FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

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

Gözat

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.
Antagonistik Değişken Empedanslı Eyleyicilerin Kapı Kontrollü Hamiltonian Tabanlı Modellenmesi Ve Kontrolü

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-09-20) Yalçın, Mehmet Kürşat ; Temeltaş, Hakan ; 408794 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu tezde yürüyen robotlarla ilgili temel problemlere, enerji verimliliği ve çok kipli hareket problemine çözüm olacak eklem tasarımı ve kontrol yöntemleri araştırılmıştır. Enerji verimliliği anlamımda pasif yürüyen robotlar şüphesiz ki en verimli olanlarıdır. Çünkü yürüme eylemi için herhangi bir eyleyici türünden, örneğin elektrik motoru, pnömatik eyleyiciler gibi, kullanmazlar ve genellikle eğik bir düzlem üzerinde yer çekimi potansiyel alanını kullanarak veya ilk enerjiyi insandan alarak yürüyebilmektedirler. Eğimi olmayan bir düzlem veya yokuşta bir noktadan diğerine hareketleri mümkün değildir. Çoğul kipli hareket probleminde, yürüyen bir mekanizmanın aynı katı eyleyicilerle koşmaya başlaması ve zıplaması söz konusu ise eklemlerin izleyeceği yörüngelerin çok iyi tasarlanması ve eklemlerde çok hassas kuvvet/moment ölçerlerin bulunması gerekmektedir. Bunun anlamı şudur; katı eyleyicili bir robotun koşması esnasında ayaklarının yerle çarpışması anını çok hassas sensörleriyle algılamalı ve bu çarpışmanın etkisini hafifletecek sönümlemeyi bir kapalı çevrim kontrolör vasıtasıyla mekanizmaya zarar vermeden ele almalıdır. Bu durumda kontrolörün bant genişliği önem kazanmaktadır. Yürüyen robot sisteminin ileri yöndeki hızını kısıtlayan bir etken olarak kontrolörün bant genişliği söylenebilir. Başka bir nokta ise çarpışma etkisini azaltmaya çalışan, yani sanal bir yay elemanı gibi davranan eyleyici, verimli bir alternatifi olan pasif ve gerçek yay gibi çarpışma enerjisini depolayamaz ve bunu aksine bu işlem için fazladan enerji harcar. Bu da enerji verimliliği açısından iyi bir sonuç ortaya çıkarmaz. Öte yandan, katı eyleyiciler kullanmayıp sabit seri yaylı eyleyici kullanan robotlara da literatürde rastlanmaktadır. Bu tür robotlar çarpışma anındaki etkiyi çok iyi bir şekilde herhangi bir zaman gecikmesi olmaksızın ele alabilmektedirler. Bununla birlikte çoğul kipli hareket analizi yapıldığında, yani yürüme, koşma ve zıplama, bu robotların bu kiplerin tamamını gerçekleyemediği görülmektedir. Bunu sebebi ise kullanılan eyleyicilerdeki sabit yay sertliğinin, bir başka deyişle eyleyici empedansının sabit olmasıdır. Eğer robotların çoğul kipli lokomosyonu isteniyorsa, değişken empedanslı eyleyiciler kaçınılmazdır. Eklem sertliğinin değişken olması yani mekanik empedansın dinamik olarak ayarlanabiliyor olması güvenli insan-robot ortak çalışma ortamları geliştirilmesinde de çok önemli bir rol oynar.
Aralık Değerlı Tıp-2 Bulanık Mantık Sıstemler Içın Genel Çıkarımlar Ve Bır Tasarım Yöntemı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-05-14) Aliasghary, Mortaza ; Eksın, İbrahim ; 464957 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Oransal-integral-türev (PID) ile kontrol, uyarlamalı kontrol, dayanıklı kontrol, doğrusal olmayan kontrol yöntemleri ve benzeri geleneksel yöntemler, pek çok sistemin kontrolüne başarıyla uygulanmalarına rağmen kontrol edilecek sistemin matematiksel modeline gereksinim duyarlar. Ancak sistemin matematiksel modeli hakkında bilgi olmaması, kısmen bilinmeyenlere sahip olması ya da yüksek derecede doğrusal olamayan bir yapıya sahip olması durumunda bu geleneksel yöntemlerin başarımı azalabilir ya da tasarımın karmaşıklığı artabilir. Bulanık mantık sistemleri, matematiksel modelleri doğrusal olmayan ya da kolay bir şekilde elde edilemeyen sistemlerin kontrolü ve modellenmesi için son derece kullanışlıdır. Bulanık mantık, işaret işleme, örüntü tanıma, sistem modelleme ve kontrol sistem tasarımı gibi pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tip-1 bulanık sistemler ile gerçekleştirilen bulanık mantık kontrol çalışmaları literatürde önemli bir yer tutar. Tip-1 bulanık mantık sistemlerinin bir uzantısı olan ve ilk olarak Zadeh tarafından önerilen Tip-2 bulanık mantık sistemleri de çeşitli mühendislik problemlerine çözümüne başarıyla uygulanmaktadır. Tip-2 bulanık mantık sistemleri, üyelik fonksiyonlarındaki belirsizlik alanının sağladığı ek bir serbestlik derecesi sayesinde, belirsizliklerin ifade edilmesinde tip-1 bulanık mantık sistemlerinden daha iyi bir başarım sağlarlar. Tip-2 bulanık mantık sistemlerinin ifade edilmesindeki karmaşıklığı azaltmak amacı ile “aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemleri” önerilmiştir. Bu tezde aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemleri üzerine çalışılmıştır. Bulanık mantık sistemi bir kara kutu sistemi olarak kabul edildiğinden, ilişkin matematiksel ifadelerin türetilmesi bu sistemlerin neden ve nasıl çalıştıklarının anlaşılabilmesi açısından önemlidir. Bir bulanık mantık sisteminin matematiksel giriş-çıkış ilişkilerinin belirlenmesi ile bulanık mantık sistemlerinin iç yapısının yorumlanması kolaylaşır. Böylece, elde edilen matematiksel denklemler sayesinde, bulanık mantık sistemlerinin tasarımı ve parametrelerinin ayarlanması için çeşitli etkin önerilerde bulunulabilir. Bu tezde öncelikle, bir aralık değerli tip-2 bulanık mantık sisteminin matematiksel giriş-çıkış ilişkisine ait kapalı yapıdaki analitik denklemler elde edilmiştir. Literatürde, aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemlerinin giriş-çıkış ilişkisini analiz eden yayın sayısı çok azdır. Bu çalışmalarda ise klasik tip-2 üyelik fonksiyonlarının ve “Zadeh VE” operatörünün kullanılmasından dolayı, giriş-çıkış ilişkisinin matematiksel ifadesi oldukça karmaşık hale gelmektedir. Bu nedenle, her bir giriş için ikiden fazla üyelik fonksiyonuna sahip olan aralık değerli tip-2 bulanık mantık sisteminin analizinde zorluklarla karşılaşılmaktadır. Bu tezde, aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemine ait her giriş için baklava biçimli tip-2 üyelik fonksiyonları, çıkış için tekil üyelik fonksiyonları, “çarpımsal VE” operatörü ve “Nie-Tan karar vericisi” kullanılmaktadır. Sistemin giriş-çıkış ilişkisini veren analitik ifadeleri elde etmek için çarpımsal VE operatörünün kullanılması, Zadeh VE operatörünün kullanılmasından daha kolaydır. Bu nedenle, elde edilecek denklemlerin n adet üyelik fonksiyonu için genelleştirilmesi mümkün olmuştur. Karnik-Mandel tip indirgemesi, kapalı biçimde formüle edilemediğinden Nie-Tan karar vericisi kullanılmıştır. Baklava biçimli tip-2 üyelik fonksiyonu ise, köşe noktalarında belirsizliğinin daima sıfır olması nedeniyle, matematiksel denklemlerin çıkarılmasında büyük kolaylık sağlamıştır. Klasik yapıdaki tip-2 üyelik fonksiyonları sözü edilen özelliği sağlamadıklarından, bu tür üyelik fonksiyonuna sahip bulanık sistemlere ilişkin matematisel ifadeleri n adet üyelik fonksiyonu için genelleştirmek çok daha zordur. Tezde ayrıca genel ifadeler dışında, farklı sayılarda üyelik fonksiyonu kullanan aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemlerine ait analitik ilişkiler de detaylı bir şekilde elde edilmiştir. Kapalı biçimdeki analitik ifadeler incelendiğinde, aralık değerli tip-2 bulanık mantık sisteminin tip-1 bulanık mantık sistemlerde görülmeyen bir giriş-çıkış yapısı olduğu görülmektedir. Elde edilen matematiksel ilişkiler, aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemin içsel yapısını anlamak ve değerlendirmek için fikir sağlamaktadır. Bulanık mantık kontrolör tasarımında en büyük zorluk kontrolör parametrelerinin (üyelik fonksiyonları, kurallar, ölçeklendirme katsayıları, vb.) belirlenmesidir. Bunu kolaylaştırmak için, literatürde tip-1 bulanık mantık kontrolör tasarımını sistematik bir şekle getirmek amacıyla doğrusal kontrolör tabanlı bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem, tasarımı yapılan tip-1 bulanık mantık kontrolör ile ele alınan doğrusal