FBE- Sistem Dinamiği ve Kontrol Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 78
  • Öge
    Otonom araçlar ile yayalar arası iletişim için lazer tabanlı projektör bildiri sistemi geliştirilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-07-21) Çetin, Barış ; Altuğ, Erdinç ; 503171626) ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Sürücüsüz (insansız) araçlar olarak da adlandırılan otonom araçlar çeşitli kontrol algoritmaları, teknolojik donanımları ve tasarımları sayesinde özerk hareket etme kabiliyetine sahip olan araçlardır. Yakın gelecekte günlük hayatımızın birer parçası olacak otonom araçların yaygınlaşma hızı ve bu araçlar üzerinde yapılan araştırmalar, çalışmalar ve gelişmeler artarak devam etmektedir. 1950'li yıllardan günümüze kadar geçen süreçte önemli gelişmeler kat eden otonom araçlar, otonomluk kademelerine göre 5 seviye olarak değerlendirilmektedir. Otonom araçlar trafikte insan faktörünü ortadan kaldırarak önemli avantajlar elde etmiştir. Bunlardan bazıları trafik güvenliğini ve mobiliteyi artırmak; trafik sıkışıklığını, egzoz emisyonlarını ve seyahat masraflarını azaltmaktır. Bu avantajlarının yanı sıra otonom araçların hala geliştirme açık yönleri mevcuttur. Bu eksikliklerin başında otonom araçlara karşı duyulan güven eksikliği ve insanlar tarafından kabul edilmemeleri gelmektedir. Otonom araçlar her ne kadar yeterli donanıma sahip olmalarına ve hatta normal sürücülü araçlardan daha güvenli yolculuk imkanı sunmalarına rağmen oluşan bu güven eksikliğinin sebebi otonom araçların insan sürücüler gibi davranışlar sergileyememesinden kaynaklanmaktadır. Bu problemin temel kaynağı ise otonom araçlar ve yayalar arasındaki iletişim eksikliğinden doğmaktadır. Bir araç ile yayanın karşılaşması esnasında sürücüler ile yayalar arasında iletişim kurulmaktadır. Kurulan bu iletişim sayesinde yayalar araçların hamleleri hakkında bilgiye sahip olmakta ve sürücüden gelen talimatları görebilmektedir. Karşılıklı gerçekleşen kısa süreli bu müzakerede insan sürücüler ve yayalar bir karar alarak uygulamaktadır. İnsan sürücüler ile yayalar arası iletişim genel olarak el işaretleri, yüz ifadesi, göz teması ile gerçekleştiği görülmektedir. Otonom araçlar ile birlikte, kabul gören bu mevcut yaklaşımların ortadan kalkması ile otonom araçların davranışlarının yayalar tarafından anlaşılması güçleşmiştir. Bu iletişim kopukluğu kazalara sebep olabilmekte, yolların verimli kullanımını sınırlayabilmekte ve yayaların otonom araçlara karşı güven hisleri zedelenebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında otonom araçlara duyulan güven eksikliğini ortadan kaldırmak, kabul edilebilirliğini ve yaygınlaşma hızını artırmak adına otonom araçlar ile yayalar arasında iletişim bağı kuracak lazer tabanlı projektör sistemi geliştirilmiş ve prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Böylece otonom araçlar ile yayalar arasındaki iletişim faktörüne farklı bir çerçeveden bakılarak yenilikçi bir çözüm önerisi getirilmiştir. Geliştirilen lazer tabanlı projektör sistemi mekanik, elektronik, yazılım ve görüntü işleme gibi disiplinlere sahiptir. Kontrol sistemi kamera ve sensörden gelen sayısal verileri girdi olarak kabul edip işleyerek nihai çıktı olan görsel mesajların