Elektrik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 438
-
ÖgeInvestigation of timbral qualities of guitar using wavelet analysis(Institute of Science and Technology, 2020)This study presents a practical and accurate technique using the power of wavelet analysis for investigating timbral qualities of classical guitars. Work includes complete work frame from the experimental procedure through capturing the data with piezoelectric film sensors, which have not been widely applied for this type of application, to the analysis of captured information. Aim is to present a study for more objective evaluation of guitars that is suitable for performing by the different parties of the field; from instrument makers and designers to the quality control engineers and end users. It is believed that with the right improvements and modifications, system presented in this thesis can be used for detailed cataloging of different guitars and their timbral characteristics, which in turn can be used in range of areas such as music information retrieval, guitar research and development and probably even for genuity testing of the guitars. Structure of this study as follows: first understanding the concept that is being investigated, timbre is explored after the introduction. Properties of timbre and the studies that discovered these properties are reviewed. In the following chapter, wavelet theory, which is the backbone and most important aspect of this study is explained in a level that provides intuitive grasping of the concept, because the area is vast and ever improving. Then subject of the study that is guitar is presented through the studies of guitar analysis literature. Then, naturally comes the chapter that the experimental setup and procedure is explained as well as performed analysis and its results are presented with their interpretation and comments. Finally, conclusion of the study with a discussion is given. Experiments was performed in the main studio of Istanbul Technical University/Center for Advance Studies in Music. A mass produced guitar that is described as a learning guitar by its production company and a luthier-made guitar were used. Procedure is done while a guitar player holding the guitar in a conventional playing position and plucking the strings with a pluck. A minor diatonic scale with addition of A minor chord at the end, both in open position and 5th position is played. Choice of the played scale was rather arbitrary whereas the choice of playing the scale in two position on the fingerboard is made to observe the effect of excitation epicenter on the finger board. Piezofilm sensors was used because of their wide frequency range, near-flat frequency response and low mass. Analysis were performed in MATLAB environment using Wavelet Toolbox. First Continuous Wavelet Transform is applied. Continuous Wavelet Transform is a highly computation heavy method for general applicability and the resolution of the results can be far more detailed than necessary for some applications in the area. For this reason, Wavelet Packet Transform is performed to present a more computationally inexpensive solution that provides adequate detail. Results show detailed presentation of harmonic and non-harmonic partials as well as time envelopes of them in a resolution that cannot be obtainable using Short Time Fourier Transform. Resolution of the results allow for objective analysis on the timbre of a guitar as well as making comparison between the timbral properties of the two guitars.
-
ÖgeFlexible load management in active distribution system(Institute of Science and Technology, 2020)Power networks have been developing since they appeared, and this development has accelerated because of developed technology. Along with the changing living conditions, the amount of electricity consumed in the networks has increased regularly every year. On the other hand, industrialization has caused the more big-amount loads to be added to the network, especially industrialization has been a major factor in the increase of electricity demand of developing countries such as southeast Asia and in this direction, their increase in electricity generation capacities or towards them to the import of electricity. As a result of these changes and developments in the networks, the power systems have grown over time and interconnected or wide area synchronous networks have emerged. Sometimes these networks have emerged as sub-networks of a national network, and sometimes by connecting the national networks of different countries. Interconnected networks were created in order to meet the consumption in the network more comfortably, especially in networks where power plants and load weights are distant, in order to carry the generated power to other regions more easily. Moreover, another reason for the emergence of these networks was to increase network stability, security, and reliability. In fact, some international interconnected grids were also helped to improve the operating standards and monitoring mechanisms of some of the countries they include, since the main principle of these networks is that they are fully synchronous in some factors such as frequency. As a result of the synchronous drift that would occur for any reason in the existing sub-networks of the interconnected network, the sub-network is disconnected and immediately separated from the interconnected network. Failure of disconnection or late separation of the network that has synchronous slippage may drag the entire network to a collapse. In addition to the increase in electricity consumption, the nature of the network and type of elements such as load and generators have changed in recent years. Moreover, the inclusion of renewable and distribution generators, which are producing on a small scale, the fact that some loads enter and exit to the network rapidly, and the emergence of a fact like electricity market, in spite of the benefits they add to the network, can be caused some problems if not properly managed. For instance, there are some issues that should be managed well in the electricity market such as taking the offers for the next day and make the necessary preparations by making the day ahead load forecast very carefully. Furthermore, some power plants refrain from bidding for economic reasons, or they may prefer to stay out of the market by placing higher bids, so that the control authority must impose necessary preventive practices in this regard in order to avoid generation deficiencies. It is very important to schedule a planned maintenance in power plants, also small generation sources should be evaluated and planned very well. Even if the market conditions of the day before have been well evaluated, it is inevitable that some problems in the network will still be experienced. These problems may be encountered when the generation and consumption capacity balance is on the border, or when the reserves do not meet the total consumption. The balance of generation and consumption should always be equal in the network, that is, generation or consumption should not be less or more than one another, so the network operator tries to keep the frequency and voltage values in the network within the acceptable range by observing the balance between generation and consumption at any time. In case of severe disturbances in the network, there is a loss of generation generally, which starts to change the frequency and voltage value in the network. In this case, the network operator needs to drop the excess load to ensure balance, this operation is called Load Shedding (LS). Load shedding is generally divided into Under-Frequency Load Shedding (UFLS) and Under-Voltage Load Shedding (UVLS). The difference between these methods is the load shedding is performed by observing the frequency value in one and the load shedding done by observing the voltage value in the other. Conventional methods are available for both load shedding, these conventional methods often attempt to balance the network by removing the load in predetermined steps. These methods are generally decentralized, that is, they do not provide a specific solution for every situation, but they go towards reducing the load in certain buses and at certain levels. Of course, this situation can sometimes lead to under-shedding or an over-shedding of the desired amount, which in turn causes the network to collapse. In addition to the amount of load to be thrown, the time to apply the load shedding is also very important. If the operation is not carried out in time, the network goes to the collapse again and the load to be thrown is not important anymore. The buses where the load shedding is to be applied is another important aspect so that when conventional load shedding methods cannot produce a solution to the situation, they apply the load shedding process at the previously determined buses. In developing power networks, developing new methods for load shedding is at the forefront of experts for a long time. Almost all of the newly developed methods are centralized and they have the ability to generate solutions by observing all the buses in their own responsibility areas and collecting data, evaluating the status of the network in case of problems by using the communication infrastructures. When the grid condition is evaluated and processed with the help of computers, the amount of load, time and place to be thrown can be selected and applied more accurately. These methods proposed in recent years due to increase in the amount of data, limited response time, and most importantly, to achieve the best answer are generally developed with supporting of optimization algorithms. The performance and usability of optimization algorithms in power systems can be clearly seen in other studies topics such as protection systems. In this thesis, flexible load management optimization by using load shedding and optimal reconfiguration in active distribution power networks were studied. Hence, in the first chapter of this thesis, the development, structure, basic concepts, network values which were taken from different countries, and consumption data with real data were shown and compared. Furthermore, information and evaluations about previous studies and the purpose of the thesis were included in this chapter. In the second chapter, voltage stability, voltage collapse, load shedding definition, and classifications were discussed. In the third chapter, the amount, location and timing of load shedding, load shedding, and power flow formulations were discussed. Also, the definition of various optimization algorithms like Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), and Binary Particle Swarm Optimization (BPSO) were discussed. Finally, an explanation about Optimal Distribution Network Reconfiguration (ODNR), also explanation and formulation of voltage stability index which was used in the second study case are also available. In the fourth chapter, for the first study case, simulation and results of the applied method were given. At this stage, after evaluating a 69-bus and 33-bus IEEE distribution test system under normal conditions, the system was self-healing with optimal switching with the help of the BPSO optimization algorithm, and the results were shared. Then, the BPSO optimal switching and load shedding through the power flow process were performed together, and the results were given for each evaluated in three cases. A novel method was proposed in the second study case. In this study case, in the 33-bus IEEE distribution test system, a smart grid was considered. load management was carried out with controllable loads in smart homes by load shedding with the help of the PSO optimization algorithm. The results of this newly proposed method were given for two different analysis cases. In the last chapter, conclusions and recommendations regarding both study cases of the thesis were presented in the fifth chapter.
-
ÖgeVeri işleme prosedürleri ve hatalar(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1984-06)
-
ÖgeHibrit elektrikli bir kamyon için bulanık mantık tabanlı enerji yönetim sistemi algoritmalarının geliştirilmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-06-12)Gelişen dünyamızda otomotiv sektörü endüstriyel, ekonomik ve ulaşım sistemleri bakımından büyük önem taşımaktadır. İnsanlar ihtiyaç duydukları hareketliliği otomotiv sektörü sayesinde sağlarken, sektör de her geçen gün gelişmektedir. Günümüzde kullanılan araçların çok büyük bir kısmı içten yanmalı motora sahip, fosil yakıt tüketen araçlardır ve sayıları her geçen gün artmaktadır. Yandığında çevreye zararlı atıklar salgılayan fosil yakıtların kullanımının bu kadar artmasının sonucu olarak, çevre kirliliği kabul edilemeyecek derecelere yükselmiştir. Otomotiv sektörünün çevre kirliliğine olan etkilerinin geri dönülmez bir düzeye ulaşmakta olduğunu fark eden pek çok devlet konuyla ilgili önlem almaya başlamıştır. Bu amaçla ülkeler, emisyon sevilerini düşürmek için yeni yasalar çıkarmıştır. Çıkartılan bu yasalar pek çok otomotiv üreticisini alternatif enerjili araçlar üretmeye zorlamıştır. Çünkü içten yanmalı motorun yapısı giderek zorlaşan emisyon standartlarını sağlamaya uygun değildir. Alternatif enerjili araç çalışmaları; elektrikli araçlar, yakıt hücreli araçlar ve hibrit araçlar üzerinde yoğunlaşmaktadır. Henüz gelişme aşamasında olan bu araç yapılarının her birinin ayrı avantaj ve dezavantajları mevcuttur. Ancak tüm alternatif enerjili araçların dezavantajlarının ilk sıralarında, uygun enerjinin üretimi ve depolanması sorunu gelmektedir. Örneğin hidrojen yakıt hücreli araçlarda yakıtın elde edilmesi ve uygun istasyonlarda satılması büyük bir sorunken, elektrikli araçlarda elektrik enerjisinin depolanması büyük bir sorun teşkil etmektedir. Elektrikli araçlar ve içten yanmalı araçlar arasında bir geçiş bölgesinde olan hibrit araçlar, günümüzde oldukça popüler bir alternatif enerjili araç türüdür. Generatör seti sayesinde elektrik enerjisinin depolanması sorununa alternatif bir çözüm üretilirken, elektrik enerjisi ile alınan mesafelerde de sıfıremisyon değerine sahip olunmaktadır. Hibrit araçlarda kullanılan düşük verimli içten yanmalı motor nedeniyle, aracın enerji yönetim sisteminin doğru bir şekilde tasarlanması oldukça önemlidir. Başta içten yanmalı motor olmak üzere, tüm sistem komponentlerini en yüksek verim bölgesinde uyumlu bir şekilde çalıştırmak, tüm enerji yönetim sistemlerinin esas amacıdır. Literatürde hibrit araçların kontrolü için pek çok farklı yöntem mevcuttur. Bu yöntemler çevrimiçi ve çevrimdışı yöntemler olmak üzere ikiye ayrılır. Çevrimdışı yöntemler, yüksek işlem yoğunluğu nedeniyle gerçek zamanlı çalışması zor olan ancak optimum çözüme en çok yaklaşan uygulamalardır. Doğrusal programlama, dinamik programlama, genetik algoritma ve parçacık sürüsü optimizasyonu yöntemleri en çok kullanılan çevrimdışı yöntemlerdir. Bu yöntemler sıklıkla çevrimiçi yöntemlerin başarı oranını ölçmek için kullanılır. Çevrimiçi yöntemler ise araç üzerinde gerçek zamanlı çalışabilen yöntemlerdir. Bu yöntem kendi içinde kural tabanlı kontrol ve optimizasyon tabanlı kontrol olarak ikiye ayrılır. Kural tabanlı algoritmalar, önceden tanımlanmış kural setlerine bağlı olarak çalışan kontrol yöntemleridir. Uygulama ve gerçek zamanlı çalışma kolaylığı nedeniyle sıkça tercih edilirler. Kural tabanlı algoritmalar kendi içlerinde deterministik kural tabanlı algoritmalar ve bulanık mantık tabanlı algoritmalar olmak üzere ikiye ayrılır. Aralarındaki temel fark deterministik yöntemlerkesin sınırlara sahipken, bulanık tabanlı yöntemlerin daha esnek geçişlere sahip olmasıdır. Optimizasyon tabanlı yöntemler ise global optimizasyon problemlerini yerel optimizasyon problemlerinin arka arkaya çözülmesi şeklinde indirgeyerek, çevrimdışı yöntemlerde görülen yüksek yoğunluklu işlem yükünü hafifleterek sistemin gerçek zamanlı olarak çalışabilmesini sağlar. En çok tercih edilen optimizasyon tabanlı yöntemler; eşdeğer tüketim azaltma stratejisi, model kestirimci kontrol ve yapay sinir ağlarıdır. Tez kapsamında ISUZU NPR10 Long model şarj edilebilir seri hibrit bir kamyon için enerji yönetim sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen araç çöp kamyonu olarak kullanılacaktır. Konvansiyonel araçtan hibrit sisteme geçilirken öncelikle aracın çalışma şekli incelenmiş ve komponentlerin gereksinimleri belirlenmiştir. Bu amaçla öncelikle konvansiyonel bir araç üzerinde yol testleri yapılmış ve aracın enerji tüketim, güç isteri, günlük alınan yol gibi veriler toplanmıştır. Ardından veriler yorumlanarak araç için uygun komponentler seçilmiş ve konvansiyonel aracın, elekrikli araca dönüşümü tamamlanmıştır. Sonraki aşama ise aracın enerji yönetim metodunun belirlenmesidir. Bu amaçla metodunun belirlenmesi için literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Uygulama kolaylığı ve gerçek zamanlı çalışılabilirlik durumları göz önünde bulundurulduğunda, kural tabanlı yöntemlerin seçimi uygun olarak görülmüştür. Geliştirilen ilk EMS deterministik kural tabanlı bir kontrolcüdür. Burada araç üzerindeki komponentlerin verim haritaları göz önünde bulundurularak temel bir enerji yönetim sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen ilk kontrolcü, aracın kullanım amacı ve çalışma koşullarından bağımsız olarak tasarlanmıştır. Geliştirilen ikinci kontrolcü ise bulanık mantık tabanlı bir kontrolcüdür. Deterministik kontrolcünün fonksiyonlarından olan araç çalışma modu ve generatör seti hızı belirleme işlemleri, geliştirilen yeni kontrolcüde bulanık mantık tabanlı kontrolcüler tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu fonksiyonların bulanık mantık kontrolcüler tarafından yaptırılmasındaki temel amaç, araç performansı ve yakıt tüketimini doğrudan etkileyen bu fonksiyonların daha yüksek doğruluk oranında gerçekleştirilmesini sağlamaktır. Deterministik kural tabanlı kontrolcüde modların ve hız geçişlerinin kesin sınırlar ile belirlenmesi ve doğrudan tasarımcı tecrübesine bağlı olması, bazı durumlarda sistemin nistepeten düşük verim seviyelerinde çalışmasına neden olabilmektedir. Bulanık mantık tabanlı kontrolcüye geçiş ile bu durumun önlenmesi hedeflenmiştir. Geliştirilen ikinci kontrolcünün bir diğer özelliği, aracın kullanım amacı göz önünde bulundurularak tasarlanmış olmasıdır. Çöp kamyonları, çalışma koşulları gereği sabit rotalı araçlar sınıfındadır. Bu araçlar gün içinde belirli rotaları belirli saatlerde tamamlarlar. Bu nedenle aracın enerji tüketiminin öngörülmesi nispeten kolaydır. Geliştirilen aracın tasarım hedeflerinden biri çöp toplama alanı olan yerleşim bölgerinde sıfır emisyona sahip olması ve gürültü seviyesinin azaltılmasıdır. Bu tasarım hedeflerinin gerçekleştirilebilmesi için aracın yerleşim bölgelerinde elektrikli modda çalıştırılması gerekmektedir. Belirtilen bu işlemlerin gerçekleştirilebilmesi bulanık mantık tabanlı kontrolcüye, çevrimdışı çalışan bir kısım eklenmiştir. Algoritmanın bu kısmının ilk olarak; araç rotası, sürüş saati ve sürücü bilgilerini kullanarak hafızasından eski enerji tüketim bilgisini okur. Ardından araçta yakıt deposunda ve bataryada depolanan toplam enerjiyi kontrol ederek rotanın tamamlanması için yeterli enerjiye sahip olunup olunmadığı bilgisini sürücü ile paylaşır. Ardından aracın elektrikli modda çalışılacak alana gelene kadar bataryasında yeterli enerji miktarını depolaması için bir referans SOC sinyali oluşturur. Oluşturulan bu sinyal ardından çevrimiçi çalışan kontrolcüye giriş sinyali olarak aktarılır. Çevrimiçi kontrolcünün bulanık mantık araç çalışma modu seçimi kontrolcüsü tarafından kullanılan bu sinyal, aracın elektrikli çalışma alanına gelene kadar yeterli enerjiyi depolamak için hangi çalışma modunda çalışması gerektiğini belirler. Kullanılan bulanık mantık kontrolcüler sayesinde kontrolcü tasarımcısının, aracın doğrusal olmayan yapısı gereği göz önünde bulunduramadığı pek çok durumda daha esnek bir karar mekanizmasına sahip olması sağlanır. Tez kapsamında gerçekleştirilen iki farklı enerji yönetim sistemikontrolcüsünün modellenmesi açıklanacak ve performans sonuçları elde edilerek karşılaştırılacaktır. Tezin birinci bölümünde konvansiyonel araçların neden olduğu çevre kirliliği ve buna karşı devletlerin aldığı önlemler, geliştirilen alternatif enerjili araçlar ve bunların türlerinden bahsedilmektedir. Tezin ikinci bölümünde; konvansiyonel bir çöp kamyonuna yapılan yol testlerinden, seri hibrit NPR 10 Long kamyonun temel özelliklerinden ve aracın TruckMaker ortamında modellenmesi ele alınmaktadır. Tezin üçüncü bölümünde ise, hibrit araçlarda kullanılan enerji yönetim sistemleri hakkında literatür taraması geniş kapsamlı olarak ele alınarak incelenmektedir. Tezin dördüncü bölümünde, geliştirilen deterministik kural tabanlı enerji yönetim sistemi ve bulanık mantık tabanlı enerji yönetim sistemi hakkında ayrıntılı bilgiler ve modellemeler açıklanmaktadır. Tezin beşinci bölümünde ise geliştirilen iki EMS kontrolcüsünden elde edilenperformans sonuçlarının karşılaştırılması ve değerlendirilmesi verilmektedir.
-
ÖgeElektrikli araç tahrik sistemlerinde kullanılan SMSM'ninminimum kayıp kontrolü(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019-06-13)Elektrikli araç tahrik sistemlerinde kullanılan elektrik motoru tipleri incelendiğinde, sürekli mıknatıslı senkron motorlar, geniş sabit güç hız aralığı, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek verimlilik sebebiyle tercih sebebidir. Bu çalışmada elektrikli araç tahrik sistemlerinde kullanılan sürekli mıknatıslı senkron motorların (SMSM) minimum kayıp kontrolü üzerine çalışılmıştır. Yapılan çalışmada ilk olarak, hibrit ve tam elektrikli araçların tahrik sistemlerinin yapısı incelenmiştir. Elektrikli araçlarda kullanılan elektrik motoru tipleri ve enerji depolama sistemleri ele alınarak, çalışmada kullanılması planlanan gömülü sürekli mıknatıslı (GSM) senkron motorunun matematiksel modeli verilmiştir. Daha sonra yaygın elektrik motoru kontrolünde yaygın olarak kullanılan doğrudan moment kontrolü ve alan yönlendirmeli kontrol (AYK) yöntemleri incelenmiştir. GSM motorların verimini ve güç yoğunluğunu artırmada önemli bir yöntem olan amper başına maksimum moment (ABMM) yöntemleri detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca SMSM'nin sabit güç bölgesi kontrolü için kullanılan alan zayıflatma yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. Kontrol yöntemlerinin incelenmesi sonrasında prototip GSM motordan ve elektrikli araçtan beklenen performans kriterleri ortaya konulmuş, ABMM ve alan zayıflatma yöntemleri için kontrolcü tasarımları yapılmıştır. Tasarlanan kontrolcülerin benzetim modelleri oluşturularak, prototip GSM motorun matematiksel modeli ile birlikte benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. GSM motorun sabit moment bölgesi performansı, ABMM kontrolcüleri ile ve ABMM kontrolcüsü olmadan gerçekleştirilmiş, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Alan zayıflatma kontrolcüsünün benzetim çalışmaları ile GSM motorun anma koşulları altında alan zayıflatma yöntemi ile ulaşabileceği maksimum hız tesbit edilerek, motorun sabit moment ve sabit güç bölgesi karakteristiği ortaya koyulmuştur. Sonraki aşamada tasarlanan kontrolcünün üzerinde çalışacağı motor sürücüsünün ve prototip motorun gerçeklenmesinden bahsedilmiştir. Motor sürücüsünün genel tasarım diyagramı verilerek, kontrolcü yazılımının oluşturulma aşamaları verilmiştir. Tasarlanan kontrolcünün akış diyagramı verilmiş, yazılımı C dilinde otomotiv seviyesi bir mikrodenetleyici için yazılmıştır. Tasarlanan kontrolcü, elektrikli aracı simüle etmek için tasarlanan bir deney düzeneğinde testlere tabi tutulmuştur. Farklı yükleme koşulları altında ABMM ve alan zayıflatma kontrolcülerinin performansı incelenmiştir. Deneysel çalışmaların tamamlanmasından sonra elde edilen deney ve benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan deney ve benzetim çalışmalarında, ABMM kontrolcüsünün amper başına elde edilen momenti artırdığı gözlenmiştir. Çalışma kapsamında tasarlanan kontrolcüde sürekli mıknatıs akısının sıcaklığa bağlı değişimi göz önünde bulundurulmamış, yalnızca eksen endüktanslarının doyumu dikkate alınmıştır. Gelecekte, ABMM kontrolcüsünün sıcaklık gibi değişken çalışma koşulları altında iyi performans verebilmesini sağlayan kontrolcü tasarımları üzerine çalışılması düşünülmektedir.