kontrolörün başarımlarının birebir aynı olmasını garanti eder. Daha sonra, tip-1 bulanık mantık kontrolörün başarımı kural tabanı değiştirilerek artırılabilir. Tezde ikinci olarak, aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemin kural tabanını oluşturmak için oransal-integral veya oransal-türevsel kontrolör tabanlı sistematik bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem, geleneksel yapıdaki doğrusal kontrolörleri (oransal-integral, oransal-türevsel vs.) doğrusal olmayan aralık değerli tip-2 bulanık mantık kontrolörüne dönüştürmektedir. Yöntemin geliştirilmesinde aralık değerli tip-2 bulanık mantık sistemleri için tezde elde edilen giriş-çıkış ilişkilerinin kapalı yapıdaki analitik ifadelerinden faydalanılmıştır. Elde edilen kontrolör, baklava biçimli tip-2 üyelik fonksiyonlarına sahiptir. Eğer baklava biçimli tip-2 üyelik fonksiyonunun belirsizlik alanı sıfır alınırsa, bu üyelik fonksiyonu, tip-1 üçgen üyelik fonksiyonu haline gelmektedir. Böylece önerilen kontrolör, geleneksel yapıdaki doğrusal kontrolörle aynı özellikleri taşıyan doğrusal tip-1 bulanık mantık kontrolörüne dönüşmektedir. Eğer bu belirsizlik alanı sıfırdan farklı olursa, doğrusal oransal-integral veya oransal-türevsel kontrolör, değişken kazançlı oransal-integral veya oransal-türevsel kontrolöre dönüşmüş olur. Bu sayede doğrusal kontrolörün varlığına dayalı olarak, doğrusal olmayan aralık değerli tip-2 bulanık mantık kontrolörüne ilişkin kural tabanını kolayca elde edilebilmektedir. Tip-2 yapının belirsizlik alanı ise tasarımcıya ek bir serbestlik derecesi sunmaktadır. Bu sayede tasarımcı, kontrolörün doğrusal olmayan yapısından ve tip-2 üyelik fonksiyonunda kattığı ekstra serbestlik derecesinden faydalanarak, başarımı daha da iyileştirebilir. Böylece, kontrol edilecek sistemlerin doğrusal olmayan davranışları ve sahip oldukları belirsizlikler karşısında tasarımcıya dayanıklı kontrolör tasarlamak için imkân sunulmaktadır. Önerilen yöntemin iki özel durumunu oluşturan 2*2 ve 2*3 lük kural tablolarına ait matematiksel analizler, değişken kazançlı kontrolörün sisteme olan etkilerini göstermek adına, detaylarıyla incelenmiştir. Zaman gecikmesi, integral etkisi ve minimum fazlı olmayan sistemler üzerindeki benzetimler ve top-çubuk sisteminin üzerindeki gerçek zamanlı uygulama, önerilen aralık değerli tip-2 bulanık mantık kontrolörünün daha dayanıklı ve sistemdeki belirsizlikler ile başa çıkmada geleneksel doğrusal kontrolör ve tip-1 bulanık mantık kontrolörlerinden daha yetenekli olduğunu göstermiştir. Tezde son olarak, tip-2 üyelik fonksiyonun parametrelerin eğitilmesi gösterilmiştir. Önerilen kontrolörün tip-2 üyelik fonksiyonlarının parametrelerinin değişimi sistemin başarımını iyi veya kötü yönde etkileyebilir. Bu nedenle bu parametrelerin optimal şekilde seçilmesi gerekmektedir. Literatürde pek çok optimizasyon yöntemi mevcuttur. Ancak bu çalışmada, kolay kullanımı ve hızlı çalışması nedeniyle “Büyük Patlama – Büyük Çöküş” optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Bu kontrolörün gürültü azaltma özelliğini göstermek için, benzetim ortamında farklı düzeylerde işaret-gürültü oranına sahip ölçme gürültüsü uygulanmıştır. Sonuç olarak aralık değerli tip-2 bulanık mantık kontrolörünün tip-1 bulanık mantık kontrolöre göre gürültü azaltma özelliğinin daha iyi olduğu gösterilmiştir.
Asenkron Motor Rulman Arızasının Titreşim İşaretleri Üzerinden Entropi Tabanlı Analizi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-05-14) Sönmez, Duhan ; Gökaşan, Metin ; 10000348 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu tez çalışmasında, asenkron motorlarda karşılaşılan arızalar arasında en büyük paya sahip olan rulman arızasının, işaret tabanlı analiz yöntemlerinin kullanımı ile incelenmesi ve arıza gelişiminin takip edilerek arızanın önceden belirlenmesi amaçlanmıştır. Uygulanan işaret tabanlı analiz yöntemleri ile; laboratuvar ortamında yaşlandırılan motor rulmanının yarattığı motor titreşim işaretleri incelenmiştir. Buna göre bu tez çalışmasında sadece motor titreşim işaretleri üzerinden inceleme yapılmıştır. Titreşim işaretlerinin analiz edilmesi için öncelikle zaman ve frekans tanım bölgelerinde genlik değişimleri incelenmiştir. Buna göre ivmeölçerden alınan titreşim işaretlerinin her yaşlandırma çevriminden sonraki grafik incelemesinde, hem zaman hem de frekans tanım bölgelerinde bozulmaya bağlı olarak işaret genliğinde artma olduğu gözlenmiştir. Ayrıca güç spektrum yoğunluk (GSY) ları ile yapılan spektral inceleme; özellikle yüksek frekans bölgesinde genlik artışı tespit edildiğinden, yüksek frekans bandına daha çok yoğunlaşabilmek için yüksek geçiren bir bant filtre uygulanmıştır. Sonraki aşamada titreşim işaretleri istatistiksel olarak incelenmiş ve her yaşlandırma çevriminde elde edilen titreşim veri kümesinde veri dağılımına ait istatistik parametreleri hesaplanmıştır. Bunlar; ortalama değer, standart sapma, çarpıklık ve basıklık’tır. Her çevrime ait istatistik parametreleri karşılaştırıldığı zaman bunlar arasında en büyük değişimi standart sapma değeri kaydetmiştir. İstatistiksel bakımdan baskın parametre olarak belirlenen standart sapma değeri, aynı zamanda arıza teşhis işlemlerine uyarlanan Entropi tanımında karşılaşılan olasılık değerinin hesaplanması için de kullanılmıştır. Böylece yaşlandırma sürecinde her çevrim için yapılan Entropi hesabı ile rulman arızasının gelişimi, hesaplanan belirsizlik seviyesine bağlı olarak belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak rulmandaki bozulmanın derecesi, motor titreşim işaretlerine üç aşamada işaret analiz yöntemlerinin uygulanması ile incelenmiş ve bu şekilde rulman arızasının gelişimi takip edilmiştir.
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.
Asenkron Motorlarda Geniş Aralıkta Sensörsüz Hız Kontrolü İçin Genişletilmiş Kalman Filtresi İle Gözleyici Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-01-16) Oğur, Menekşe ; Gökaşan, Metin ; 10024744 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu çalışmada, Asenkron Motor (AsM)’ların sensörsüz kontrolü için Genişletilmiş Kalman Filtresi (GKF) ile gözleyici tasarımı konusu ele alınmıştır. Sistem modelinin doğruluğuna oldukça bağlı olan GKF’nin pratikteki başarısı, model kurulurken yapılan varsayımlar, zamanla değişen doğrusal olmayan model yapısı ve bozucular nedeniyle olumsuz etkilenmekte ve kararsızlık problemleriyle karşılaşılabilmektedir. Değişken hız ve yük koşulları altında çalıştırılmak istenen AsM’lar için tasarlanacak olan GKF gözleyicilerinde, model kurulurken önbilgisine ihtiyaç duyulan sistem ve ölçme gürültü vektörlerinin kovaryans matrislerinin çevrimiçi olarak ayar edilmesinin gerektiği bu çalışma ile ortaya konulmuştur. Elde edilen bu gözlemler doğrultusunda, GKF’nin bu ayar parametrelerinin çevrimiçi olarak hem sezgisel yöntemler ile hem de bulanık sistem kuramı ile ayar edecek iki farklı GKF algoritmasının geliştirilmesine ilişkin çalışmalar yapılmıştır. Sezgisel yöntemlerden hızlı sonuca ulaştığı iddia edilen Büyük Patlama- Büyük Çöküş yöntemi ile, ölçülebilen durumlara ait kestirim hatalarınının değerini en küçükleyecek biçimde kovaryans matrisi ayar edilmiş ve diğer bir sezgisel yöntem olan Benzetilmiş Tavlama yöntemi ile sonuçları karşılaştırılmıştır. Sezgisel yöntemlerin GKF’nin performansını artırmaktaki başarısı benzetimsel çalışmalar ile incelenmiş ancak işlem yükünün artması ve deney düzeneğinde kullanılan işlemcinin yeterli hıza sahip olmaması nedeniyle pratik sonuçlara yer verilmemiştir. Diğer taraftan, girişleri, GKF’nin kestirdiği hız ve yük momenti olan, çıkışı ise, sistem kovaryans matrisinin rotor akısı büyüklüğüne ait elemanı olan bulanık bir sistem geliştirilerek GKF’nin çevrimiçi ayar edildiği yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara göre, geliştirilen Bulanık GKF algoritmasının değişken hız ve değişken yük koşulları altında çalıştırılmak istenen sensörsüz AsM uygulamaları için standart algoritmadan daha iyi performans sergilediği sonucuna varılmıştır.
Asenkron motorlu lokomotifler için çekiş sistemi kontrolü

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-02-04) Çimen, Mehmet Ali ; Gökaşan, Metin ; 504102103 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu tez bir elektrikli lokomotif çekiş sistemi kontrolünde iki kritik kontrolörün tasarımı için yaklaşım geliştirmektedir. Bunlardan ilki elektrikli lokomotiflerde yaygın olarak kullanılan asenkron çekiş motorunun uygulamaya özgü problemlerini göz önüne alarak dayanıklı bir kontrolör tasarımı oluşturmaktır. İkinci bölümde bu amaca yönelik olarak literatürdeki çözümler taranmıştır. Bu bölümde çekiş motoru modellenmiş ve kontrolünün yapılabilmesi için akı gözlemleyicisi tasarlanmıştır. Rotor akısından oryantasyonlu kontrol yaklaşımı benimsenmiş ve bunun için bir akım kontrolörü tasarımı yapılmıştır. Akım kontrolörü olarak çekiş sistemleri dışında kendini kanıtlamış olan kompleks değişkenli akım kontrolörü temel olarak alınmıştır. Bu kontrolörün referans takibi performansı, parametre değişimine duyarsız olması, senkron frekansta bozucu etkileri giderme performansı diğer seçeneklere göre avantajlarıdır. Ancak, özellikle lokomotif çekiş sistemlerinde problem oluşturabilecek düşük frekans bozucu etkileri giderme performansı rakiplerine nazaran kötüdür. Bu problemin giderilmesi için literatürde akım kontrolörünü iki serbestlik dereceli bir kontrolör yapan aktif sönümleme direncinin geri besleme yoluna eklenmesi önerilmiştir. Böylece iç bir kontrol döngüsü ile bozucu etkiler azaltılmaktadır. Fakat, bu çözüm yüksek anahtarlama frekanslı endüstriyel uygulamalarda başarılı sonuçlar verirken, düşük örnekleme zamanına sahip düşük anahtarlama frekansında kararlılık problemlerine yol açabilmektedir. Bu sebeple normal uygulamalarda ihmal edilen gecikmeler ve doğrudan sürekli hal modelleri kullanılarak tasarlanan kontrolörler lokomotif çekiş motoru kontrolünde yetersiz kalmaktadır. Bu problemi aşmak için bu bölümde tüm gecikmeler hesaba katılarak ve ayrık zamanlı model kullanılarak aktif sönümleme direncinin sistem üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Buna göre motor ve evirici parametrelerine bağlı olarak sistemi kararlı kılan aktif sönümleme direnci aralığı belirlenmiştir. Bunun ötesinde bozucu etkileri en aza indirgeyebilecek optimum aktif sönümleme direnci seçimi için motor ve evirici parametrelerine bağlı analitik bir ifade bulunmuştur. Bu bölümde geliştirilen akım kontrolörü için benzetimler yapılmış ve dinamometre sistemi üzerinde deneyler yapılmıştır. Geliştirilen akım kontrolörü referans araç dışında bir şehir içi hafif raylı taşıtta ve bir dizel elektrikli lokomotifte de başarıyla uygulanmıştır. Geliştirilen kontrol yöntemi sahada, gerçek çalışma koşullarında, problemsiz bir şekilde kullanılmaktadır. Tez kapsamında geliştirilen ikinci yaklaşım kayma-kızaklama kontrolüne yöneliktir. Üçüncü bölümde kayma-kızaklama kontrol yöntemlerine dair literatür taraması yapılmıştır. Bu bölümde daha önceden geliştirilmiş ve benzetimleri başarıyla yapılmış bir yöntem hıza bağlı uyarlanabilir bir forma getirilmiştir. Düşük araç hızlarında kayma-kızaklamanın daha kolay oluştuğu bilinen bir gerçektir. Araç hızının değişiminin kayma-kızaklama kontrolü üzerindeki etkisi bu bölümde analiz edilmiştir. Maksimum adezyon kuvvetinin %90'ını elde edebilmenin yüksek hızlarda daha kolay olduğu gösterilmiştir. Motor torkuna verilen sinüzoidal bir tanıma işaretinin, motor hızında aynı frekansta oluşan işarette oluşturduğu faz kayması adezyon karakteristiği ile ilgili bilgi vermektedir. Bu kapsamda sektörde de kullanılmakta olan bu yöntemde araç hızına bağlı olarak istenen faz kayması aralığı uyarlamalı olarak değiştirilmiştir. Yapılan benzetimlerde uyarlanabilir hibrit yöntemin sıklıkla kullanılan diğer yöntemlere ve baz alınan yönteme göre daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
Ayrık Katsayı Diyagram Yöntemi, Kendinden Uyarlamalı Ve Dayanıklı Kontrolörlerin Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-05-21) Öcal, Ömür ; Bir, Atilla ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu tezin amacı, doğrusal ve zamanla değişmeyen sistemler için geliştirilmiş bir kontrolör tasarım yöntemi olan Katsayı Diyagram Yöntemini (KDY) her türden ayrık doğrusal kontrol sistemlerinin tasarımına daha uygun bir şekle getirmektir. KDY temelde cebirsel bir yaklaşımdır. Bu yöntemde kontrolör polinomlarının katsayıları, eşdeğer zaman sabiti, kararlılık indeksi, ve kararlılık sınır indeksi gibi KDY parametreleri değerlerinin uygun seçilmesi sonucunda elde edilen hedef karakteristik polinom katsayıları ile sistemin kapalı çevrim karakteristik polinomunun katsayılarıyla karşılaştırılarak elde edilir. KDY yöntemiyle bir sistemin kapalı çevrim çıkış yanıtı aşımsız ve dayanıklı bir hale gelir. Ayrıca yerleşme zamanı da azalır ve sistem bozucu etkilerini de hızlı bir şekilde giderir. Bunun yanında tasarım işlevi basitleşir ve bilgisayar yapısına çok uygun hale gelir. Bu tasarım yönteminin en iyi özelliği, her türden sisteme en iyi sonuçlar elde edilecek şekilde uygulanabilir olmasıdır. Günümüzde kendinden ayarlamalı kontrolörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kontrolörle sistem insan faktöründen bağımsız olarak en iyi şekilde tasarlanabilir. Tezde önerilen KDY yöntemi yukarıda belirtilen görevlerin tümünü en iyi şekilde yerine getirir. Uygulamada sistemler ayrık kontrolörlerle kontrol edilir. Bu tezde geleneksel tasarımdan farklı olarak ilk kez bir ayrık-KDY tasarım yöntemi geliştirilmiştir. Ayrıca KDY yöntemi kendinden uyarlamalı sistemlerle hibrit bir şekilde bağdaştırılmıştır. Bunlara ek olarak KDY tabanlı dayanıklı kontrolör tasarım yöntemleri de geliştirilmiştir. Tezde önerilen bu yeni kontrolör tasarım yöntemleri çesitli kontrol sistemlerine uygulanmış ve elde edilen sonuçlar etraflı bir şekilde irdelenmiştir.
Ayrık Olay Sistemleri İçin Optimal Denetimsel Gözetleyici Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Kaymakçı, Özgür Turay ; Kurtulan, Salman ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Ayrık olay sistemi çok fazla olası kilitlenme içerdiğinde denetimsel gözetleyici olarak en az kısıtlamalı kilitlenmesiz çözümü seçmek tutucu bir çözüm oluşturabilir. O zaman toplam performansı arttırmak için kilitlenmesiz olma koşulunu esnetmek kaçınılmaz bir olgudur. Diğer bir taraftan tam başarımlı çözümü denetimsel gözetleyici olarak seçmek bazı olası kilitlenmelerden dolayı ciddi sistem arızalarına sebebiyet verebilir. O zaman bu iki sonucu bağlayan bir denetimsel gözetleyiciye ihtiyaç vardır. Bu yüzden bu çalışmada optimizasyon yaklaşımını kullanarak kilitlenme ve başarım arasındaki denge araştırılmıştır. İlk olarak kilitlenme ve başarılara karşılık gelen kelimelerin nümerik değerlerine dayanan yeni bir performans ederi ortaya çıkartılmıştır. Önerilen formülasyon klasik optimizasyon yaklaşımını barındıran temel değiş tokuş özelliğine sahiptir. Aynı zamanda istenilen işaretli dili olabildiğince üreten optimal kilitlenebilir çözümü araştıran yeni bir algoritma önerilmiştir. Bunun yanı sıra ayrık olay sistemleri için Matlab’da bir fonksiyon grubu tasarlanmıştır. Ulaşılabilir kısmı, işaretli-ulaşılabilir kısmı, çarpım işlemi, paralel birleşim işlemi gibi sıkça kullanılan işlemler bu fonksiyon grubuna dâhil edilmiştir. Aynı zamanda fonksiyon grubu bünyesinde geliştirilmiş olan algoritma da programlanmış ve test edilmiştir.
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.