yansıtılmasını sağlar. Sistemde kullanılan USB bağlantıya sahip kamera sayesinde görüntü işleme algoritmasına anlık canlı olarak video kaynağı sağlanmaktadır. Açık kaynak OpenCV kütüphanesinin Python programlama dili kullanılarak koşulması ile görüntü işleme algoritması çalıştırılmaktadır. Böylece araç önünde bulunan yayaların insan bedeni ve insan yüz tespiti şablonlarından yararlanılarak 2 kademeli insan tespiti görüntü işleme algoritması ile gerçekleştirilmektedir. Görüntü işleme algoritmasının Arduino ile haberleşmesi Pyserial platformu ile gerçekleştirilmiş ve anlık veri akışı sağlanmıştır. Tespit edilen yayanın araca uzaklığı ise ultrasonik mesafe sensörü kullanılarak tayin edilir. Tayin edilen uzaklık, kontrol sisteminde tanımlı olan mesafe aralıklarına göre önceden belirlenmiş senaryolardan uygun mesaj içerikli olanının tetiklenmesini sağlar. Eğer araç önünde insan tespiti gerçekleştirilmez ise lazer tabanlı projektör sistemi yansıtma gerçekleştirmez. Araçtan yayaları bilgilendirici veya uyarıcı mesajların içeriği ve hangi renk lazerin aktif olacağı kontrol sisteminde tanımlanmıştır. Yaya araca tehlike arz edecek yakınlıkta bulunduğunda yani ilk 2 senaryoda kırmızı renkli lazerler yardımı ile uyarıcı mesaj içerikleri yansıtılmakta ve yayanın otonom araca yol vermesi gerektiği belirtilmektedir. Yayanın araca uygun mesafede bulunması durumunda otonom araç yayaya yol verecek şekilde hamlesini düzenlemekte ve lazer tabanlı projektör sisteminden yeşil renkli lazer ile bilgilendirici görsel mesaj yansıtılmaktadır. Bu mesaj içeriğinden yaya rahatlıkla karşıdan karşıya geçebileceğini anlayabilmektedir. Lazer tabanlı projektör sistemde önceden tanımlanmış ve kullanılan 4 adet senaryonun oluşturulması için jpeg formatında bulunan resimlerin bazı aşamalardan geçmesi gerekmektedir. Bunlardan ilki fotoğrafın vektörel formata dönüştürülmesidir. Vektörel formattaki fotoğraf GO ve G1 formatlarını içeren G-koduna dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu G-kodu lazer ışınlarının rotasını belirlemektedir. Aynı zamanda lazer ışınlarının anlamlı şekiller halinde gözün yakalayamayacağı hızlarda rotasını takip ederek görünür şekiller elde edilebilmesi için bazı atlamalar yapması gerekmektedir. Bu lazer ışınlarının atlaması G-kodunun başındaki 0 karakteri ile sağlanmakta ve lazere giden güç anlık olarak kapatılarak bir sonraki satırda tekrar açılmaktadır. Bu işlemler dizisindeki son adım ise G-kodu formatındaki verilerin Arduino kartında anlamlandırılabilmesi için hex formatına dönüştürülmesidir. Bu dönüşüm sırasında Python dilinde yazılmış bir kodlamadan yararlanılmakta ve 10'luk sayı tabanındaki veriler 16'lık sayı tabanı ile elde edilmek suretiyle Arduino senaryolar kütüphanesine gömülmüştür. İletişim çevriminin karşılıklı sağlandığı bu sistem dahilinde yeşil ve kırmızı renkli lazerler, X/Y galvo tarayıcısı, sürücü kartları, dijital analog dönüştürücü ve Op-amp entegre mikroçipleri ile güç kaynağı başlıcaları olmak üzere çeşitli donanımlar kullanılmıştır. Bu donanımların kontrolünde Arduino sürücü kartından, Python programlama dilinden ve OpenCV açık kaynak kütüphanesinden yararlanılmıştır. Sistem elektronik tasarımında Fritzing, mekanik tasarımında Solidworks platformları kullanılmıştır. Sistemin çalışma mantığı; lazer ışınlarının sürücü kartları tarafından kontrol edilen galvo motorları ucundaki iki eksende belirli limitler dahilinde dönen aynalar üzerine düşürülüp yansıması sonucu projeksiyon alanında anlamlı görsellerin oluşturulması ve bu görsellerin yayalar tarafından yorumlanmasına dayanmaktadır. Bu interaktif iletişimin iki yönü yaya ve araç arasındaki bilgi aktarımı ile gerçekleşmektedir. Görüntü işleme algoritması ve mesafe sensörü ile insandan araca, araç önünde bir yaya olduğu bilgisi ve ne kadar uzaklıkta olduğu bilgisi aktarılmaktadır. Görsel mesajlar sayesinde araçtan insana aktarılan bilgi ise aracın bir sonraki hamlesi ve yayanın hangi tutumu sergilemesi gerektiği bilgisidir. Sonuç olarak tez çalışması kapsamında güvenli trafik ortamının oluşturulması ve otonom araçların güvenilebilirliği ve kabul edilebilirliğini arttırılması adına otonom araçlar ile yayalar arasında iletişim ve etkileşim kurulmasına yönelik bilimsel çalışmalar sürdürülmüş. Otonom araçlarda, normal sürücüler ile yayalar arasındaki iletişim bağlarının yerini alacak nitelikteki lazer tabanlı projektör sistemi üzerinde çalışılmıştır. Ayrıca uygulanabilirliği yüksek ve geliştirmeye açık prototip sistem laboratuvar ortamında elde edilmiştir.
  • Öge
    Pnömatik bir sistemin nonlineer modellenmesi ve model öngörülü kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-05-21) Öz, Barış ; Kural, Ayhan ; 503101613 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada İ.T.Ü Makina Fakültesi Sistem Dinamiği ve Kontrol Laboratuvarı'nda bulunan elektropnömatik deney düzeneği esas olarak alınmıştır. Deney düzeneği, çubuksuz, düşük sürtünmeli, üzerindeki arabaya bağlı hassas bir silindir, 5/3 yollu oransal valf, lineer cetvel, analog basınç ölçerler, tez kapsamında tasarlanan ana dağıtım kartı, güç kaynakları ve data toplama kartı ve ekipmanından oluşmaktadır. 5/3 yollu oransal valfin sisteme entegre edilmesi ile birlikte pnömatik sistem modeli, silindir odacıklarındaki basınç değişimlerini tanımlayan ve piston hareketini tanımlayan toplam tek girişli-üç çıkışlı bir model olarak kurulmuştur. Sitemde bulunan valf, silindirler, yük, sürtünme kuvvetleri ve bağlantı boruları ayrı ayrı modellenmiş, nihai olarak bu modeller üç durum denkleminde toplanmıştır. Sisteme giriş sinyali verilerek elde edilen çıkışlar MATLAB programının Sistem Tanılama eklentisinde irdelenmiş, en iyi sonucu veren sistem tanılama objesi bulunarak sistem iki girişli tek çıkışlı olarak tasarlanmıştır. Kestirilen sistem parametreleri, sistem matrisleri, kısıtlar, referans sinyali gibi değerler LabView programında belirli panellere girilerek model öngörülü kontrolör oluşturulmuş, farklı kontrol ve tahmin ufuklarına göre ve çıkış hatası simetrik ağırlık matrisi ve kontrol genliği simetrik ağırlık matrislerinin farklı değerlerine göre simüle edilmiştir. Çıkıştaki simülasyon eğrileri incelenmiş, bu eğrilere göre farklı değerler altındaki çalışmanın analizi yapılmıştır. Gerçek sistemde yapılacak uygulama için gerekli olabilecek Simulink diyagramları ve LabView blok diyagramları çizilmiştir. Sonuç olarak sistemin hangi değerlerde en iyi cevabı verdiği ve ilerideki çalışmalarda hangi yöntemlerin kullanılabileceği tartışılmıştır.
  • Öge
    Süt sağım robotu tasarım ve imalatı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-16) Özüduruk, Hulusi ; Bayraktaroğlu, Zeki Yağız ; 503101604 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu tezde otomatik süt sağımı yapabilen robot kolun tasarım ve üretimi ele alınmıştır. Tasarım aşaması kendi içinde alt gruplara ayrılmaktadır. Mekanik ve elektronik tasarım alt konularının tamamlanmasının ardından üretim süreci tamamlanacak ve ölçüm cihazının montajı yapılarak deneysel olarak elde edilen veriler incelecektir.Otomatik süt sağım robotu, süt sağım işlemini herhangi bir personel gerektirmeden ve manuel süt sağım makinalarına göre daha hızlı bir şekilde yapabilmektedir. Bu noktada hayvanları zorlayarak sağım noktalarına götürülürken oluşan sıkıntılar da ortadan kalkmış olacaktır.Otomatik süt sağım robotları maliyetlerinden dolayı genellikle büyük çaplı çiftliklerde (en az 40-50 adet sağılan inek bulunan) kullanılmaktadır.Sağım işlemi süreci ineklerin alıştırılarak kafes yapısına girmesi ile başlamaktadır. İneğin kafese girmesinin ardından kamera ile ineğin meme ucu konumlarının tespiti yapılacaktır. Bu işlemin ardından robotik kol süt sağım pompasını alarak kamera tarafından belirlenen koordinatlara götürerek sağım işlemini başlatacaktır. Sağım işleminin bitimin ardından sağım pompasını ilk konumuna götürecektir. Süt sağım robotunu temelde mekanik ve elektronik aksam olarak iki kısımda inceleyebiliriz. Mekanik aksamda; gövde konstrüksiyonu, rulmanlar, cıvatalar ve diğer mekanik bağlama elemanları, elektronik aksamda; enkoderler, motorlar, motor sürücüleri, gömülü bilgisayar ve kamera bulunmaktadır. Ayrıca yine CANbus haberleşmesi ve bilgisayar programı bu bölümde bulunmaktadır.Mekanik tasarım ve üretim, Robkon Robotik ve Otomasyon firması tarafından yapılmıştır. Bu bölümde motor, redüktör ve enkoderlerin seçimi bu bölümde yapılmıştır. Motor ve redüktörlerin seçiminde öncelikli olarak motor tipi fırçasız dc motor olarak belirlenmiştir. Motorların ve redüktörlerin tork değeri mekanik tasarım aşamında eklemlerin tork analizi sonucunda ortaya çıkmıştır. Motorların ve redüktörün seçiminin ardından bu seçime uygun enkoder ve motor sürücüsü seçimi yapılmıştır.Elektronik tasarım motor sürücülerinin ve gömülü bilgisayar bileşenlerinin seçimi ve haberleşme programını içermektedir. Motor sürücüleri ile gömülü bilgisayarın haberleşmesi için kullanılacak protokol seçiminde en önemli nokta, sürücülerden alınacak olan referansların aynı anda örneklenmesinin gerekliliğidir. Senkron örnekleme için ise CANopen protokolü kullanılmıştır. Ortaya çıkması muhtemel problemlerin tasarım aşamasında giderilmesi için tasarım süreci uzun tutulmuş ve birçok problemin bu aşamada çözümü üretilmiştir. Üretim sürecinde karşılaşılan bazı problemlere ise bu süreçlerde müdahale edilebilmiştir.Sistem tasarıma uygun olarak üretilmiş ve montajı yapılmıştır. Mekanik ve elektronik akşamlar tasarım aşamasındaki kriterlere uygun bulunmuş ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    İnsansı robotlar için modüler yapay omurga tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-05-26) Yurtsever, Ekim ; Ertuğrul, Şeniz ; 503121606 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Yirminci yüzyılın son çeyreğinde insana benzeyen ve insan gibi hareket edebilen robotlar geliştirilmeye başlanmıştır. Gelecekte insansı robotların sanayi ve servis sektörlerinde, okul öncesi ve özel durumları bulunan çocukların eğitiminde ve birçok başka alanda toplum hayatına gireceği çeşitli araştırmacılar tarafından savunulmaktadır. İnsansı robotlar en basit hali le yürüme için iki bacak ve iş yapma için iki kol kullanan mekanik yapılardır. Yürüme ve iş yapma işlevleri geleneksel olarak açık seri kinematik zincirler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Seri açık kinematik zincirlerin ileri ve ters kinematik çözümlemelerinin kolay elde edilebilmesi kontrol uygulamalarında sıklıkla kullanılmasına yol açmıştır. İnsansı robotlarda kullanılan mekanik tasarımlar bu sebep ile seri açık kinematik zincirlerin bir araya getirilmesi ile ortaya çıkmıştır. Ancak, çok serbestlik dereceli insansı robotlarda yukarıda bahsedilen geleneksel mekanik çözümler, robot hareketlerinin süreksiz ve insansı olmayan bir biçimde eylemlenmesine sebep olmaktadır. Bu çalışmada, sürekli ve insansı hareketler elde edebilmek için uzuvların hatta gövdenin birbirine göre bağıl hareket edebilen modüler yapılardan oluşması gerektiği öngörülmektedir. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Sistem Dinamiği ve Kontrol Programında Yüksek Lisans tezi olarak hazırlanan bu çalışmada insansı bir robotta kullanılmak üzere modüler yapay bir omurga geliştirilmiştir. Amaç sürekli ve insansı bir hareketi mümkün olan en az sayıda motorla elde etmektir. Tez kapsamında dört adet gövde tasarımı yapılmıştır. İlk üç tasarımın iyileştirilmesi ile elde edilen nihai tasarımın istenilen hareket işlevlerini yerine getirdiği gözlemlenmiştir. Geliştirilen Omurga birbirine modüler bir şekilde eklenen paralel mekanizmalardan oluşturulmuştur. Bu amaç için özgün bir paralel mekanizma modülü geliştirilmiştir. Geliştirilen konsept tasarım, yapılan benzetimlerde insan gövde hareketlerini gerçeğe çok yakın bir biçimde taklit edebilmiştir. Yeni geliştirilen sistem sürekli hareket sağlamasının yanı sıra motor tahriki kesildiğinde konumunu koruyacak mekanik kararlılığı da sağlamaktadır. Yapılan sonlu elemanlar ve dinamik analizler sonucu nihai boyutlandırma ve malzeme seçimi gerçekleştirilmiştir ve tasarım çalışması son bulmuştur. Bu tez kapsamında yapay omurganın tasarım süreci ile ilgili çalışılmıştır. İlerleyen yıllarda devam eden proje doğrultusunda prototip üretilecek ve kontrol uygulamaları gerçekleştirilecektir.
  • Öge
    Vibro-acoustic analysis of a refrigerator freezer cabinet coupled with the air duct
    (Institute of Science And Technology, 2014-05-30) Çelikkan, Onur ; Erol, Haluk ; 503071622 ; System Dynamics and Control ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    In this thesis, vibroacoustic interaction between the structure and cavity inside the freezer cabinet was investigated. For this purpose, a set of numerical and experimental analyses were performed. In numerical analyses, the acoustic characteristic of the freezer cavity was solved and then the mixed finite element method was implemented to analyze the coupled behavior of the cavity with air duct by using Acoustic Fluid-Structure Interaction (AFSI) technique. In experimental analyses, acoustic modal analysis of the freezer cavity and structural modal analysis of the air duct was performed for the validation process. A good agreement was obtained among the results. Thus also the accuracy of the numerical model was confirmed. The validated models were used for the design optimization. For solving the noise generation mechanism inside the freezer cabinet primarily the noise generated by the freezer fan unit was measured in normal working condition of the refrigerator and the resonance frequencies were obtained. This information was compared with the normal modes of the air duct thereby the overlapping frequencies were identified. In order to reduce the interaction between the source and the structure, some design modifications were applied to the air duct. So the structural borne noise which is radiated from the air duct into the freezer cavity was reduced.