FBE- Sistem Dinamiği ve Kontrol Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 90
  • Öge
    Çimento endüstrisinde harmanlama prosesinin sistem tanılaması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Gencer, Ali Suat ; Özsoy, Can ; 46143 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Bu çalışmada, bugünün teknolojisinde önemini enerji tasarrufu açısından rakamlarla ortaya koyan adaptif kontrol stratejilerine önayak olan sistem tanılama konusu ele alınmıştır. Sistem tanılama konusu tek basma oldukça geniş bir kavramdır. Konu kendi içerisinde değişik yöntemleri barındırmaktadır. Sistem tamlama konusunun farklı iki yöntemi olan en küçük kareler yöntemi ve enstrümantel değişkenler yöntemi, bu çalışmanın ana amacını teşkil etmişlerdir. Çalışma içerisinde bu iki yöntemin neler oldukları, formülasyonların nasıl elde edildikleri, karşılaştırmaları ve değişik özellikleri incelenmiştir. Bu incelemeler ve yorumlamalar Çanakkale Çimento A.Ş. den ve Nuh Çimento A.Ş. den elde edilen verilere uygulanarak ilgili çimento proseslerinin modellenmesinde kullanılmıştır. Bunlara ait bilgisayar programlan ve sonuç grafikleri yine bu çalışmada sunulmaktadır. Bu iki yöntem tek başlarına eldeki datalardan model oluşturmanın yanısıra ardışık algoritmaları kullanıldığında sürekli kontrol uygulanması gereken proseslerde, öz uyarlamak kontrol, kendinden uyarlaman kontrol gibi muhtelif adaptif kontrol stratejilerinin uygulanmalarına da imkan verirler. Yine bu çalışmada yukarıda adları geçen çimento endüstrisi ve bu alanda bilgisayar çahşamalan yardımı ile elde edilen kimyasal analizler ve bu analizlerin nasıl uygulandıktan hakkında da ayrıntılı bilgiler verilmektedir. Bütün bunların yanısıra yine bu çalışma kapsamında sistem tamlamada önemli bir yere sahip olan model geçerlileştirme konusu da incelenmektedir. Bu alanda yardımcı olan kriter ve testler hakkında formülasyonlar ve açıklamalar ilerideki bölümlerde yer almaktadır.
  • Öge
    Hızlıca Keşfeden rastgele ağaç yöntemi ile insansı robot kolu yörünge planlaması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Boyacıoğlu, Burak ; Ertuğrul, Şeniz ; 439629 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Bir robotik sistemin ya da bir otonom aracın bir konumdan bir başka konuma hangi yolu, hangi hız ve ivme profilleri ile izleyeceğinin belirlenmesi, yörünge planlama olarak tanımlanmaktadır. Yörünge planlama, robotiğin en çok çalışılan konularından biri olmakla beraber bu problem için tek, kesin ve optimum bir çözümden söz edilemez. Bu durum, küresel engellerden sakınılması gereken senaryolar için de aynen geçerlidir. Hatta problemin daha da karmaşıklaşması kaçınılmazdır. Yörünge planlama için önerilen yöntemler temel olarak belirlenimci ve rastlantısal olarak ikiye ayrılabilir. Belirlenimci yöntemler genellikle eksiksiz olmakla birlikte, planlama uzayının boyutları arttıkça hesaplama maliyetinin artmasından muzdarip olacaktır. Öte yandan, rastlantısal yöntemler tüm olası çözümleri değerlendirmez. Yörünge planlama için bulanık mantık kontrolden yapay sinir ağlarına, karınca kolonisinden genetik algoritmalara çeşitli yöntemler kullanılmış; ancak rastlantısal yöntemler arasında örnekleme tabanlı sezgisel algoritmalar sade olmaları ve hesaplama maliyetlerinin düşük olması sebebiyle kabul görmüştür. Bu yöntemlerden en yaygın olanları Olasılıksal Yol Haritası, Rastgele Potansiyel Alanlar ve Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç algoritmaları ve onların türevleridir. Başlıca örnekleme tabanlı planlama algoritmaları için eksiksizlikten söz edilemez. Yani bir çözüm olmadığı takdirde, bu yöntemler ile çözümsüzlük durumu tespit edilemeyecektir. Dolayısıyla örnekleme için ya örnek sayısı ya da örnekleme süresinin sınırlandırılması gereklidir. Öte yandan yeterince örnekleme yapıldığı takdirde, uygulanabilir bir çözüm mevcut ise bunu bulmayı vaat eder yani olasılıksal olarak eksiksizdir. Örnekleme tabanlı algoritmalar; önceden seçilecek bir ölçeve göre hangi örneklerin birbirine bağlanacağını belirlemek, başlangıç noktasından hedef noktaya hangi hız ve ivme profillerini takip ederek ulaşacağını planlamak, planlanan yol için çarpışma sınaması yapmak gibi alt fonksiyonlar ile birlikte çalışır. Bu çalışmada, 6 serbestlik dereceli ITECH İnsansı Robot'una ait kolun küresel engellerden kaçan yörünge planlamasını yapmak üzere, öncelikle, Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç yöntemi geçiş noktalarını belirlemek üzere çağrılmıştır. Planlama uzayı olarak, eklemlerin bulunduğu konfigürasyon uzayı kullanılmış olup bu sayede ters geometri ve ters kinematik hesaplarından kaçınılmıştır. Görev uzayında olan hedef noktanın da konfigürasyon uzayına aktarılması yerine, konfigürasyon uzayında oluşturulan ağacın görev uzayındaki izdüşümünün hedef noktaya yeterince yakın oluncaya dek genişlemesi istenmiştir. Bunun için, konum ve yönelim toleransları tanımlanmıştır. Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç yöntemi ile bağlanabilirlik yolu elde edildikten sonra, yerel planlayıcı alt fonksiyonu olarak her bir geçiş noktası arasına kübik yörünge eğrileri uydurulmuştur. Bunun için, manipülatörlere özgü bir çalışmadan yararlanılmıştır. Eklem konumlarının kübik eğrilerle ifade edilmesi; eklem hız profillerinin karesel, eklem ivme profillerinin ise doğrusal olması anlamına gelir. Bir başka deyişle bu yaklaşımla; konum, hız ve ivme profillerinde süreklilik sağlanmış olur. Bir sonraki aşamada, hareketin toplam zamanının maliyet fonksiyonu olarak ele alındığı kübik eğrilerin optimizasyonu yapılmış ve bu işlem gerçekleştirilirken sadece sınır koşulları değil; hız, ivme ve sarsım sınırları da dikkate alınmıştır. Optimizasyon algoritması olarak, Nelder-Mead arama yöntemi kullanılmıştır. Çalışma, yörünge süreklileştirmenin açıkça anlatılması, verilen geçiş noktaları için zaman optimizasyonu yapılması ve sarsımın sınırlandırılması açılarından önceki çalışmalardan farklılık gösterdiği için literatüre katkı niteliğindedir. Süreklileştirme işlemini takiben, yörünge üzerinde çarpışma sınamaları yapılarak sadece uç eyleyicinin değil, tüm robot kolun engellere çarpmadan bir hareket sergilemesi sağlanmıştır. Kullanılan Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç algoritması, rastgeleliğe dayalı olduğu için her çalıştırılışında farklı sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, önceden verilen sınır koşulları ve kinodinamik kısıtlar göz önünde bulundurularak elde edilen çok sayıda uygulanabilir yörüngeden yalnız biri örnek olarak sunulmuş ve hareket görselleştirilmiştir. Hareket için gerekli torklar, dinamik kararlılık ve manipülatörün kontrolü gibi dinamik hususlar bu çalışmanın merkezinde yer almamış olup sadece elde edilen yörüngenin robota nasıl beslenebileceğine bir örnek olarak, yaklaşık hesaplanmış tork denetleyicisinin kullanıldığı bir benzetim, sonuçlarıyla paylaşılmıştır. Benzetimde Coriolis etkileriyle viskoz ve dinamik sürtünmeler modellenmemiş olmasına karşın planlanan yörüngenin çok küçük bir hata ile takip edilebildiği görülmüştür. Çalışmanın devamı için öneri olarak başka optimizasyon algoritmalarının denenerek sonuçların Nelder-Mead yöntemindeki ile karşılaştırılması, çalışmada kullanılan yerel planlayıcının dinamik Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç yöntemine uyarlanması ve algoritmanın asimptotik olarak optimum olan sürümü için denenmesi sunulmaktadır. Hızlıca Keşfeden Rastgele Ağaç yaklaşımının alt fonksiyonları tek tek alınacak olursa; uzaklık ölçevi olarak geleneksel olan Öklid mesafesi yerine Mahalanobis mesafesi gibi diğer seçenekler denenebilir, kullanılan en yakın komşu algoritması yerine ise yaklaşık en yakın komşu algoritmaları kullanılarak planlayıcı hesaplama süresi kısaltılabilir. Ayrıca daha yörünge süreklileştirme aşamasına geçmeden önce, görüş hattı yaklaşımlarından yararlanılarak robotik sistemin eylemi gerçekleştirme zamanı da düşük bir hesaplama maliyeti karşılığında büyük ölçüde azaltılabilir. Çalışmada süreklileştirme için önerilen yaklaşım, Olasılıksal Yol Haritası ve Rastgele Potansiyel Alanlar gibi bağlanabilirlik yolu veren diğer algoritmalar için aymen çağrılabilir ve yöntemlere özgü olarak elde edilecek sonuçlar değerlendirilebilir. Son olarak, montaj aşamasında olan robot kolu çalışır duruma geldiğinde geliştirilen yaklaşımın deneysel olarak da test edilmesi ve elde edilecek sonuçların benzetimden elde edilenle kaşılaştırılması planlanmaktadır. Önerilen tüm yaklaşım seçenekleri kapsamlı bir çalışma ile deneysel ve benzetim sonuçlarıyla derlenebilir.
  • Öge
    Gaz, yangın algılama sistemleri ve otomatik sulu söndürme
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Yavuz, Selim Metin ; Kutlu, Kenan ; 46390 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Gaz tehlikeleri üç gruba ayrılamatkta olup gazların cinsine ve oluşturdukları tehlike çeşidine göre sınıflandırılırlar. Alevalabilir gazlar, bir kıvılcım veya alev kaynağıyla buluştukları zaman patlarlar. Zehirli gazlar, direk insan vücuduna zarar vererek ölüme sbebiyet verebilirler. Oksijenin azlığı yine insan sağlığıyla ilgili olup, fazlalığı ise cisimlerin tutuşma sıcaklığını düşürürler. Gazların algılanmasında çeşitli metotlar kullanılmakta. Kullanılan metodların saptanmasında algılanacak gazın türü önem kazanmaktadır. Günümüzde kullanılan algılayıcılar bazılarnı şöyle sıralayabiliriz; katalitikler, yarı iletkenler, termal iletkenler, elektrokimyasal piller. Genellikle gaz dedektörleri tehlikeli ortamlarda kullanıldıklarından, kendinden güvenlikli veya elektriksel güvenlik altına alınırlar. Bununla konuyla ilgili çeşitli standartlar geliştirilmiştir ve kullanılan cihazlar bu standartlara uygun olarak üretilmektedir. Yangın algılayıcılarıda, yangının türüne göre ilk belirtilerini algılayacak şekilde yapılırlar. Bunlar ısı, duman, alev algılayıcılar olabilir. Kullanılacak yerin özelliğine göre bu dedektörler arasında seçim yapılır. Algılayıcıların kullanılacakmahalde yerleşim şekilleride önem kazanmaktadır. Tek başına çalışan algılayıcılar olduğu gibi, bir merkezi birime bağlanarak komplike sistemlerde yapılmaktadır. Yangın söndürme sistemleride kendi içlerinde yine yangının çeşidine göre çeşitlenmiştir. Sulu söndürme, kuru kimyevi tozlarla söndürme, köpük, halon gazı veya karbondioksit gazı ile söndürme gibi. Sulu söndürme sistemlerinden olan sprinkler sistemi çokça kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde, kullanıldığı yerdeki boru tesisatının hidrolik hesabı ve minumum su gereksinimi önem kazanmaktadır. Uluslararsı standartlarda kurulacak şişemin yerine göre sınıflandırmalar yapılmakta ve gerekli su rezervleri bu sınıflara göre belirtilmektedir. Yine de sistemin tüm hidrolik hesapları gözden geçirilmesi gerekmektedir. Sprinkler sistemide kendi içinde kullanılacak yere göre çeşitlilik göstermektedir. Normal sistemlerde sprinklerin ucunda bir bulp bulunmakta ve ortamsıcaklığı belli bir sıcaklığın üzerine çıktığı vakitte bulp kırılarak ortama su fışkırtılır. Yangın algılayıcılar ile birlikte kullanılmakta ve algılayıcılardan gelen ihbara göre çalışan çeşitlerde bu bulp bulunmamaktaıdr. Suyun 0° de donacağı göz önüne alınarak kuru tip sprinkler tesisatlanda bulunmaktadır. Sistemde kullanılan valfler ve pompalar da sisteme özgüdür.
  • Öge
    Dört kanatlı mikro hava aracı tasarımı ve kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) İşbitirici, Abdurrahman ; Altuğ, Erdinç ; 421220 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Mikro hava araçları sabit kanatlı, döner kanatlı ve kanat çırparak uçan araçlar olmak üzere genel olarak üç başlıkta incelenebilir. Aracın boyutları küçüldükçe kanat yapısına bağlı olarak Reynolds sayısı azalmaktadır. Böylece sabit kanatlı ve döner kanatlı mikro hava araçlarının aerodinamik verimliliği azalmaktadır. Kuşların ve böceklerin dinamik yapısı, manevra kabiliyeti, sürati ve çevikliği kanat çırparak uçan mikro hava araçları üzerine yapılan araştırmaların her geçen gün artmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada, manevra kabiliyetinin daha iyi olması ve quadcopter hareketine benzer hareket etmesi sebebiyle kanat çırparak uçan dört kanatlı mikro hava aracı tasarlanmaya çalışılmıştır. Her kanat için ayrı tahrik elemanı kullanılmıştır. Eyleyici olarak dc servomotor kullanılmasına karar verilmiştir. Kanat mekanizması olarak dört çubuk mekanizması tercih edilmiştir. Dört çubuk mekanizmasının tercih edilmesinin sebebi bu işlev için gereken aktarma oranının sağlanabileceği bir mekanizma olmasıdır. Ayrıca, dört çubuk mekanizmasının diğer mekanizmalara göre üretiminin kolay olması ve sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybının daha az olması bu mekanizmanın seçiminde önemli rol oynamıştır. Bunun dışında, dört çubuk mekanizmasının ağırlığının daha hafif olacağı düşünülmüştür. Motorun dönme hareketinden kanat çırpma hareketi elde etmek için kol sarkaç mekanizması kullanılmıştır. Kanat çırpma aralığı ölü konum sentezi yapılarak belirlenmiştir. Salınım açısıyla kanadın kaldırma kuvveti doğru orantılı olduğundan salınım açısı mümkün olduğunca yüksek seçilmeye çalışılmıştır. Kanadın yukarıdan aşağıya hareketi ile aşağıdan yukarıya hareketinin süresi eşit tutulmaya çalışılmıştır. Mekanizmadaki uzuv boyutlarının birbirine oranı bağlama açısı optimizasyonu yapılarak hesaplanmıştır. Optimizasyonda kol sarkaç mekanizmasının salınım açısı ve krankın açık ölü konumdan kapalı ölü konuma geçtiği açı verilerek bağlama açısının doksan dereceye göre sapmasının minimum olması için gereken uzuv boyutları bulunmuştur. Hesaplamada biyelin uzunluğunun krankın uzunluğuna oranı değişken olarak tutulmuş ve krank, biyel ve sarkaç uzunlukları sabit uzva bağlı olarak bulunmuştur. Kanat uzunluğu belirlendikten sonra sabit uzvun uzunluğuna karar verilmiş böylece krank, biyel ve sarkaç uzunlukları hesaplanmıştır. Krank açısı verilerek konum analizi yapılmıştır. Daha sonra krank açısal hızı verilerek hız analizi yapılmıştır. İvme analizi için gerekli denklemler elde edilmiş ve krank açısal ivmesi verilerek ivme analizi yapılmıştır. Uzuvların ağırlık merkezlerinin ivmeleri, atalet kuvvetleri ve momentleri hesaplandıktan sonra dinamik kuvvet analizi yapılmıştır. Böylece kanadın kaldırma kuvvetiyle ihtiyaç duyulan tork arasındaki ilişki bulunmuştur. İhtiyaç duyulan tork değeri açıya bağlı olarak değiştiğinden, krankın bir tur dönüşü için tork değeri hesaplanmıştır. Böylece belirlenen kaldırma kuvveti için ihtiyaç duyulan maksimum tork değeri elde edilmiştir. Bu tork değerini elde edebilecek tahrik elemanı olarak uygun motor ve redüktör seçimi yapılmaya çalışılmıştır. Mikro hava aracının havalanması için gerekli olan torku sağlayabilecek uygun motor bulunamamıştır. Oldukça hafif ve güçlü bir motor seçilerek bir deney düzeneği üzerinde gerekli testlerin yapılmasına karar verilmiştir. Farklı malzemeler kullanılarak kanat mekanizması üretilmiştir. Mekanizmanın delrinden üretilmesine karar verilmiştir. Gövde üretiminde ise delrin ve kestamit kullanılmıştır. Üretim aşamasında kanat uzunluğu değiştirilmeden mekanizmanın uzuv boyutları küçültülerek aracın ağırlığı azaltılmaya çalışılmıştır. Ayrıca gövde kısmı mümkün olduğunca boşluklu yapıda üretilmiştir. Farklı malzemeler kullanılarak kanat tasarımı yapılmıştır. Kanat kısmında karbon fiber çubukla desteklenmiş naylon kullanılmasına karar verilmiştir. Mikro hava aracının kontrolü için uçuş kontrol ünitesi kullanılmıştır. Motor direk akımla sürülemeyeceğinden motor ile mikrodenetleyici arasındaki bağlantıyı sağlaması için hız kontrol ünitesi kullanılmıştır. Batarya veya güç kaynağı kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Kanatların birbirinden bağımsız hareketi incelenmiştir. Hava aracının matematiksel modeli elde edilmiştir. Sistem bilgisayar programında modellenerek simulasyonu yapılmıştır. PID kontrolcü kullanılarak kapalı çevrim kontrol yapılmıştır. Simulasyonda gaz kelebeği, yalpalama açısı, yunuslama açısı ve yönelme açısı kontrol edilmiştir. Hava haracının hareketi, aracın üç eksende dönmesine izin veren deney düzeneğinde test edilmiştir.
  • Öge
    Dizel motorlarında çift kütleli volan kullanımı ve ilk çalıştırma gürültüsüne etkilerinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Uslugil, Yasin ; Arslan, Hüseyin Ertuğrul ; 356024 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Teknolojinin gelişmesiyle birlikte uzun yıllardır kullanılan içten yanmalı motorlar da gelişmekte, son kullanıcının beklentileri de artmaktadır. Otomotiv sektörü de artan beklentilere cevap niteliğinde yeni teknolojiler sunmakta, sürücünün konforunu arttırmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda araç içerisindeki ve dışındaki gürültü ve titreşim seviyelerinin minimize edilmesi otomotiv firmalarının önem verdiği bir konu haline gelmiştir. Bir otomobilin gürültü ve titreşimine etki eden parametreler arasında motor ve aktarma organları büyük yer tutar. Dört zamanlı içten yanmalı motorlarda, silindirlerde meydana gelen periyodik patlamalar sonucu krank milinde tork salınımları ve titreşim meydana gelir. Bu salınımlar, motorda üretilen gücün artışı, azalışı oranında değişiklik gösterir. Dizel motorlarında gerek yanma prosesinin farklılığı gerekse yüksek sıkıştırma oranlarının bir sonucu olarak bu titreşimler daha yüksek genliklere sahiptir. Krank milinde meydana gelen bu hız dalgalanmaları ve titreşimin diğer aktarma organlarına iletilmesi, sürüş konforunu azaltmanın yanında parça ömürlerini azaltacak, dayanımı daha yüksek malzemelere ihtiyaç duyulmasına neden olacaktır. Bu titreşim ve hız dalgalanmalarını belli bir seviyede tutabilmek amacıyla, kinetik enerjinin depolanması prensibiyle çalışan, ataleti yüksek silindirik bir parça olan volan kullanılmaktadır. Zorlayıcı emisyon şartları ve düşük yakıt tüketimine sahip otomobiller üretme ihtiyacı, üreticileri aynı gücü ve konforu sağlayacak daha düşük atalete sahip araçlar geliştirmeye itti. Ancak verim artışı gerekliliklerinin meydana getirdiği yüksek düzensizlik ve burulma titreşimleri, şanzıman dişlilerinde yüksek genlikli titreşimlere sebep olmaktaydı. Bu doğrultuda, şanzıman ve motor bağlantısını rijit bir yapıdan elastik yapıya dönüştüren çift kütleli volanlar geliştirilmiştir. Çift kütleli volanlar konvansiyonel volanlardan farklı olarak, sahip oldukları yaylar ile motor tarafındaki düzensizlikleri büyük oranda izole etmekte, motor hareket aktarma sisteminin burulma titreşimi doğal frekansını aracın ağırlıklı olarak çalıştığı motor hızlarının dışında tutmaktadır. Bu sayede çift kütleli volanlar daha yüksek verime sahip motorların üretimine olanak sağlamış, şanzıman kaynaklı takırtı(rattle) gürültülerini ve aracın rezonans frekansında çalıştığında ortaya çıkan gümbürdeme(boom) şikayetlerini ortadan kaldırmış, sürüş konforunu arttırmıştır. Ancak burulma titreşimi doğal frekansının rölanti altı motor hızlarına çekilmesi, motor sisteminde ilk çalıştırma hareketi esnasında doğal frekansa karşılık gelen hızlarda yüksek genlikli titreşimlere sebep olmaktadır. Özellikle yüksek motor düzensizliğine sahip dizel motorlarında sistemin doğal frekansının motorun göreceli olarak yüksek tork sağladığı bölgeye denk gelmesi sonucu meydana çıkan bu titreşimler, motora ilk hareketi sağlayan marş motoru pinyon dişlisi ve birincil volan dişlisinin birbirine vurmasına ve takırtı gürültüsüne neden olmaktadır. Bu tez kapsamında, bir dizel motorda çift kütleli volanların kullanım amacından bahsedilmiş, çift kütleli volanlarda önem arz eden tasarım parametreleri incelenerek farklı tasarım şekilleri paylaşılmıştır. Ardından bir dizel motorun dinamik modeli oluşturulmuş ve bu model verilerinden faydalanarak takırtı gürültüsüne sahip bir dizel motorun volan tasarımının değiştirilmesi sonucu takırtı gürültüsünün giderildiği deneysel çalışmaya yer verilmiştir.