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
Bulanık Pıd Kontrolörleri İçin Çevrim İçi Kural Ağırlıklandırma Yöntemleri

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-05-24) Karasakal, Onur ; Güzelkaya, Müjde ; 430097 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bulanık küme kuramı, ilk olarak 1965 yılında Lotfi Zadeh tarafından ortaya konulduktan sonra, ilk uygulamasını 1974 yılında kontrol alanında bulmuştur. Takip eden yıllarda bulanık kontrol birçok araştırmacı tarafından önemli bir çalışma konusu olarak ele alınmıştır. Son onbeş yıl içerisinde bulanık kontrolörler endüstride geniş bir kullanım alanına sahip olmuştur. Klasik PID kontrolörlerinin sadece basit yapılı ve doğrusal sistemler için başarımının yüksek olması bilinen bir gerçektir. Bulanık kontrolörlerin her türlü sistem tipi için doğrusal olmayan kontrol eylemi sağlaması, sistem başarımını artırmak maksadıyla bu iki tip kontrolör yapısının birleştirilerek daha etkin bir kontrolör yapısının elde edilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Bu kapsamda günümüzde endüstride en yaygın olarak kullanılan bulanık kontrolörler, giriş çıkış ilişkisi bakımından yapıları itibariyle klasik PID kontrolörleri ile denkliği ortaya konmuş olan bulanık PID kontrolörleridir. Literatürde, bu tip kontrolörlerin başarımını artırmak amacıyla, kontrolör tasarım parametrelerinin çevrim içi olarak ayarlanmasına dayalı çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Herhangi bir ayarlama yöntemini kullanan bulanık kontrolörlere özayarlamalı bulanık PID kontrolörleri adı verilmektedir. Bu yöntemlerde temel ayarlama parametreleri ölçekleme çarpanları, üyelik fonksiyonu parametreleri, bulanık kurallar ve bulanık kural ağırlıklarıdır. Bu tez çalışmasında, bulanık PID kontrolörüne ait bulanık kural ağırlıkları için ayarlama yöntemlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda iki ayrı bulanık kural ağırlıklandırma yöntemi önerilmiştir. Bu kural ağırlıklandırma yöntemlerinde sistem bilgisi kullanılmış ve yöntemler çevrim içi olarak gerçekleştirilmiştir. Önerilen yöntemler genel bir yapıya sahip olduklarından, her türlü sistem tipine uygulanabilmektedir. Söz konusu kural ağırlıklandırma yöntemlerinin ilkinde sadece sisteme ait hata bilgisi kullanılmıştır. İkincisinde hata bilgisine ek olarak sistem hız bilgisi sağlayan birimselleştirilmiş ivme değişkeni de kullanılmıştır. Önerilen yöntemler ilk olarak Matlab ortamında bazı doğrusal olan ve olmayan test sistemlerine benzetimler yoluyla uygulanmış ve irdelenmiştir. Benzetim ortamında tasarlanan bir kontrolör yapısının, fiziksel sistemler üzerinde uygulanması neticesinde başarımda birtakım farklılıkların ortaya çıkabildiği bilinen bir gerçektir. Bu kapsamda, benzetim uygulamalarının yanı sıra, önerilen bulanık PID kontrolör yapıları Proses Kontrol Simülatörü ve pH Kontrol Deney Seti üzerinde de gerçek zamanda uygulanmıştır. Elde edilen sistem yanıtları ve başarım sonuçları irdelenmiş ve değişik başarım ölçütleri doğrultusunda karşılaştırılmıştır. Tez çalışmasının başlangıcında, bulanık PID kontrolör yapılarında kullanılan üyelik fonksiyonları, dilsel terimler ve dilsel değişkenler hakkında kuramsal bilgiler ve temel tanımlar verilmiştir. Bu tanımlara ek olarak bir bulanık sistem yapısında yer alan ölçekleme çarpanları, bulanıklaştırıcı, bulanık kural tabanı, bulanık çıkarım mekanizması ve durulayıcı gibi sistem öğeleri hakkında tanımlamalar ve bu öğelerin temel işlevlerine ilişkin bilgiler özetlenmiştir. Sonrasında bulanık kontrolör tasarımında kontrolöre ait çıkış değişkenine tekil tip üyelik fonksiyonunun atanması ve çarpım-toplam çıkarım mekanizmasının kullanılması durumunda elde edilen bulanık kontrolör yapısının klasik PID kontrolör yapısına denk bir yapıda olduğu, bu tip kontrolör yapısının kullanılması ile bulanık PID kontrolörlerinin elde edilebileceği kuramsal olarak gösterilmiştir. Daha sonra, literatürde mevcut ve ölçekleme çarpanları, üyelik fonksiyonu parametreleri, bulanık kurallar ve bulanık kural ağırlıkları gibi kontrolör parametrelerini kullanan ayarlama yöntemleri özetlenmiştir. Yapılan çalışmalarda, özellikle bulanık PID kontrolörüne ait doğrusal kontrol eylemini daha etkin kılmak amacıyla ölçekleme çarpanlarına ilişkin ayarlama yöntemlerinin kullanıldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca bu yöntemlerin sistem bilgisini kullandıkları ve sistematik bir yapıya sahip oldukları belirlenmiştir. Buna karşın, kontrolöre ait doğrusal olmayan kontrol eylemini daha etkin hale getirmek üzere üyelik fonksiyonları ve bulanık kural ağırlıkları gibi parametreler çoğunlukla eniyileme yöntemleri kullanılarak ve genellikle çevrim dışı olarak uyarlanmaktadır. Üyelik fonksiyonları ve bulanık kural ağırlıkları gibi parametrelere ilişkin ayarlama yöntemlerinin sistem bilgisini kullanmadığı, her sistem yapısı için geçerli ve sistematik bir yapıya sahip olmadıkları gözlemlenmiştir. Ayrıca, bulanık PID kontrolörüne ait bu parametrelerin değişik sistemler için her defasında ayrı ayrı uyarlanması gerekmektedir. Bu süreç ise işlem karmaşıklığına ve tekrarına neden olmaktadır. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmak amacıyla bu tez çalışmasında, çevrim içi bulanık kural ağırlıklandırma yöntemleri önerilmiştir. Önerilen yöntemler her sistem tipi için geçerli ve sistematik bir yapıya sahip olmakla birlikte, çevrim içi olarak sistem bilgisini kullanmaktadırlar. Bu amaçla, ilk olarak sistem kapalı çevrim birim basamak yanıtı dikkate alınmıştır. Sistem yanıtı, bulanık PID kontrolörüne ait hata giriş değişkeni için tanımlanmış üyelik fonksiyonu sayısına bağlı olarak belirli sayıda temel bölgelere ayrıştırılmıştır. Bu bölgeler, referans değeri dikkate alınarak referans değerine yaklaşma ve referans değerinden uzaklaşma bölgeleri biçiminde adlandırılmıştır. Bu bölgelerin elde edilmesinde, istenen sistem başarımını sağlayabilmek için gerekli kontrol işareti değerinin üretilmesi amaçlanmıştır. Örneğin, sistem hata değerinin pozitif büyük olduğu bölgelerde sistem yanıtını yeteri kadar hızlandırmak amacıyla pozitif büyük değerli kontrol işareti değerine gerek duyulmakta, benzer olarak sistem hata değerinin negatif büyük olduğu bölgeler de ise gerekli sistem yanıtı hızını sağlamak amacıyla negatif büyük değerine sahip kontrol işaretine gerek duyulmaktadır. Bu doğrultuda, her bir bölgede sistemin etkin olarak kontrolü için gerekli olan kontrol işareti değerinin elde edilmesi amacıyla birtakım temel tanımlayıcı kurallar belirlenmiştir. Bu tanımlayıcı kurallar kullanılarak gerekli kontrol işaretinin elde edilebilmesi maksadıyla bulanık PID kontrolörüne ait bulanık kuralların her bir bölgede ayrı ayrı önemi ve etkisi belirlenmiş, söz konusu önem ve etkiler her bir bulanık kural için tanımlanmış olan bulanık kural ağırlık değişkeni ile ilişkilendirilmiştir. Dolayısıyla, her bir bölgede gerekli olan kontrol işareti değerinin, üyelik fonksiyonu aitlik derecesi tanımını korumak üzere bulanık kural ağırlıklarının [0,1] değer aralığında uygun biçimde değiştirilerek elde edilebileceği belirlenmiştir. Sistem hata değerinin kapalı çevrim kontrol sistemleri için geçici sistem yanıtı süresince azalıp arttığı ve her örnekleme zamanı değerinde hesaplanabildiği dikkate alınarak, bulanık kural ağırlıkları ilk olarak sistem hata değerinin mutlak değeri kullanılarak uyarlanmıştır. Mutlak değer fonksiyonunun kullanılması ile birimselleştirilmiş hata değeri [0, 1] aralığına eşlenmiştir. Böylelikle hata değişkeni belirlenen tanımlayıcı kurallar doğrultusunda bulanık kural ağırlıklandırmasında bir ayarlama parametresi olarak kullanılmıştır. Sistem hata değişkenin mutlak değerine bağlı olarak elde edilen iki basit fonksiyonun kullanımı ile basit ve sistematik bir bulanık kural ağırlıklandırma yapısı elde edilmiş, bu yöntem “hata tabanlı bulanık kural ağırlıklandırma yöntemi” olarak adlandırılmıştır. Önerilen bu yönteme sahip bulanık PID kontrolörü değişik doğrusal olan ve olmayan test sistemlerine Matlab ortamında benzetimler yoluyla uygulanmış ve Proses Kontrol Simülatörü Deney Setine gerçek zaman uygulaması olarak gerçeklenmiştir. Elde edilen sonuçlar değişik başarım ölçütleri dikkate alınarak, herhangi bir ayarlama yöntemine sahip olmayan bulanık PID kontrolörünün ve çıkış ölçekleme çarpanı ayarlama yöntemine sahip bulanık PID kontrolörünün kullanılması ile elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin kullanılması ile çok daha iyi sistem başarımlarının elde edildiği ve bozucu etkisinin daha etkin olarak giderildiği gözlemlenmiştir. Sonrasında, elde edilen temel bölgeler ve tanımlanan tanımlayıcı kurallar doğrultusunda, ilave bir sistem bilgisini kullanan diğer bulanık kural ağırlıklandırma yöntemi önerilmiştir. Bu yöntem ile hata tabanlı bulanık kural ağırlıklandırma yönteminin başarımının artırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, sistem hata değişkenini ve sistem hız bilgisi sağlayan birimselleştirilmiş ivme değişkenini girişleri olarak kullanan bir bulanık mekanizma yapısı önerilmiştir. Gerekli kontrol işaretinin elde edilebilmesi amacıyla, söz konusu bulanık mekanizma çıkışı için birtakım tanımlayıcı kurallar belirlenmiştir. Böylelikle, mekanizma çıkışı doğrudan kural ağırlıklandırmasında bir ayarlama parametresi olarak kullanılmıştır. Bulanık mekanizmanın giriş değişkenleri için tanımlanmış üyelik fonksiyonlarına bağlı olarak simetrik kural tablosu oluşturulmuştur. Tasarlanan bulanık mekanizmanın kullanılması ile elde edilen kural ağırlıklandırma yöntemi “birimselleştirilmiş ivme tabanlı bulanık kural ağırlıklandırma yöntemi” olarak adlandırılmıştır. Birimselleştirilmiş ivme tabanlı bulanık kural ağırlıklandırma yöntemine sahip bulanık PID kontrolör değişik doğrusal olan ve olmayan test sistemlerine Matlab ortamında benzetimler yoluyla uygulanmıştır. Benzetimlere ek olarak söz konusu kural ağırlıklandırma yöntemi değişik referans değerleri için pH Kontrol Deney Seti üzerinde gerçeklenmiştir. Elde edilen sistem yanıtları, değişik başarım ölçütleri doğrultusunda hata tabanlı bulanık kural ağırlıklandırma yöntemine sahip bulanık PID kontrolörü, çıkış ölçekleme çarpanı ayarlama yöntemine sahip bulanık PID kontrolörü, herhangi bir ayarlama yöntemine sahip olmayan bulanık PID kontrolörü ve bulanık kural ağırlıkları genetik arama yöntemi ile eniyileştirilmiş bulanık PID kontrolörünün kullanılması ile elde edilen sistem yanıtları ve başarım ölçütü sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Tez çalışmasında gerçekleştirilen benzetimler ve gerçek zaman uygulamalarında, basit bir kontrolör yapısı elde ederek işlem karmaşıklığını asgari düzeyde tutabilmek amacıyla, bulanık PID kontrolörü girişlerinin her birisi için 3 üyelik fonksiyonu tanımlanmıştır. Böylece her bir kontrolör yapısı için 9 kurala sahip bir bulanık kural tabanı elde edilmiştir. Ayrıca uygulamalarda ve benzetimlerde her bulanık PID kontrolörü için aynı ölçekleme çarpanı değerleri kullanılmış, böylelikle sistem başarımlarının karşılaştırılmasında eşit koşullar sağlanmıştır. Sonuç olarak, elde edilen sistem yanıtları ve başarım analizleri neticesinde, her iki kural ağırlıklandırma yönteminin sistem başarımını artırdığı gözlemlenmiştir. Önerilen iki yöntem karşılaştırıldığında, birimselleştirilmiş ivme tabanlı kural ağırlıklandırma yönteminin kullanılması ile en iyi sistem başarımına ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Ancak bu yöntem, diğerine oranla daha fazla hesaplama yüküne neden olmaktadır.
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.
A Control And Automation Engineering Approach To Railway Interlocking System Design

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-04-28) Durmuş, Mustafa Seçkin ; Söylemez, Mehmet Turan ; 10032873 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Demiryollarının ilk inşaat maliyetleri oldukça yüksek olmasına rağmen diğer ulaşım sistemleri ile karşılaştırıldığında, demiryolu sistemleri daha ekonomik, güvenli ve çevrecidir. Tüm bu özelliklerine rağmen, diğer Avrupa ülkeleri ile karşılaştırıldığında yakın zamana kadar Türkiye’de demiryollarına yapılan yatırım oldukça kısıtlı kalmıştır. Son yıllarda demiryolu sektörüne yapılan yatırımların gözle görülür bir şekilde artmasıyla gelişimi hız kazanan demiryolu ulaşım sistemlerinde dışarıya bağımlılığın azaltılması gündeme gelmiştir. Bu bağlamda gerek uyum ve güncelleme sıkıntıları gerekse yüksek maliyetler nedeni ile yerli sinyalizasyon sistemlerinin geliştirilmesi Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları (TCDD) tarafından bir ihtiyaç olarak belirtilmiştir. Bunun bir sonucu olarak Türkiye’nin ilk yerli demiryolu sinyalizasyon projesi TCDD, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) ve İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) ortaklığında tamamlanarak TCDD’ye teslim edilmiştir. Demiryolu sistemlerinde ulaşım ve taşımanın güvenli olarak gerçekleştirilmesini sağlayan en önemli bileşen anklaşman (interlock) sistemidir. Anklaşman sisteminin geliştirilmesinde izlenilecek olan temel adımlar Avrupa Elektroteknik Standardizasyon Komitesi (European Committee for Electrotechnical Standardization - CENELEC) gibi uluslararası komiteler tarafınca hazırlanan güvenlik standartlarında tanımlanmıştır. Geliştirilen sinyalizasyon sisteminin istenilen Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (Safety Integrity Level - SIL) seviyesini sağlayabilmesi için bu güvenlik standartlarınca tavsiye edilen yöntem, teknik ve mimarilerin kullanılması yüksek önem arz etmektedir. Uluslararası güvenlik standartlarının gereksinimlerine ek olarak, sinyalizasyon sisteminin kurulacağı ülkeye ait ihtiyaçlar ve güvenlik kriterleri de göz önünde bulundurulmalıdır. Yazılım geliştirme süreci başlangıcında yazılımdan beklenen çıktılar veya başka bir deyişle yazılım isterleri oluşturulmalıdır. Sonrasında güvenlik standartlarında tavsiye edilen yöntem ve mimarilerin istenilen SIL seviyesinin sağlanabilmesi için uygun bir şekilde seçilmesi gerekmektedir. Seçilen yöntem ve mimariler yazılım isterlerini eksiksiz sağlayacak şekilde tasarımı gerçekleştirecek olan grup tarafından yazılım geliştirme sürecinde kullanılmalıdır. Yazılım geliştirme sürecinde tasarımı gerçekleştirilen yazılım blok ve alt blokları (veya modülleri) yazılım test grubu tarafından oluşturulan test prosedürüne göre test edilerek doğrulanmalıdır. Test prosedüründe uygulanan adımlar yazılım isterlerini doğrulayacak şekilde oluşturmalıdır. Yazılım geliştirme ve test süreçleri eksiksiz şekilde tamamlandıktan sonra doğrulanmış yazılım Fabrika Kabul Testi ve Saha Kabul Testleri ile de doğrulanmalıdır. Yazılım testlerinde herhangi bir hata ile karşılaşılması durumunda hatalar raporlanmakta ve gerekli düzeltmelerin yapılması amacıyla yazılım geliştirme gruplarına sunulmaktadır. Gerekli düzeltmeler gerçekleştirildikten sonra tüm testler en baştan tekrar gerçekleştirilmelidir. Bu tezde, sabit-blok (fixed-block) demiryolu sinyalizasyon sistemlerine ilişkin fonksiyonel güvenlik gereksinimleri tanımlanmış ve en az SIL 3 seviyesine sahip bir demiryolu anklaşman sistemi tasarımında kullanılan biçimsel modelleme yöntemleri, yazılım mimarileri detaylı olarak anlatılmıştır. Özellikle, güvenlik-kritik yazılım geliştirme sürecinde kullanılan çoklu programlama (Diverse Programming, N-version Programming) tekniğinin kullanımında ortaya çıkan eşzamanlama (synchronization) problemleri tanımlanmış ve bunlara yönelik çözüm yöntemleri önerilmiştir. Karşılaşılan eşzamanlama problemleri tip-1 ve tip-2 olarak iki farklı gruba ayrılmıştır. Bu iki farklı problem için iki farklı çözüm önerilmiş ve programlanabilir mantıksal kontrolörler üzerinde uygulanarak doğrulanmıştır. 1800’lü yılların ortalarından bugüne kadar kullanılmakta olan sabit-blok sinyalizasyon sistemleri, yolcu ve taşıma yoğunluğun artması, trenler arası yolculuk sürelerinin (headway time) gerekenden yüksek olması nedeniyle özellikle metro sistemlerinde yerini hareketli-blok (moving-block) sistemlere bırakmaktadır. Hareketli-blok sistemlerin en bilinen örneği olan Haberleşme Tabanlı Tren Kontrolü (Communication Based Train Control - CBTC) uygulamaları ile mevcut metro ve şehir içi demiryolu hatları daha etkin ve verimli bir şekilde kullanılabilmektedir. Buna ek olarak, farklı Avrupa ülkelerinde uygulanan tren kontrol, sinyalizasyon yöntemleri ile güvenlik kriterlerinin tek bir çatı altında toplanması, bu kriter ve uygulamaların şehir içi şehirlerarası demiryolu hatlarında da kullanılabilmesi amacıyla Avrupa Raylı Ulaşım Yönetim Sistemi (European Rail Traffic Management System - ERTMS) tanımlanmıştır. ERTMS, Avrupa Demiryolu Trafik Kontrolü (European Rail Traffic Control - ETCS) ve Demiryolu Mobil İletişim için Küresel Sistem (Global System for Mobile communications - Railway - GSM-R) uygulamalarının bir araya getirilmesi sonucunda oluşturulmuştur. ETCS uygulama seviyesi 1 ve 2, ek güvenlik kriterleri getirilmiş olan sabit-blok sistemlerdir. ETCS uygulama seviyesi 3 ise seviye 1 ve 2’den farklı olarak hareketli-blok sistemler olarak tanımlanmaktadır. ETCS uygulama seviye 3’ün en önemli bir diğer avantajı ise, sabit-blok sistemlerde kullanılan yol boyu sinyallerin ve ray devrelerinin kaldırılmış olmasıdır. Güvenli tren hareketi için gereken tüm bilgiler tren üzeri bilgisayar ve trafik kumanda merkezi arasında GSM-R vasıtası iletilmektedir. Sabit-blok demiryolu sinyalizasyon sistemlerinde gerçekleştirilen çözüm ve uygulamalara ek olarak, hareketli-blok sinyalizasyon sistemlerinin temel bileşenleri ve kavramları da tez kapsamında açıklanmıştır. Hareketli-blok sistemlerde trenlerin birbirini güvenli bir şekilde takip edebilmeleri için göz önünde bulundurulması gereken kriterler tanımlanmıştır. Avrupa Demiryolu Ajansı (European Railway Agency - ERA) ve Uluslararası Demiryolu Sendikası (International Union of Railways - UIC) gibi kurumların konu hakkında tavsiye ve önerilerine uygun olarak tren frenleme eğrilerinin hesaplanması ve güvenli tren takip mesafesi gibi kavramlar da açıklanmıştır. ERA ve UIC tarafından tanımlanmış güvenli tren takip mesafeleri ve tren frenleme mesafeleri göz önünde bulundurularak, ETCS uygulama seviye 3 kriterlerine göre aynı demiryolu hattı üzerinde aynı yönde ilerleyen trenlerin birbirlerini güvenli olarak takip etmesini sağlayan bir çevrimiçi uyarlamalı kontrolör tasarım yönteminin uygulaması önerilmiştir. Önerilen bu kontrolörün doğrulanması amacıyla benzetim çalışmaları yapılmış ve kontrolörün doğruluğu gösterilmiştir.
Çok Değişkenli Ve Kısıtlamalı Dayanıklı Kontrol Sistem Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-12-30) Aydın, Yücel ; Sarıoğlu, M. Kemal ; 464576 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Dayanıklı optimal, zamanla değişen lineer (LPV-Linear Parameter Varying) kontrolun ana amacı, parametre belirsizlikleri ve çoklu kısıtlar altında kapalı çevrim transfer fonksiyon matrisinin karma normunu en az yapan tüm kontrol edicilerin lineer birleşimi aracılığıyla bir kontrol edici belirlemektir. Karma H2/Hinf davranış ölçütü; H2 norm davranışı kısıtı, Hinf norm davranışı kısıtı, kontrol girişi kısıtı ve bölgesel kutup atama kısıtı vb. kısıtlar altında en az yapılmıştır. Çoklu kısıtlar altında, statik ve dinamik geribeslemeli LPV kontrol tasarımı, lineer matris eşitsizlikleri (LMI-Lineer Matrix Inequalities) içeren konveks bir optimizasyon problemi olarak ifade edilmiştir. Bu çalışma, çoklu kısıtlı LPV sistemin dayanıklı optimal, statik ve dinamik geribeslemeli LPV kontrolunu gösterir. Tasarım problemi, çoklu kısıtlara ve parametre belirsizliklere sahip statik ve dinamik geribeslemeli, karma H2/Hinf parametre bağımlı kontrol sistemine ilişkin verilen yöntemle çözülmüştür. Bu çalışmada, bir sistemin kontroluna ilişkin statik ve dinamik geribeslemeli LPV kontrol tasarım örnekleri verilmiştir ve tasarım örnekleri, statik ve dinamik geribeslemeli LPV kontrol edici tasarımı yaklaşımının potansiyelini göstermektedir.
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.
Dağıtılmış nesneye dayalı sistemler için dağıtılmış bileşik nesne modeli

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2002) Yılmaz, Güray ; Erdoğan, Nadia ; 126662 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Automation Engineering

Dağıtılmış sistemler bilgisayar ağları üzerinden sistem kaynaklarının ve bilginin paylaşımını sağlarlar. Bu sistemleri çekici yapan en önemli tasarım konusu dağıtım ile ilgili tüm ayrıntıların kullanıcılara saydam olarak gerçekleniyor olmasıdır. Fakat ne yazık ki, sistem kaynaklarını kullanıcılar arasında saydam bir şekilde paylaştıran ve yöneten genel amaçlı, geniş alana yayılmış dağıtılmış sistemler neredeyse yok denecek kadar azdır. Var olan bazı sistemler de kısıtlı ölçüde kolaylıklar sağlamaktadırlar. Dağıtılmış sistemlerde saydamlık genelde yerel alan sistemleri için sağlanmıştır ve bu sistemler için bulunan çözümler geniş alana ölçeklenememektedirler.İnternet üzerinden veri paylaşımı gibi geniş alanlı uygulamaların geliştirilmesi için genellikle çok fazla emek sarf etmek gerekmektedir. Bu durum, üzerinde çalışılan işletim sistemi ve diğer sistem çözümlerinden gerekli haberleşme desteğinin sağlanamamış olmasından kaynaklanmaktadır. Günümüzde iyi bilinen bir çok dağıtılmış sistem uzak-nesne modelini benimsemişlerdir. Bu modelde, nesne tek bir alana yerleştirilir ve bu nesnenin kullanıcısına bir vekil arayüzü üzerinden nesneye saydam erişim olanağı sağlanır. Bu yöntemde nesne en iyi durumda kullanıcısını haberdar etmeksizin bir başka alana göç edebilir. Bununla beraber, uzak-nesne modelinin genelde ölçeklenebilme eksikliğinden kaynaklanan bir çok dezavantajları bulunmaktadır. Kullanıcılara farklı nesne çağrı yöntemlerini gerçekleyecek bir destek sunmamaktadır.Uzak-nesne modeli ile desteklenen bir dağıtım saydamlığı, paylaşılan bir nesnenin kullanımını ve gerçeklenmesini basitleştirmekle birlikte, bilgili tasarımcıların dağıtımın getirdiği avantajdan yararlanmalarını da önler. Bazı uygulamalar paylaşılan bir nesneye ait verinin veya kodun, çok sayıdaki alan üzerine başarım, kullanılabilirlik, koruma ve yük dengeleme amacıyla dağıtılmasına gereksinim duyulabilirler. Ancak, uzak-nesne modeli bu konuda destek sağlamaz. Bir uzak-nesne belirli bir alan üzerinde bulunur ve kendisine sadece o alanda erişilebilir. Halbuki, dağıtılmış uygulamaların ölçeklenebilirliği ve başarımı için yerellik büyük önem taşır. Paylaşılan nesnelerin farklı alanlara kopyalanması, etkin yerel erişim ve kullanılabilirlik açısından önemli yararlar sağlar.İnternet ortamında işbirliğiyle yürütülen dağıtılmış uygulamalar genellikle iri ya da orta taneli nesneler üzerinde çalışmalarına rağmen, bu tip uygulamaların kullanıcıları çoğunlukla nesnelerin küçük bir parçasıyla ilgilenmektedirler. Eğer büyük bir nesne daha küçük alt nesnelere bölünebilirse ve kullanıcı alanına nesnenin yalnızca erişim isteğinin hedefi olan parça gönderilirse, hem belleğin verimli kullanımı söz konusu olacak, hem de farklı alanlar arasında aktarılacak olan verinin miktarı azalacağından, çalışan uygulamanın başarımı da yükselecektir. Alt nesnelerin sağlayacağı bir diğer yarar da, kopyalanmış nesnelerin günce11enmesi sırasında ortaya çıkacaktır. Nesnenin tümünün değil de, bir parçasının güncellenmesi, doğrudan' ağda aktarılacak veri miktarını azaltacaktır. Ayrıca, bölünmüş haliyle bir paylaşılan nesne, alt nesnelere paralel erişimin en yüksek düzeyde gerçekleşmesini de sağlayacaktır. Tezde bu noktalar göz önüne alınarak, uzak-nesne modeline alternatif olarak, kopyalamaya dayalı yeni bir model olan Dağıtılmış Bileşik Nesne (DBN) modeli önerilmektedir. Ayrıca, önerilen DBN modelinin dağıtılmış ortamda Java programlama dili üzerinden ku11anımına imkan sağlayacak bir Dağıtılmış Bileşik Nesne Tabanlı Ortamın (DBNTO) tasarım ve gerçekleme ayrıntıları da sunulmaktadır [4-6].DBN modelinin arkasında yatan temel fikir, çok sayıdaki alt nesnenin bileşiminden meydana gelmiş olan bir bileşik nesnenin farklı alanlar üzerinde fiziksel olarak dağıtılmasıdır. Önerilen modele göre, dağıtılmış ortamdaki uygulamalar bileşik nesneler üzerinden haberleşirler ve birbirleri ile etkileşimde bulunurlar. Bu amaçla, her bir paylaşılan nesne bir arayüz üzerinden ku11anılabilen bir metotlar kümesi sunar. Nesneler pasiftir. Etkinlik, nesneleri paylaşan ve onların metotları üzerinde eşzamanlı olarak çağrı yapabilen uygulama programları tarafından sağlanır.Bir dağıtılmış bileşik nesnenin iki görünüşü vardır: Ku11anıcının bakış açısına göre, tekil paylaşılan bir nesnedir. Farklı adres alanlarında bulunan çok sayıdaki istekçi uygulamaları tarafından paylaşılmaktadır. Bu nesneye programcı-tanımlı bir arayüz üzerinden erişilir. Onun bileşenleri ve öze11ikle de nasıl dağıtıldıkları görünemez. Tasarımcısının bakış açısına göre ise, bir dağıtılmış bileşik nesne, birlikte çalışan bir alt nesneler kümesinden oluşmaktadır. Bu yapıdaki her bir alt nesne merkezi bir gösterilime sahiptir. Yürütme sırasında, ku11anıcı istekleri doğrultusunda, bir bileşik nesnenin alt nesneleri farklı adres alanlarına kopyalanarak dağıtılmış bir nesne yapısını oluştururlar.Dağıtılmış bileşik nesneyi oluşturan alt nesneler ve bunların yapıları yalnızca bu nesnenin tasarımcısı tarafından bilinir .Kullanıcılar ise, nesne hakkında kendilerine sunulan istekçi arayüzü dışında başka bir bilgiye sahip değildirler. Nesne üzerinde bir metot çağrısı yürüttüklerinde, çağrının gerçeklenme aşamalarından haberdar olmazlar.Önerilen modeli gerçeklemek üzere, dağıtılmış bileşik nesneyi oluşturan altnesnelerin farklı alanlar üzerinde rahatlıkla bağlanabilmesi amacıyla bir bağlantı nesnesi ve alt nesne kopyalarının senkronizasyon ve tutarlılığının sağlanabilmesi amacıyla da bir kontrol nesnesi tasarlanmıştır. Bağlantı nesnesi ile dinamik bağlanma sağlanırken, kontrol nesnesi ile, dağıtılmış bileşik nesnenin alt nesneleri bazında düzenlenebilen çeşitli tutarlılık ve senkronizasyon mekanizmaları kurulabilmektedir.Dağıtılmış bileşik nesnenin farklı alanlarda bulunan alt nesne kopyaları arasında, alt nesne bazında düzenlenebilen çeşitli tutarlılık ve senkronizasyon mekanizmaları kurulabilmekte ve tüm gerçekleme ayrıntıları ku11anıcıya saydam olarak kontrol nesnesi ve DBNTO ara katman yazılımı tarafından sağlanmaktadır. Bileşik nesneyi oluşturan alt nesneler, bu nesnelerin farklı alanlar üzerinde kopyalanma ayrıntıları, kopyalar arasında yürütülen tutarlılık protoko11eri, eşzamanlılık kontrolününsağlanması gibi gerçekleme ile ilgili ayrıntılar nesnenin bir parçası olarak onun arayüzünün arkasına gizlenmiştir.DBN modelinin gerçeklenmesi için sunulan DBNTO ara katman yazılımı dağıtılmışbileşik nesneleri desteklemek için tasarlanmış Java paketlerinden oluşmaktadır.DBNTO özellikle internet çapına yayılmış bilgisayar destekli müşterek uygulamalar geliştirecek olan kullanıcılar için Java programlama dili üzerinden erişilebilen bir arayüz sağlamak amacıyla tasarlanmıştır. DBNTO bir çok uygulama için gerekli olan nesne paylaşımı, dağıtımı, kopyalama, tutarlılığın sağlanması, uygulamanın dinamik olarak yüklenmesi gibi temel mekanizmalar sunmaktadır.DBNTO ara katman yazılımını kullanarak, programcılar merkezi bir ortamda çalışıyor görüntüsü altında dağıtılmış uygulamalar geliştirebileceklerdir. Daha sonra, üretilen kod üzerinde herhangi bir değişiklik yapılmaksızın, uygulama dağıtılmış ortamda çalışacak şekilde düzenlenecektir. Bu esnek yapı, dinamik bağlama, senkronizasyon fonksiyonları ve tutarlılık protokolleri gibi kolaylıklar sağlayan kod parçalarının otomatik olarak alt nesnelere eklenmesi suretiyle elde edilmektedir.Bağlantı ve kontrol nesnelerinin üretildikleri sınıf tanımlamaları alt nesne sınıflarının arayüz tanımlamalarından yararlanılarak, bir sınıf üreteci tarafından otomatik olarak üretilmektedir. Otomatik sınıf üretme işleminde tasarımcıya düşen görev , sadece bir alt nesne metodunun nesne verilerine hangi düzeyde eriştiğini belirlemek ve arayüz tanımlama dosyasını ona göre hazırlamaktır.Önerilen DBN modelinin başarımını ölçme ve benzer diğer sistemlerle karşılaştırmak amacıyla, DBNTO ara katman yazılımı üzerinde bir takım testler uygulanmıştır. Aynı testler uzak-nesne modeline dayanan ve literatürde iyi bilinen Java RMI yapısı üzerinde de yapılmıştır. Her iki sistemden elde edilen ölçüm sonuçları karşılaştırıldığında, DBN modelinin internet üzerinde müşterek uygulama geliştirmek amacıyla uygun bir yapı sunduğu görülmüştür.
Dayanıklı P Ve Pı Tipi Kontrolör Tasarımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-01-09) Bayhan, Nevra ; Söylemez, Mehmet Turan ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Bu tezde, kazanç ve faz payları kısıtlamalarını sağlayan tüm kararlı kılan oransal kontrolörleri (P) belirlemek için yöntemler verildikten sonra; oransal kontrolörler kullanılarak erişilebilir maksimum kazanç ve faz paylarını hesaplayan yeni bir yöntem önerilmiştir. Doğrusal zamanla değişmeyen sistemler için kazanç ve faz payları, dayanıklılık ölçütleri olarak sıklıkla kullanılırlar. Zaman gecikmeli sistemlerde tüm kararlı kılan kazançları hesaplamak için bu çalışmada önerilen yöntem, Padé yaklaşımının ve Nyquist kararlılık kriterinin bir genelleştirilmesinin kullanılması üzerine kuruludur. Bu yöntem kullanılarak hem Padé yaklaşımlarından kaynaklanan belirsizlik kazanç aralıkları hem de dayanıklı kararlı kılan kazançların tam bir kümesi, bulunur. Bu tezde, zaman gecikmeli sistemler için maksimum kazanç ve faz paylarını hesaplayan yeni ve hızlı bir yöntem de önerilmiştir. Özel bir durum olarak; zaman gecikmeli birinci mertebeden sistemler için Padé yaklaşımını kullanan kutup atama tabanlı yeni bir oransal-integral (PI) kontrolör ayarlama yöntemi de önerilmiştir. P ve PI kontrolörler kullanılarak, yapısal olmayan belirsizliğe sahip doğrusal zamanla değişmeyen sistemlerin dayanıklı kararlı yapılması da bu tezde ele alınmıştır. Dayanıklı kararlı yapan tüm P ve PI kontrolörleri belirlemek için önerilen yöntem, iki reel polinomun köklerinin hesabını gerektirir ve sonuç olarak da literatürde var olan yöntemler üzerine hesap açısından avantajlar sağlar. Ayrıca verilen yapısal olmayan belirsizlik içeren bir sistemi dayanıklı kararlı kılan PI kontrolörleri bulmak için yeni iki geometrik yöntem de önerilmiştir. Bu tezde, ayrık zamanlı sistemleri kararlı yapan tüm kazançları hesaplamak için de iki yöntem verilmiştir.
Değişken Hızlı Rüzgar Türbinlerinde Kullanıma Yönelik Dayanıklı Çift Beslemeli Asenkron Generatör Kontrol Yöntemi Tasarımı Ve Uygulaması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-23) Özsoy, Eşref Emre ; Gökaşan, Metin ; 10048114 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Computer Engineering

Dünyada ve ülkemizde en hızlı büyüyen yenilenebilir enerji kaynağı olarak gösterilen rüzgar enerjisi, özellikle artan enerji ihtiyacının karşılanması için iyi bir alternatif olarak görülmektedir. Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemleri (WECS) sabit ve değişken hızlı olmak üzere iki ana grupta incelenebilir. Değişken hızlı WECS enerjinin maksimizasyonu ve moment salınımlarının minimize edilebilmesi gibi nedenlerle hızla yaygınlaşmaktadır. Çift beslemeli asenkron generatör (DFIG), statorun doğrudan şebekeye bağlanması ve nominal stator gücünün yaklaşık %25’i oranında seçilebilen rotor devresindeki güç elektroniği devresi nedeniyle, değişken hızlı WECS’de kullanılan diğer generatör topolojilerine göre yüksek verim ve düşük kurulum maliyetine sahiptir. Ayrıca, DFIG’in stator aktif (Ps) ve reaktif (Qs) gücü, rotor devresi üzerinden dört bölgede kontrol edilebilir. DFIG bu sebeple WECS’de en çok kullanılan generatör tipi olarak öne çıkmaktadır. Geleneksel yaklaşımda, DFIG kontrolüne yönelik çalışmalar arka arkaya bağlanmış iki evirici devresinin problemlerini ayrı ayrı inceleyen iki ana grupta toplanmıştır. Rotor taraf eviricisi (RSC) ve şebeke taraf eviricisi (GSC) olarak adlandırılabilecek temelde birbirine benzer iki kontrol sistemi birlikte çalışarak DFIG’in sınırlı kayma aralığında dört bölge Ps ve Qs’i kontrol eder. RSC’de rotor devresi üzerinde DFIG’in stator güç akışı kontrol edilirken, GSC’de ise DFIG rotor devresinde kayma aralığına göre değişen enerji akış yönünden bağımsız olarak DC bara kontrolü gerçeklenir. RSC’ye yönelik en yaygın çalışmalar doğrudan vektör kontrol (DVC) tabanlı yöntemler olup rotor akımlarının dq eksen takımına ayrıştırılması temellidir. Ayrıştırılmış rotor akımları, oransal-integral (PI) kontrolör ile kontrol edilerek Ps ve Qs’i ayrı ayrı değiştirirler. Bu yaklaşım DFIG kontrolü için en yaygın yöntemdir. DFIG, yüksek dereceden doğrusal olmayan dinamiklerinin yanında elektriksel parametreleri zamanla değişen bir yapıya sahip olup, bu değişim kontrol sistemi tasarımını güçleştirmektedir. Ayrıca, stator akı hesabındaki ilave band geçiren filtre tasarımı gereksinimleri ve şebeke problemlerine karşı dayanıksızlık, özellikle son yıllarda enerji üretim oranındaki payını arttıran değişken hızlı WECS’de DVC tabanlı yöntemlerin pratik kullanımını güçleştirmektedir. RSC’nin kontrolüne yönelik daha dayanıklı yapılar sunan doğrudan güç kontrolü (DPC) ve kayma kipli kontrol (SMC) yöntemleri ise karmaşıklık ve pratik kullanım güçlükleri nedeniyle günümüz WECS teknolojilerinde yaygınlaşmamışlardır. GSC’ye yönelik çalışmalarda da DVC yapıları yaygın olarak kullanılmaktadır. Şebeke gerilimi senkron hızlı döner düzlemde uygun bir eksene sabitlenerek şebeke akımları DC barayı kontrol eden aktif bileşen ile reaktif güç bileşenlerine ayrıştırılır. GSC’ye yönelik DVC tabanlı bu yöntem ile dayanıklı bir kontrol yapısının gerçeklenebilmesi için RSC’de olduğu gibi şebeke parametrelerinin bilinmesi gerekmektedir. Şebeke geriliminin açı bilgisinin en doğru şekilde belirlenmesi RSC ve GSC’de oluşturulan kontrol yapılarının dayanıklılık ve güvenilirliği açısından oldukça önemlidir. Gerilim açısını belirlemede en çok kullanılan yöntem olan phase lock loop (PLL) yöntemi, sıfır geçiş izleme ve arctanjant fonksiyonu gibi diğer yöntemlere göre şebeke problemlerine karşı daha dayanıklı bir yapıya sahiptir. Bu çalışmanın temel katkısı, WECS’de kullanılan DFIG’in kontrolüne yönelik RSC ve GSC’de elektriksel belirsizlikleri hesaba katan dayanıklı yeni bir gözlemleyici algoritması geliştirmektir. RSC ve GSC’ye yönelik kontrol sistemleri birlikte düşünüldüğünde her iki sistem de fiziksel parametre değişimlerine ve şebekede yaşanabilecek problemlere karşı duyarlıdır. Bu çalışmada, sorunun çözümü için DVC tabanlı bir kontrol yaklaşımı ile RSC ve GSC’ye yönelik aynı temel yaklaşımda parametre değişimlerine karşı dayanıklı bir kontrol yapısı önerilmiştir. Bu amaçla RSC’ye yönelik DFIG eşdeğer devresi ile birlikte, GSC’ye yönelik de şebeke eşdeğer devreleri oluşturularak dinamik denklemler yazılmıştır. Bu eşdeğer devrelerde fiziksel değişimlerden etkilenen bozucu terimler ile ölçülebilen terimler ayrıştırılarak, bozucu bileşenler birinci dereceden alçak geçiren filtre tabanlı bozucu gözlemleyicisi yardımıyla kestirilmiştir. Kestirilen bozucu terimler ileri yol (feedforward) terimi olarak kullanılmış ve bu terimle birlikte ayrıştırılmış rotor akımları hata işaretini gidermek için oransal kontrolörün yeterli olduğu gösterilmiştir. Oluşturulan kontrol sistemlerinde stator direncinin değişiminden etkilenen stator akısı açı hesabı yerine, stator gerilimi açı bilgisinden yararlanılarak stator geriliminden oryantasyonlu bir yapı oluşturulmuştur. Böylece, stator akısı açı hesabında yaşanan pratik güçlüklerin önüne geçilmiştir. Yapılan simülasyon çalışmalarında Milli Rüzgar Enerjisi Sistemleri (MILRES) projesinde tasarlanan DFIG parametreleri kullanılarak kontrol sistemi oluşturulmuştur. Simülasyon ortamında, oluşturulan birinci dereceden alçak geçiren filtre tabanlı bozucu gözlemleyicisinin, DFIG dinamik denklemleri yardımıyla oluşturulan ve fiziksel değişimlerden etkilenen bozucu terimleri doğru bir şekilde kestirdiği gösterilmiştir. Ayrıca simülasyon ortamında kritik bir bilgi olan gerilim açı bilgisine yönelik temel PLL algoritması oluşturulmuştur. Bu çalışmanın en önemli katkısı, oluşturulan kontrol sisteminin fiziksel değişimlere karşı dayanıklılığının gösterilmesinin yanında, yöntemin basit ve gerçek sistemlere uygulanabilirliğinin gösterilmesi olmuştur. Laboratuar ortamında oluşturulan deney setinde rüzgarı temsil eden sincap kafesli asenkron makina (SCIM) ticari bir sürücü ile tahrik edilerek DFIG’i istenen hızda çevirmiştir. Oluşturulan ölçüm ve güç devreleri yardımıyla RSC ve GSC’ye yönelik algoritmalar dSPACE ds1103 kontrolör ortamında gerçeklenmiştir. Yapılan deneylerde gerilim açı bilgisi ölçülen gerilimlerden yararlanılarak geleneksel PLL yapısı ile elde edilmiştir. Deney çalışmaları RSC ve GSC olarak iki ana grupta incelenebilir: RSC’ye yönelik çalışmalarda Ps ve Qs ayrıştırılmış rotor akım kontrolörleri ile geniş çalışma aralığında ayrı ayrı başarı ile kontrol edilmiştir. Bunun yanında, literatürde bir çok çalışmadaki kontrol sistemlerinde DFIG’in şebekeye yumuşak bağlantısı dikkate alınmamıştır. DFIG şebekeye bağlanmadan önce stator ve şebeke gerilimlerinin büyüklük ve faz olarak eşit olması yumuşak bağlantı için oldukça önemlidir. Bu çalışmanın diğer bir katkısı da oluşturulan senkronizasyon algoritması ile DFIG’in şebekeye yumuşak bağlantısının gerçekleştirilmesidir. GSC’ye yönelik çalışmalarda DC bara kontrolü gerçekleştirilmiş ve yüksek güçlü Ps adım testlerinde başarılı sonuçlar alınmıştır. DFIG senkron üzeri hıza çıkarılarak GSC’den de şebekeye enerji aktarımı gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışması aşağıdaki gibi düzenlenmiştir: Birinci bölümde literatür özetinden sonra, ikinci bölümde WECS’de kullanılan kontrol sistemleri kısaca özetlenmiştir. Üçüncü bölümde senkron hızlı döner düzleme geçiş için gerekli dönüşüm matrisleri ile birlikte, DFIG’in eşdeğer devresinden hareketle dinamik denklemleri verilmiştir. Dördüncü bölümde RSC ve GSC’ye yönelik bugüne kadar yapılmış önemli kontrol yapıları detaylandırılmıştır. Beşinci bölümde RSC ve GSC’ye yönelik birinci dereceden alçak geçiren filtre tabanlı bozucu gözlemleyicisi yardımıyla oluşturulan kontrol sistemi geliştirilmiştir. Altıncı bölümde ise geliştirilen kontrol sistemi simülasyon ve deney ortamında gerçeklenerek sonuçlar verilmiştir. Yedinci bölümde de sonuçlar ve gelecek yönlendirmeler sıralanmıştır.
Demiryolu Anklaşman Sistemlerinin Petri Ağları İle Tasarımı Ve Gerçeklenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-05-05) Başkocagil, Cem ; Kurtulan, Salman ; 10034642 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering

Raylı ulaşım sistemlerinde güvenliğin ve sürekliliğin sağlanması esastır. Bu anlamda tren güzergâhlarında meydana gelebilecek çakışmaların engellenmesi büyük önem taşımaktadır. Trenlerin demiryolu üzerinde güvenli bir şekilde hareket edebilmesi için anklaşman sistemleri kullanılmaktadır. Çakışma probleminin giderilmesi için anklaşman sistemlerinin etkin bir şekilde tasarlanmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Aksi takdirde anklaşman sistemlerinin tasarımında yapılacak en ufak hata bile raylı ulaşım sistemlerinin güvenliğini tehlikeye atacaktır. Anklaşman sistemlerinin etkin bir şekilde tasarlanıp gerçeklenmesi bu tezin ana konusunu oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında anklaşman sistemlerinin etkin bir şekilde tasarlanması ve gerçeklenmesi için Petri Ağları’nın kullanımı üzerinde durulmaktadır. Bunun için öncelikle Petri Ağları’nın tasarımsal amaçlı kullanımı ile ilgili bilgi altyapısı oluşturulmaktadır. Ardından Petri Ağları’nın modelleme yeteneğini arttırmak için tanımlanmış olan yay türleri ele alınmakta ve bu yay türlerinin hepsini içeren Petri Ağları’nın matematiksel olarak ifade edilebilmesi için “genelleştirilmiş durum denklemi” adı altında yeni bir durum denklemi önerisi ortaya atılmaktadır. Anklaşman sisteminin gerçeklenmesi için PLC kullanılacaktır. Dolayısıyla anklaşman sistemi için oluşturulacak Petri Ağları modelinin PLC koduna dönüştürülmesi gerekecektir. Yapılan literatür taraması sonucunda PLC koduna dönüşüm için Petri Ağları’nın sadece grafiksel özelliklerinin kullanıldığı görülmüştür. Programlamaya uygun bir altyapı sağlanabilmesi amacıyla PLC koduna dönüşüm işlemi için Petri Ağları’nın matematiksel özelliklerinin kullanılması gerekmektedir. Tezde bu amaca hizmet eden bir yöntem önerisinde bulunulmaktadır. Bu yöntem ile Petri Ağları’nın sistem matrisinden PLC koduna doğrudan dönüşüm sağlanabilmektedir. Aynı zamanda önerilen yöntem ile sistemlerde sıklıkla karşılaşılan çığ etkisinin giderilmesi de sağlanmaktadır. Bununla birlikte yöntemin hızlı ve kolay şekilde uygulanabilmesi için tez kapsamında geliştirilen yazılım tanıtılmakta ve bu yazılımın kullanımı gösterilmektedir. Bu yazılım sayesinde Petri Ağları’nın PLC koduna dönüşümü otomatik olarak gerçekleştirilebilmektedir. Bu tez çalışmasında önerilen yöntemin uygulanabilmesi için gerçek bir tren istasyonu ele alınmaktadır. Öncelikle bu tren istasyonuna ait anklaşman sistemi Petri Ağları ile modüler bir yaklaşım kullanılarak modellenmektedir. Bu amaçla anklaşman sistemi bir takım alt sistemlere bölünmekte ve bu alt sistemlerin her biri ayrı ayrı Petri Ağları ile modellenmektedir. Alt sistemlere ait her bir Petri Ağları modelinin PLC koduna dönüştürülmesi için önerilen yöntem kullanılmaktadır. Böylelikle anklaşman sisteminin Petri Ağları kullanılarak tasarlanması ve gerçeklenmesi sağlanmaktadır. Son olarak gerçeklenen anklaşman sisteminin test edilmesi amacıyla geliştirilen SCADA uygulaması üzerinde sistemin davranışı gözlemlenerek yapılan gerçekleme doğrulanmaktadır.

Gözat

Yayın Türü "Doctoral Thesis" ile FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri