilmelerine olanak sağlayabilecek şekilde tek bir yapıda birleştirilir. Birleştirilen bu yapıdan elde edilen veriler bilinen bir yol planlama yöntemi olan Yapay Potansiyel Alanlar [57-59] yönteminde mobil robota güvenli bir yol planlayabilmek amacıyla kullanılır. Eş-zamanlı sürücü mekanizmasına sahip mobil robot, planlanan yolu bu tezin ekler kısmında verilen hareket denklemleri ile izler. X111 Daha önce birçok araştırmacı karşılaştıkları lokalizasyon ve harita oluşturma konularındaki problemlerin çözümüne yönelik sonuçları sunmuşlardır, fakat her iki problemle aynı anda uğraşmak üzerine az bir çaba sarf edilmiştir. Bu tezde geliştirilen sensör füzyonu yöntemleri bizim laboratuvar mobil robotu olan Nomad200'e uygulanmış ve ona güvenli bir navigasyon için gereken lokalizasyon ve çevre haritası bilgileri birlikte sağlanmıştır.
Genetic algorithms for changing environments : diploid representations and dominance mechanismis

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002) Uyar, A. Şima ; Harmancı, A. Emre ; 126702 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Genetik Algoritmalar, Darwin'in evrim teorisini ve Mendel'in kalıtım ile ilgili prensiplerini modelleme yaklaşımına dayanan stokastik, global optimizasyon yöntemleridir. Evrim teorisinin temelinde doğal seçim kavramı yatmaktadır. Bu teoriye göre, doğal seçim sonucunda diğerlerine göre bazı avantajları olan bireylerin yaşama ve sonraki kuşaklara yavru bırakma olasılıkları daha yüksektir. Bu avantajı sağlayan özellikler kalıtımsal ise bu özelliğe sahip bireylerden doğan yavruların da bir kısmı bu özelliği taşıyacak ve dolayısıyla aynı avantajlara sahip olacaklardır. Birkaç kuşak sonucunda bu iyi özelliği sağlayan bireylerin sayısı toplumda artacaktır. Klasik genetik bilimi kalıtımsal özelliklerin kuşaklar arası aktarım mekanizmaları ile ilgilenir. Bir optimizasyon probleminde temel amaç en iyi çözümü bulmaktır. Ancak bu her durumda mümkün olmayabilir, bu durumlarda bulunabilen en iyi çözümler de yeterli olur. Biyolojik evrim, bir ortamda yaşamaya ve üremeye en uygun bireylerin aranması şeklinde bir optimizasyon süreci olarak görülebilir. Bu bağlamda doğada bulunan bazı mekanizmaların modellenmesi yoluyla yapay optimizasyon problemlerinin çözülmesi uygun olur. Genetik algoritmalar bu prensibe dayanırlar. Ancak her zaman tüm mekanizmaları modellemek gerekmemektedir. Problemin taşıdığı özelliklere göre kimi zaman bunların bir alt kümesinin modellenmesi yeterli olacaktır, ancak kimi zaman da daha fazla mekanizmanın modellenmesi gerekecektir. Doğada çoğu karmaşık organizmanın diploid kromozom yapılan vardır. Diploid yapıda her özellik iki homolog kromozom üzerinde yer alan iki gen ile temsil edilir. Bu gösterilim gereğinden fazla bilgi içeriyor gibi görünse de, bu doğanın bir anlamda genetik bir bellek tutma yöntemidir. Bu şekilde şu anda faydalı olmayan ama ileride gerekli olabilecek bilgiler kaybedilmemiş, seçim aşamasının bozucu etkilerinden korunmuş olur. Bu özellikleri korumak amacıyla var olan en etkin mekanizma baskınlık mekanizmasıdır. Organizmanın aynı özellik için iki bilgisi olmasına rağmen bunlardan sadece birisi dışarıdan görülebilir. Baskın olan alel fenotipte görünen aleldir. Ancak çekinik alel ileride gerekli olabileceği bir zamana kadar maskelenmiş olur. Bu durumu ortaya koyan doğal bir örnek bir cins güve olan Biston Betularia'dır. Genetik algoritmalarda diploid gösterilimler kullanımı da literatürde yer alan ve incelenmekte olan bir konudur. Dünya üzerinde yaşam sürekli değişen bir süreçtir ve hayatta kalabilmeleri için organizmaların bu değişimlere uyum sağlamaları gerekmektedir. Uyum sağlayamayanlar yok olurken sağlayabilenler gelişerek daha çok yavru yapacaklardır. Ancak zaman içinde çevre koşulları yeniden değişecek ve eski koşullarda yaşamayı başarabilenler yeni duruma uyum gösteremezlerse yok olacaklar ve yerlerine yenileri gelecektir. Yapay ortamda çözülmek istenen problem dinamik olarak değişiyorsa, seçilen çözüm yöntemi de bu değişime uyum sağlayıp izleyebilmelidir. Bu amaçla doğada bunu sağlayan mekanizmaların modellenmesi uygundur. Doğal sistemlerde uyum sağlamanın itici güçlerinin başında diploid kromozom yapısı ve baskınlık mekanizması gelmektedir. Diploid yapı, genetik bir bellek mekanizması sağladığı gibi, çeşitlilik de katmaktadır. Bellek özelliği, baskınlık mekanizmasının sağladığı maskeleme etkisi sonucunda eski iyi çözümlerin hatırlanması ile oluşmaktadır. Her xi özellik farklı değerlere sahip olabilen iki adet gen tarafından temsil edildiğinden dolayı, her anne birey haploid yapılara göre iki katı daha fazla genetik bilgi taşımaktadır ve bunun sonucunda da üreme aşamasında çocuklara aktarılacak özelliklerde çeşitliliği sağlanmaktadır. Çoğu gerçek dünya optimizasyon problemi de dinamik bir yapıya sahiptir ve değişen ortamlara uyum sağlayan çözüm yöntemleri kullanılmasını gerektirmektedir. Bu ise, optimize edilen fonksiyonun veya bazı kısıtlamaların zaman içinde değişmesi ve dolayısıyla optimumun da yer değiştirmesi şeklinde olabilir. Bu problemi çözmenin en basit yöntemlerinden biri her değişiklik olduğunda çözüme en baştan başlamaktır. Ancak çoğu durumda yeni oluşan çözümler eskilerden çok farklı olmayacaklardır. Bu yüzden, o ana kadar kazanılan bilginin tamamen kaybedilmesi uygun olmayacaktır. Bu durumda genetik algoritmanın o ana kadar elde edilen bilgiler üzerine yeni çözümleri değişime uyum sağlayarak bulması daha doğrudur. Klasik genetik algoritmalar kısa bir sürede yakınsadıklarından toplumun gen havuzu çeşitliliğini kaybeder ve dolayısıyla değişikliklere uyum sağlaması zorlaşır. Genetik algoritmaları dinamik ortamlarda da çalışmaya uygun hale getirmek için araştırmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların bir kısmı diploid gösterilimler üzerine yoğunlaşmıştır. Ancak bazı çalışmalarda da incelendiği gibi, değişimi izlemeye yeter düzeyde çeşitliliğin toplumda korunması için sadece diploid gösterilim kullanımı yeterli değildir. Bu çalışmanın temel amacı, yukarıda verilen hedefi gerçekleştirmek amacıyla, diploid yapılan, baskınlık mekanizmalarını ve bazı ek iyileştirme yaklaşımlarım incelemek ve genetik algoritmalara yeni bir diploid yaklaşım ve baskınlık mekanizması eklemektir. Eklenen yenilikler üreme aşamasında miyoz bölünme benzeri bir yöntem, örtüşen toplumlar ve yaşa dayalı birey yenilemedir. Önerilen algoritma, basit genetik algoritma ile ve geliştirilen baskınlık yöntemi de literatürde yaygın yer alan bir baskınlık mekanizması ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma amacıyla kullanılan problemler yine literatürde sıkça bu amaçla kullanılanlar arasından seçilmiştir. En son olarak da önerilen yaklaşım dağıtılmış sistemlerde karşılaşılan dinamik yük dengeleme problemine uygulanmıştır. Test aşamasının birinci adımının sonucunda, basit genetik algoritma için de kolay olan, stasyoner problemlerde önerilen algoritmanın da eş derecede başarılı olduğu görülmüştür. Ancak diploid algoritmanın getirdiği ek karmaşıklık nedeniyle bu durumlarda basit genetik algoritmanın kullanılması daha uygundur. Tüm dinamik test problemlerinde, önerilen yaklaşımın basit genetik algoritmadan çok daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunun başlıca nedenleri de, diploid yapının getirdiği bellek ve miyoz hücre bölünmesi ile yaşlanma mekanizmasının sağladıkları çeşitliliktir. Ayrıca dikkat edilmelidir ki, önerilen algoritma aranan optimumların iki değer arasında salınım yaptıkları durumlarda iyi bir başarım göstermektedir; ancak optimumların rasgele değiştikleri durumda bile getirdiği genotipteki çeşitlilik sayesinde önerilen algoritma basit genetik algoritmadan ve diğer diploid yaklaşımlardan daha iyi sonuçlar vermektedir. ikinci test aşaması da olumlu olmuştur. Önerilen yaklaşım, karşılaştırma yapılan diğer baskınlık mekanizmasından çok daha iyi sonuçlar vermiştir. Bunun başlıca nedeni de, önerilen yaklaşımda baskınlık değerlerinin toplumla birlikte değişmesi ve değişen ortama uyum sağlamasıdır. Dinamik optimizasyon problemlerinde amaç fonksiyon zaman içinde değiştiğinden bu değişimi en iyi şekilde izleyen ve uyum sağlayabilen bir yaklaşım, genetik algoritmanın başaranım artırır ve bu tip problemlerin çözümünde kullanılmaya elverişli kılar. Önerilen yöntemi diğer yöntemlerle karşılaştırma aşamasından sonra, yöntemin sağladığı çeşitlilik ve her ek özelliğin bu çeşitliliğe katkısı, bir dizi kontrollü test problemi aracılığıyla incelenmiştir. x damGA'nın yük dengeleme problemine uygulanması sonucunda da olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Yük dengeleme birimi olarak SGA kullanan benzer bir yapıyla gerçekleştirilen karşılaştırmalar sonucunda damGA'nın önemli iyileştirmeler getirdiği görülmüştür. damGA'nın getirdiği dezavantajların başında işlem yükü gelmektedir. Yapılan ölçümler sonucunda damGA'nın SGA ile kıyasla ortalama üç ila dört kat daha fazla işlem zamanı gerektirdiği gözlemlenmiştir. Bu sonuç ise damGA'nın, diğer yaklaşımların başarısız olduğu durumlarda kullanılmaya uygun olduğu gerçeğini vurgular. Diğer, daha basit yaklaşımların iyi sonuçlar verdiği durumlarda onların kullanılması daha doğru olur. Bu çalışmanın getirdiği temel katkı çeşitliliğin korunması ve baskınlık değerlerinin değişime otomatik olarak adapte olmalarında yatmaktadır. Çeşitlilik ve değişimi izleyebilme değişen ortamlarda çalışırken büyük önem taşıdığından, bu çalışmada önerilen yaklaşımın bu durumlarda kullanılmaya uygun olduğu görülmektedir.

Gözat

Çıkarma tarihi ile FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri