FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/72
Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.

Gözat

Başlık ile FBE- Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    3-boyutlu Robot Simülasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Adalı, Şerif ; Sönmez, Coşkun ; Kontrol ve Bilgisayar Mühendisliği ; Control and Computer Engineering
    Bu tezde, Mitsubishi firması tarafından geliştirilmiş Movemaster EX robotu için 3-boyutlu robot simülasyon’u geliştirilmiştir. Modellemenin en iyi şekilde yapılabilmesi için yaygın olarak kullanılan OPENGL kullanılmıştır .Proje bünyesinde Movemaster EX robot komutlarını çalıştıran bir derleyiciyi bulundurmaktadır.
  • Öge
    4 Kutuplu Karma Elektromıknatısın Modellenmesi Ve Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 10.02.2014) Ertuğrul, Hasan Fatih ; Ergenç, Ali Fuat ; 10026851 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Bu tez çalışmasında, 4-kutuplu manyetik yastığın planar doğrusal motorla birleştirilmesi ile elde edilen çok eksende hareket ve taşıma yeteneğine sahip bir sistemin yastıklama modelli çıkartılmış ve kontrol algoritmaları geliştirilmiştir. Bu tezde yapılan çalışmalar TÜBİTAK tarafından desteklenen bir proje kapsamında yapılmaktadır. Projenin 3 yılda tamamlanması öngörülmektedir. Projenin ilk yılında, 4 – kutuplu karma elektromıknatıs ve doğrusal motorlardan oluşan esnek bir taşıma sistemine ilişkin deneysel prototip kurulmuştur. 4 – kutuplu karma elektromıknatıs ile havada yastıklama ve doğrusal motor yapısı ile yatay tahrik mekanizmasının oluşturulması amaçlanmıştır. Sistemin havada yastıklama analitik modeli manyetik eşdeğer devre temelli yöntemle bulunmuştur. Analitik modelin doğruluğunu göstermek için, analitik model sonuçları sonlu elemanlar analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar analizi ANSYS Maxwell-3D yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sistemin doğrusallaştırılmış transfer fonksiyonu ve durum uzayı modeli denklemleri çıkartılmıştır. Karma elektromıknatıs yapısı gereği doğrusal olmayan bir karakteristiğe sahiptir ve kontrol edilebilirlik noktasında kararsızlık göstermektedir. Sistemin çalıştırılabilmesi için karma elektromıknatısın çok eksende aktif kontrolü gereklidir. Bu amaçla, karma elektromıknatısın çok eksende kontrolü için, gerilim beslemeli durum ele alınarak sistem dinamiği, dönüşüm matrisleri kullanılarak bağımsız eksen takımlarına ayrılmış ve denetleyici tasarımları her bir eksen takımı için yapılmıştır. Denetleyici tasarımında karma elektromıknatısın doğrusallaştırılmış modeli kullanılarak hava aralığı kontrol (I-PD kontrol, bozucu gözlemci tabanlı durum geri beslemeli kontrol) yapılarıyla çözülürken ve giriş gücü kontrolünü (sıfır güç kontrolü, yarı sıfır güç kontrolü) temel alan iki kontrol algoritması önerilmiş ve deneysel olarak irdelenmiştir. Deneysel ve benzetim sonuçları önerilen kontrol algoritmalarının etkinliği başarılı bir biçimde göstermiştir.
  • Öge
    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. 
  • Öge
    Ağlarda Dinamik İletim Hızı İle Duraksız Akış Emülasyonu Ve İletim Hızının Optimal Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Şahin, Mehmet ; Gören, Leyla ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Günümüzde çoklu ortam (multimedia-video ve/veya ses) verilerinin ağ üzerinden iletiminin popüler hale gelmesiyle duraksız akış uygulamalarında servis kalitesi daha da önemli hale gelmiştir. Çoklu ortam servislerinin sağlanmasında yüksek bant genişliği gereksinimi limitli ağ kaynaklarının en etkin şekilde kullanımını önemli bir iş haline getirmiştir. Duraksız akış uygulamalarında veri sunucudan gönderilirken aynı zamanda istemcide tamponlanarak görüntülenmektedir. Bu tez çalışmasında minimum bant genişliği tahsisatı ve maksimum istemci tampon kullanımını sağlamak için iletim hızının optimal kontrolü önerilmiştir, her istemci için sabit bir bant genişliği atanması yerine, sunucu her bir istemci için tampon kullanımı ve tüketim hızına göre iletim hızını güncellemektedir. İletim hızının optimal kontrolü için Lineer Karesel Referans İzleyici, P, PI ve PID Kontrolör tasarımları yapılmış ve bir emülatör üzerinde gerçeklenmiştir.
  • Öge
    Aktif Süspansiyon Sistemlerinde Hata Tespiti Ve Analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 05.01.2011) Türkdoğru, Nadiye Gülkan ; Gökaşan, Metin ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Bu çalışmada, farklı kontrol yöntemleri kullanılarak kullanılarak yarı aktif süspansiyon sistemi kontrolü yapılmıştır. Uygulanan kontrol yöntemleri Hsonsuz, LQR ve bulanık mantık yöntemidir. Belirtilen bu kontroller yapılırken 2-serbestlik derecesine sahip çeyrek taşıt modeli kullanılmıştır. Yapılan kontroller sonucu elde edilen değerler pasif süspansiyon sisteminden elde edilen değerler ile karşılaştırılmıştır. Genel olarak araç gövdesi üzerinde meydana gelen ivme değişimi üzerinde durulmuştur. Bunun yanında teker yükü ve süspansiyon grafiklerinin de karşılaştırmaları verilmiştir. Sistemin kontrolünün sağlanmasının ardından hata tespiti yapılmıştır. Hata tespiti yapılırken yine bulanık mantık kontrolü yapılmış ve gözlemciler kullanılmıştır. Gözlemcilerden beklenen sisteme yerleştirilmiş olan sensör hatalarını tespit etmeleri ve sisteme bildirmeleridir. Günümüzde yurtdışında birçok lüks araçta standart olarak sunulan aktif süspansiyon sisteminin pasif sisteme göre avantajları bu tez çalışmasında anlatılmış ve günümüz teknolojisinde aktif süspansiyon sisteminin öneminin gözlemlenmesi sağlanmıştır.
  • Öge
    Altı Bacaklı Robotik Platformun Modellenmesi, Kontrolü Ve Gerçek Zamanlı Sistem Uygulaması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 22.01.2010) Karaca, Cüneyt ; Söylemez, Mehmet Turan ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Bu çalışmada, hareket benzetim platformu olarak tasarlanan altı bacaklı bir paralel manipülatörün modellenmesi, kontrolü ve gerçek zamanlı sistem uygulaması ele alınmıştır. Tasarlanan sistem hareketli üst platform, sabit alt platform ve bu iki platformu birbirine bağlayan, dönel hareket kabiliyeti ile uzunluğu değişebilen, altı bacaktan oluşur. Altı serbestlik derecesinde, ASELSAN A.Ş. MGEO bünyesinde, tasarlanan hareket benzetim platformuna hareket profili olarak tank hareket profili uygulanmış ve tanklarda yaygın olarak kullanılan stabilize alın aynasının test kriterleri oluşturulmuştur. Hareket profili, APG parkuru üzerindeki tankın hareket verisinden elde edilmiştir. Tank kulesi iki serbestlik derecesine sahiptir. Bu nedenle, hareket benzetim platformunun yan-sapma ve yükseliş-yunuslama eksenlerindeki hareketi, tank hareketinin benzetiminde yeterli olacaktır. Tasarlanan hareket benzetim platformu, hızlı prototipleme (rapid prototyping) ve çevrimsel donanım benzetimi (hardware-in-the-loop) test uygulamaları için örnek teşkil eder. Alın aynasının stabilizasyon performansını ölçebilmek için otokolimatör ve sayısal kontrolöre sahip bir test sistemi tasarlanmıştır. Hareket benzetim platformu kontrol ve stabilize alın aynası test yazılımı kullanıcı arayüzleri tasarım gerekliliklerine göre geliştirilmiştir. Üst platform hareket eksenleri üzerindeki ivmeölçerlerden toplanan veriler incelenerek, tasarlanan sistem ASELSAN MGEO Tasarım Kalite Bölümü tarafından doğrulanmıştır.
  • Öge
    An intelligent overtaking assistant for autonomous racing cars
    ( 2020-07) Armağan, Ersin ; Kumbasar, Tufan ; Department of Control and Automation Engineering
    Nowadays, advanced driver assistance systems are becoming more popular since they are being used more and more in commercial vehicles. Interest in advanced driver assistance systems is growing because they prevent car accidents and improve driving comfort. As a solution, computational/artificial intelligence applications have been employed in the literature to design advanced driver assistance systems. Control systems such as PID controllers, fuzzy logic based controllers are also widely used for advanced driver assistance systems. Recently, the usage of fuzzy logic based control systems in the control of advanced driver assistance systems and autonomous driving systems has also increased significantly. Fuzzy logic based systems are preferred in many research areas because it is capable to imitate expert behavior even in complex systems. For example, fuzzy logic based control systems are effectively implemented especially decision-making applications, system modeling and control applications.
  • Öge
    Anklaşman sistemlerinin hatada güvenli bir PLC ile gerçeklenmesi
    (İstanbul Teknik Üniversitesi, 2013) Dincel, Emre ; Kurtulan,Salman ; 332868 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Anabilim Dalı
    İnsanlar demiryolu, havayolu, denizyolu ve karayolu gibi birçok seçeneğe sahip olmalarına rağmen, ülkemizde karayolu taşımacılığı hem yolcular için hem de lojistik sektörü için daha fazla tercih edilen bir ulaşım çeşididir. Ancak, bununla birlikte demiryolu taşımacılığının arttırılması yönünde gösterilen çabalar da demiryolları için bir revizyon gereksinimini doğurmuştur. Demiryollarında hem güvenli hem de hızlı bir ulaşımın sağlanması adına sinyalizasyon sistemlerinin yeniden yapılandırılması olmazsa olmazlardandır. Özellikle de insan odaklı hatalardan kaynaklanan can ve mal kayıplarının çokça yaşandığı demiryollarında sinyalizasyon sistemleri için önerilecek olan otomatik çözümler, bu kayıpların önüne geçmek için atılacak olan adımlardan biridir. Bu amaçla oluşturulan temel sistemler anklaşman sistemleri olarak adlandırılırlar. Anklaşman sistemleri, demiryolu ulaşımın güvenli olarak sağlanması için oluşturulmuş olan sinyalizasyon sistemlerinde karar verici mekanizma olarak kullanılan yapılardır. Bu sistemler kendilerine trafik kumanda merkezi tarafından gönderilen komutların, saha ekipmanlarından (makaslar, ray devreleri, sinyaller vb.) alınan bilgilerin de değerlendirilmesiyle birlikte, uygun olup olmadığını denetleyen, uygun komutları sahaya göndererek trenin en uygun güzergaha yönlendirilmesi, gerektiğinde durdurulması, tekrar hareket ettirilmesi gibi eylemleri gerçekleştiren, uygun olmayan komutları ise reddederek trafik kumanda merkezini bu durum hakkında bilgilendiren bir yapıya sahiptirler. Tüm bu eylemler için gerekli olan makas konum ayarlamaları, sinyal bildirim ayarlamaları, güzergah kilitleme vb. işlemler de tasarlanan anklaşman sistemi tarafından yürütülmektedir. Bu yönüyle anklaşman sistemleri, trafik kumanda merkezi ve saha arasındaki güvenli köprü olarak adlandırılabilir.Anklaşman sistemleri ilk zamanlarda mekanik olarak tasarlanmakta iken gelişen teknoloji ile birlikte elektronik kartlar bu amaçla kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde ise programlanabilir lojik kontrolörlerin (PLC) bu amacı gerçeklemek üzere kullanımları yaygınlaşmaya başlamıştır. PLC tabanlı anklaşman sistemlerinin tasarımları için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Özellikle bu tür kumanda sistemlerinin ayrık olay sistem yaklaşımına uygun olmasından dolayı petri ağları modeli, otomat modeli gibi ayrık olay tasarım metotları rahatlıkla uygulanabilmektedir
  • Öge
    Anlık Doğrusallaştırılmış Sistemlerde Bulanık Model Tabanlı Öngörülü Kontrol
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 30.06.2010) Esmerdağ, Alparslan ; Eksin, İbrahim ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Bu çalışmada, doğrusal olmayan bir sistemin anlık doğrusal modelleri elde edilmiş; elde edilen doğrusal modellerin kontrol edilmesiyle sistem kontrolü amaçlanmıştır. Doğrusal modeller elde edilirken sistemin bulanık modeli kullanılmıştır. Daha sonra bu modellere uygun model tabanlı öngörülü kontrol metodu uygulanmış ve sistemin her bir örnekleme anında elde edilen modelinin kontrol edilmesiyle sistem kontrolü sağlanmıştır. Model tabanlı öngörülü kontrol uygulanırken kontrol parametrelerinin sistem cevabı üzerinde etkisi gözlenmiş ve en iyi parametreler çıkarılmıştır. Bu yöntemin yanısıra, sistemin belirli bir giriş için verdiği basamak yanıtı kullanılarak bir model elde edilmiştir. Sistemin sadece kısıtlı bir aralık için davranışını temsil edebilen bu model benzer şekilde model öngörülü kontrol ile kontrol edilmiş ve sonrasında bu iki yöntem karşılaştırılarak anlık doğrusallaştırma sonucunda uygulanan kontrol uygulamasının, sistem cevabı ve hatası göz önünde bulundurulduğunda daha iyi performans gösterdiği anlaşılmıştır. Bir tank sisteminin modeli ile yapılan benzetim çalışmalarıyla bu iki yöntemin performansları ölçülmüştür.
  • Öge
    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.
  • Öge
    Application of multi-objective optimization criteria in inverse optimal control of nonlinear systems
    (Institute of Science and Technology, 2020-07) Akoum, Mohamad ; Günel Öke, Gülay ; 638065 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
    This thesis is based on applying multiobjective optimization algorithms on inverse optimal control with the aim to obtain a controller that would satisfy the requirements of the application set by the controller designer, and present a deeper look at how choosing parameters of inverse optimal control would affect the overall behavior of the system.
  • Öge
    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.
  • Öge
    Bir Arıza İzleme Ve Takip Sistemi Gerçeklemesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Hasdemir, İ. Tolga ; Kurtulan, Salman ; Kontrol ve Bilgisayar Mühendisliği ; Control and Computer Engineering
    Bu çalışmada, PC tabanlı bir arıza izleme ve bildirim sistemi tanıtılmaktadır. Oyak-Renault fabrikası, kaporta Megane hattına uygulanan sistem üç bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde Scada, softplc ve veri tabanı uygulamalarının çalıştığı iki adet PC mevcuttur. Bunun yanında, PC’lerin birinde gerektiğinde çeşitli iletişim araçlarını kullanarak yetkilileri fabrikada oluşan olaylarla ilgili olarak bilgilendiren bir yazılım da kullanılmıştır. İkinci bölüm üretim hattının kontrolünü yapan PLC’lerden veri toplamak için kullanılan bir PLC’den ibarettir. Son bölüm “saha PLC’leri” adı verilen ve üretim hattının kontrolünü yapan altı adet PLC’den oluşur. Sistemin bileşenlerinin haberleştirilmesinde Modbus protokolü kullanılmıştır. Geliştirilen sistemde üretim hattında meydana gelen bir arıza bakım personeline bildirilmekte, ayrıca yazılan bir Sql programı ile bu bilgiler MS Access veri tabanına kaydedilmektedir. Veri tabanındaki bilgiler ile oluşan arızalara yönelik istatistiksel büyüklükler hesaplanmakta ve bunların yerel ağ üzerinden diğer kullanıcılarla paylaşılası sağlanmaktadır.
  • Öge
    Asenkron Makinanın Kontrolünde Optimum Pı Tasarımı Ve Bulanık-pı İle Karşılaştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Özkan, Devrim ; Gökaşan, Metin ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Bu çalışmada asenkron makinanın kontrolü için kullanılan PI kontrolörlerin, kontrolör katsayılarının bulunması için bir sayısal optimizasyon yöntemi kullanılmış ve makinanın değişik çalışma koşulları için elde edilen sonuçlar gözlemlenmiştir. Çalışmanın ikinici aşamasını bulanık kontrolörler oluşturmaktadır. Bilindiği üzere bulanık kontrol geride bıraktığımız on yıl içerisinde giderek daha sık kullanılan, anlaşılması ve uygulanması oldukça kolay bir yöntem olarak kontrol ve otomasyon alanındaki yerini sağlamlaştırmıştır. Çalışmanın son aşamasında asenkron makinada kullanılan PI kontrolörlerden birinin yerine bir bulanık-PI kontrolör yerleştirilmiş ve bu koşullarda elde edilen sonuçlar gözlemlenmiştir.
  • Öge
    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.
  • Öge
    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.
  • Öge
    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.
  • Öge
    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.
  • Öge
    Ataletsel Seyrüsefer Sistemi Geliştirilmesi Ve Hava Aracı Çarpışma Önleme Uygulamalarında Kullanımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-09-02) Hasanzade, Mehmet ; Ergenç, Ali Fuat ; 10123870 ; Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği ; Control and Otomation Engineering
    Ülkemizde ve dünyada insansız hava araçlarının kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Sadece insansız hava aracı kullanımı değil, kullanıldığı alanlar da artış göstermektedir. Bu da insansız hava aracı marketini daha cezbedici kılmaktadır. Bu artış sonucu dünyada bir çok insansız hava aracı şirketi kurulmuş ve bazıları bu araçları seri üretim şeklinde üreterek ihtacat yapabilmektedirler. Dünyadaki bu ekonomik büyümenin bir yansıması olarak dünyadaki insansız hava aracının sayısı da gün geçtikçe artmaktadır. Bu talebin büyüklüğüne bakılarak, 20 yıl sonra meydana gelecek insansız hava aracı çarpışmaları ve trafikleri otoriteleri bu konu ile ilgili çalışmaya sevketmiştir. Bununla beraber uygulama alanlarının artması ve daha da detaylanması nedeniyle belirli özellikleri ve otonom uçuşu gerçekleştirebilen insansız hava araçları artık yetersiz kalmaktadır. Günümüzde genel olarak DJI, Pixhawk, ardupilot gibi markaların araçları veya otopilotları kullanılmaktadır. Bazıları açık kaynak kodlu olsalar bile kod içerisinde değişiklik yapmak veya farklı bir donanım entegre etmek oldukça zor. Bunun haricinde piyasada baskın olup market değeri de en yüksek olan DJI firmasının ürünleri tamamiyle kapalı kutu şekilde satılmaktadır. Otonom uçui, rota takibi, havada asılı kalma ve video çekme, canlı yayın yapma gibi temel isterleri yapabilmelerine ragmen, genişleyen sektörde endüstrinin istekleri, artık insansız hava aracının sadece canlı yayın yapması için değil, harici eklenecek donanımlar ile beraber çalışabilirliği veya başka sistemlerle entegre çalışabilirliği gibi problemleri ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle piyasada ciddi bir şekilde müşteri isteğine göre configure edilebilen otopilot sistemleri ihtiyacı doğmuştur. Diğer yandan insansız hava aracı trafiğine bile yol açacak kadar büyüyen bu sektör ve sivil havacılığın da benzer bir şekilde büyüdüğü iki sektör ile karşı karşıyayız. Sivil havacılığın artan trafiği ve çarpışma önleme sistemlerinin yetersiz kalması gibi durumlara çözümler aranmaktadır. Yapılan çalışmalar sonucu [1] insansız hava aracı sahası ile sivil havacılık sahasının birleştirilmesi ve bu birleştirmelerin nasıl yapılması gerektiği konusu ortaya çıkmıştır. Bunun üzerine bir çok üniversite, bu konu üzerine çalışmalar yapmış ve yayınlar ortaya çıkmıştır. Genel olarak problem ise elbette eski teknolojinin hüküm sürdüğü sivil havacılıkta kullanılan ürünlerin, insansız hava araçlarına entegrasyonu imkansızdır. Doğal olarak tüm hava araçlarının kontrolü için tek bir iletişim ağı hepsini kapsayacak şekilde kurulması amaçlanmıştır. Tüm bu hava araçlarının gözlemlenmesi aynı anda yapılabilmeli ki tehlike durumlarında gerekli müdahaleler ve tedbirler önceden veya o an alınabilsin. Bu tezde iki farklı problemin çözümü önerilmiştir. Önerilerin ilki bahsedilen müşteri odaklı insansız hava aracının tasarlanmasıdır. İnsansız hava aracı tasarımındaki en önemli modüllerden biri de INS-AHRS sistemidir. İstanbul Teknik Üniversitesi Kontrol ve Aviyonik Laboratuvarında yapılan bu çalışma öncesinde, otopilot kontrolcü tasarımı çalışmaları yapılmış ve system oturtulmuştur. Yapılan uçuşlarda piyasadaki pahalı sistemler kullanılmaktaydı. Fakat sistemden sisteme farklılıklar göstermesi gereken bu ürünler, platform değişikliklerinde sıkıntılara yol açabiliyordu. Buna örnek vermek gerekirse sabit kanatlı insansız hava aracında sıkıntısız uçabilirken, multi-copter platformunda sapma açısında uçuş anında düzensizlikler ortaya çıkıyordu. Bunun nedeni ise alınan üründe sapma açısı sadee GPS verilerinden elde ediliyor olmasıydı. Hareketli platformun her zaman bir sapma açısı olacağından sabit kanatlı sistemlerde çalışması gayet normaldi. Fakat multi-copter platformunda havada asılı kaldığı zamanlarda sapma açısında bir hız vektörü olmadığından GPS hesaplayamıyor ve bu yüzden salınımlara neden oluyordu. Bu gibi problemlerin çözümü ve tamamiyle yerli, dışarıda çalışabilen, istenilen tüm platformlara tasarım değişiklikleriyle entegre edilebilecek bir INS-AHRS tasarımı yapılmaya çalışılmıştır. Bu tasarım yapılırken literatürde yapılan çalışmalar referans alınmış, ve filtreleme tekniklerinden navigasyon koordinat sistemlerine kadar çalışmalar yapılmıştır. Sensor çıkışlarının gürültülerini bastırmak için alçak geçiren filtrelerden geçirildikten sonra gerekli dönüşümler yapılarak filter seviyesine kadar getirilmiştir. Filtre kısmında iki farklı filter testi yapılmıştır. Biri tamamlayıcı filter ve diğeri kalman filtresidir. Bu filtrelerin her bir INS-AHRS üzerinde testleri yapılmış ve nihai olarak AHRS’de tamamlayıcı filter, INS’de ise kalman filtresinin kullanımı kararlaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar İstanbul Teknik Üniversitesi Stadyumunda ve İstanbul Teknik Üniversitesi Havacılık Araştırma Merkezinde test edilmiştir. Yapılan testler 6 aydan fazla sürmesine ragmen nihai sonuca ulaşılabilmiştir. Bu süre zarfında tecrübe edilen en önemli nokta ise gerçek hayatta karşılaşılan problemler ile simulasyon ortamının farklı olmasıdır. Gerçek hayatta en küçük problemde bile aracınız yere çakılabilir ve her çakılmada 200-1000 TL zarar alabilirsiniz. Test yaptığımız süre içerisinde bizden kaynaklı olmayan, fakat üretim hatası olan pervanelerin kopması nedeni ile de kırımlar yaşanmıştır. Bu nedenle sistemin argesinin yapılması pahalıya mal olmuştur. Yapılan test sonuçlarının videoları çekilmiş ve sosyal mecralarda paylaşılmıştır. Bir diğer problem ise insansız hava araçlarının sivil hava sahasına entegrasonudur. Bu entegrasyonun yapılması için gereken teknolojik gelişmeler ve algoritmik çalışmalar gerekmektedir. Önerilen sistemde araç bazlı ve uçuş bazlı haberleşme verileri belirlenip, hangi sistemler üzerinden bu haberleşmenin gereçekleşmesi gerektiği gösterilmiştir. Daha sonra tüm bu sistemler hem hava araçlarında, yer istasyonlarında ve hava trafik kontrolcülerinde olacağından tüm haberleşme ortak bir platform için toplanmış oldu. Bu nedenle uçuş kontrollerinin yapılması daha da kolaylaşacaktır. Bununla beraber çarpışma önleme sistemi için günümüzde kullanılan 2B system değil, zamanın da içine dahil olduğu 4B istem önerilmiştir. Bu algoritmaının adı RRT-Star olup, olasılıksal yaklaşarak çarpışmadan kaçmayı hedefler. Bu kaçışı hedeflerken de en optimal yolu bulmaya çalışır ve o yoldan rotasına devam eder. Olasılıksal yaklaşımların savunduğu argüman sonsuz sayıda örnek sayısında bulunacak yol limitte en optimal yola doğru gider. Bu nedenle olasılıksal çözüm bulma, deterministic yöntemlere göre çok daha hızlı olmaktadır. Fakat algoritmada optimale ne kadar yaklaşmak istenirse o kadar örnekleme sayısını arttırmak gerekmektedir. Bu artış daha çok araştırma yapması ve sistemin uzun zaman boyunca rota üretmesi demektir. Buradaki dengeyi iyi tutturarak hem uygun yolu bulmaya ve en uygun kısa sürede bulmayı amaçlanması istenmektedir. Sistemin testi için donanımla benzetim çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu tezde donanım benzetimi öncesi otopilot şeması verilmiş, buna bağlı test düzeneklerinin sistemi gösterilmiştir. Simulasyon olarak XPLANE programı kullanılmış ve programdan gelen sensor verilerine göre donanım sistemi uçurmaya çalışmıştır. Daha sonra çarpışma önleme algoritmasının entegrasyonu ile system testleri gerçekeştirilmiş ve sonuçları paylaşılmıştır. Nihai olarak bu tez, insansız hava aracı sektöründeki günümüzde ve gelecekte meydana gelecek problemleri öngörüp bunlara çözüm bulmak amaçlanmıştır. INS-AHRS tasarımları gerçekleştirilip, gerçek ortamda dışarıda testleri gerçekleştirilmiştir. Çarpışma önleme algoritması üzerine çalışmalar yapılarak da bu sistemin entegrasyonu yapılmış ve donanımsal benzetim ile testleri gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    Automated lane change decision making for autonomous vehicles using machine learning techniques
    (Graduate School Of Science Engineering And Technology, 2020) Nasırı, Mehdi ; Günel Öke, Gülay ; 638083 ; Department of Control and Automation Engineering
    Autonomous cars play a significant role in the future of transportation. Due to the progress in Artificial Intelligence, it is anticipated that future smart cars and trucks will be driverless, accident avoiding, and efficient. They eliminate human driving errors and supply safe travel by reducing reaction time lag and safe lane change. To reach these goals, automakers have invested in the research areas regarding the current challenges to reach the expected results. Following the recent advancement in machine-learning algorithms, it is expected that driver-less cars will appear in the market within the next two decades. Self-driving cars received considerable attention during the past ten years. The concurrency of this attention with the rise of deep learning and deep reinforcement learning algorithms is not a coincidence. Deep learning algorithms found their path into the autonomous vehicle applications first by applying convolutional neural networks (CNN) to image classifications. The obtained promising results have motivated researchers in the area of the autonomous vehicles to utilize deep neural networks in the perception layer of the advanced driver-assistance systems (ADAS). The perception layer in ADAS is responsible for detecting and classifying actors surrounding the ego vehicle, e.g., cars, pedestrians, and cyclists. After creating a bird-eye-view (BEV) mapping of the environment, the sensor fusion layer identifies and tracks the other actors in the scene. Then, a decision-making algorithm produces high-level actions - e.g., ChangeLane, Accelerate, or Stop - to minimize a pre-defined cost function, usually to avoid collisions and achieve a goal location as soon as possible. Trivially, after producing optimal high-level actions, lower-level controllers generate the desired throttle and steering angle to follow the given commands. This thesis investigates autonomous lane-change by utilizing different methods such as Q-table, reinforcement learning, and neural network. The autonomous lane change is one of the crucial parts of ADAS's decision-making center, especially while driving on highways. Currently, the autonomous vehicles, that actively drive in cities cannot perform safe and reliable lane changes without relying on the human driver. Most of the companies utilize the Finite State Machine approaches to generate heuristic decisions based on the driving situation. However, these techniques may not generalize enough to capture different driving situations affected by the environment, road, and traffic conditions. Recently, Reinforcement Learning algorithms have shown promising results in producing discrete actions by observing discrete and continuous environments. Thus, we have decided to apply these algorithms to tactical decision making in highway driving tasks for self-driving cars. To this end, we have simulated the grid-world of the car on PyGame environment with four number of lanes and three different actions such as turning left, turning right, and stay on the lane. Finally, we compared the results of different methods and came up with different future work scenarios to see the feasible impact.