Sistem Dinamiği ve Kontrol Yüksek Lisans Programı
Ders Listesi
Zorunlu Dersler
Dynamical Systems Modeling and Simulation
Seminer
Uzmanlık Alan Dersi
Engineering Mathematics
Mekanik Sistemlerin Bilgisayarla Kontrolu
Modern Control Engineering
Seminer
Uzmanlık Alan Dersi
Engineering Mathematics
Seçmeli Dersler
Intelligent Systems and Soft Computing
Adaptive Control Applications
Advanced Systems Dynamics & Control
Nonlinear Analysis & Control Methods
Ayrık Kontrol Sistemlerinin Tasarımı
Gerçek Zamanda Kontrol
Mekanik Sistemler Dinamiği
Robot Mekaniği
Data Acquisition and Signal Processing
Elektromekanik Sistemler
Random Vibrations
Çok Değişkenli Kontrol Kuramı
Gürültü ve Titreşim Kontrolu
Industrial Applications of Fuzzy Logic
Kendi Kendini Ayarlayan Regülatörler
Sistem Tanıma
Optimizasyon Yöntemleri
Robust Control Systems
Endüstriyel Otomasyon Sistemleri
Artificial Neural Networks for System Identification and Control
Makina Dinamiğinde Seçilmiş Konular
Mühendislik Akustiği
Modal Testing
Uzay Aracları Kontrol Sistemleri
Uçuş Kontrol Sistemleri
Modeling and Control of Robots
Akışkan Güç Servomekanizmaları
İleri Mekanik Titreşimler
Vehicle Control Systems
Ders İçerikleri
Dynamical Systems Modeling and Simulation (Dinamik Sistemlerin Modelleme ve Simülasyonu)
Sistem tanımı, Sürekli ve ayrık zamanlı sistemlerin durum-uzay modellerinin ele edilmesi ve simulasyonu. Sistem tanıma, Matlab uygulamarı
Seminer
Seminerler; öğretim elemanları, çağrılı konuşmacılar ve derse kayıtlı öğrenciler tarafından verilir. Öğrenci Sunumları, tez çalışmaları kapsamında da olabilir.
Uzmanlık Alan Dersi
Danışmanın yönetimindeki tez seviyesinde olan tüm yüksek lisans öğrencilerinin çalışma konularının ve bu konulardaki yeni gelişmelerin değerlendirilmesi.
Engineering Mathematics ( Mühendislik Matematiği)
Matrisler ve lineer denklemler. Özdeğer problemleri. Adi diferansiyel denklemler. Kısmi diferansiyel denklemler. Karakteristikler Yöntemi.
Mekanik Sistemlerin Bilgisayarla Kontrolu
Mikroişlemciler ve ana elemanları, Sayı sistemleri, Mantıksal kapılar ve ikili devreler, İşlemsel Kuvvetlendiriciler, Sayıcılar ve Bölücüler, Analog-Dijital ve Dijital-Analog çeviriciler, Algılayıcılar ve Transducerlar, Paralel ve Seri Veri iletimi
Modern Control Engineering (Modern Kontrol Mühendisliği )
Durum- uzay modellerine giriş.Transfer fonksiyonu, durum-uzay modeli ilişkisi. Gözlenebilirlik ve kontrol edilebilirlik kavramları. Kök yerleştirme. Durum geri beslemesi ile çıkış geri beslemesi karlılaştırması. Gözleyici tasarımı. Lyapunov kararlılık kriteri. Durum- uzaya dayanan optimum kontrol. Model indirgeme.
Intelligent Systems and Soft Computing (Akıllı Sistemler ve Esnek Hesaplamalar)
Akıllı sistemler ve soft-computing e giriş.Optimizasyon, modelleme ve kontrol uygulamalarına genel bir bakış. Yapay sinir ağlarına (YSA) giriş. Geriye yayılma öğrenme kuralı, bulanık küme teorisi, bulanık çıkartım yöntemleri, bulanık kontrol, uyarlanabilir sinirsel-bulanık çıkartım sistemi (USBÇS), genetik algoritmalar.
Adaptive Control Applications (Uyarlamalı Kontrol Uygulamaları )
Adaptif kontrole giriş. Doğrusal olmayan kendinden salınımlı sistemler. Adaptif modelleme ve kontrol(Adaptive model kontrol ve adaptif ters kontrol). Kendi kendini ayarlama. İklimlendirmede öğrenen sistem uygulamaları. Tasarım örnekleri.
Advanced Systems Dynamics & Control (İleri Sistem Dinamiği ve Kontrol)
Kontrol temelleri tekrarı. Kompanzatör/ kontrolör tasarımında frekans cevabı kullanımı. Kompanzatör/ kontrolör tasarımında köklerin geometrik yeri kullanımı. Tasarımda bilgisayarlı simulasyon teknikleri. Frekans domeninde seri ve geri beslemeli kompanzatör tasarımı. Köklerin geometrik yeri ile seri ve geri beslemeli kompanzatör tasarımı. Durum uzay modelleme ve bilgisayar destekli tasarımda kullanılması.
Nonlinear Analysis & Control Methods (Doğrusal Olmayan Analiz ve Kontrol Yöntemleri )
Doğrusal olmayan sistemlere giriş. Doğrusal olmama türleri.Doğrusal olmayan sistemlerin davranışı, analiz ve simulasyon yöntemleri. Tanımlama fonkiyonları ve limit çevrim analizi. İleri düzey aç-kapa kontrol çalışması. Yüzen kontrol. Doğrusal olmayan PI kontrol. Doyma etkileri ve integral windup-antiwindup.
Ayrık Kontrol Sistemlerinin Tasarımı
Kontrol sistemlerinin zaman tanım bölgesi analizi. Zaman yanıtı ile s- ve z-düzleminde kutupların yerleri arasındaki ilişki. Frekans tanım bölgesi analizi. Ayrık kontrol sistemlerinin tasarımı: seri kompanzasyon yöntemleri, ayrık kontrolörler, ayrık PID kontrolör tasarımı. Sonlu zaman kontrolör tasarımı. Genelleştirilmiş kontrolör tasarımı. Durum geribeslemeli sistem tasarımı. Maksimum ilkesiyle tasarım. Optimal doğrusal ayrık regülatör tasarımı. Ayrık durum izleyicileri tasarımı. Dayanıklı sistem tasarımına giriş.
Gerçek Zamanda Kontrol
Gerçek zamanda kontrol kavramı. Kontrolda kullanılan mikrokontrolör ve sayısal işaret işleyicisi, programlama dilleri, gerçek zamanda kontrola uygun işletim sistemleri, sonlu sözcük uzunluğunun etkileri. Gerçek zamanda kontrol yapıları: Orantı-Tümlev-Türev (PID) kontrolu, Durum uzayında tasarım, Optimal kontrol, uyarlamalı kontrol, kayma kipli kontrol uygulamaları. Gerçek zaman kontrolunda diğer yöntemler. Gerçek zaman kontrol sistemlerine ilişkin uygulamalar.
Mekanik Sistemler Dinamiği
Mekanik Sistemler Dinamiğinin Mekanik Esasları. Lagrange Denklemleri. Lagrange Çarpanları Metodu. Hamilton Prensibi. Hamilton Fonksiyonu. Hamilton Kanonik Denklemleri. Routh Metodu.
Robot Mekaniği
- Vektörel ve analitik mekaniğin esasları.
- Denavit-Hartenberg parametreleri. Robot dönüşüm matrisi.
- Robotlarda düz ve ters konum çözümlemesi.
- Yörünge planlaması.
- Robotun Jacobiyeni.
- Robotlarda düz ve ters hız çözümlemesi.
- Robot çalışma uzayının belirlenmesi.
- Robot statiği.
- Robot hareketinin Lagrange-Euler ve Newton-Euler denklemleri.
- Robot performans ölçütleri.
Data Acquisition and Signal Processing (Veri Toplama ve Sinyal İşleme )
Veri toplama ve sinyal işlemeye giriş. Sinyal türleri. Ölçüm zinciri elemanları. Örnekleme teorisi. Çözünürlük ve hassiyet. Zaman alanında sinyal işleme: istatiksel analiz, korolasyon, convolution ve digital filtreleme. Frekans alanında sinyal işleme: Fourier serileri, frekans çözünürlüğü ve pencereleme, ikiz yanıltması, autospektrum, çapraz spektrum, koherans, transfer fonksiyonu (Frekans Tepki Fonksiyonu).
Elektromekanik Sistemler
- Mekaniğin Lagrange Denklemleri.
- Mekanik, Elektrik, Magnetik Sistemler.
- Elektrik Ağlarının Lagrange denklemleri.
- Magnetik Kuvvetler.,
- Elekromagnetik Sistemlerin Dinamiği.
- Elektromekanik Sistemlerin Enerji Denge Denklemleri.
- Elektromekanik Sistemlerin Lagrange Denklemleri.
- Magnetik Yataklama ve Askı Sistemlerinin Dinamiği.
- Elektromekanik Enerji Dönüşümleri.
Random Vibrations (Rastgele titreşimler)
Giriş, Zaman ortalamaları. Ergodik rastgele prosesler. En küçük kareler. Olasılık. Gaussian ve Rayleigh dağılımları. Olasılık yoğunluğu ve uygulamalarında rastgele data. Autokorelation fonksiyonu. Güç, spektral güç yoğunluğu fonksiyonları, dar ve geniş bant rastgele prosesler. Ortak olasılık dağılımı. Ortak olasılık dağılımı ve uygulamalar. Çok serbestlıik dereceli ve sürekli sistemlerin rastgele tahrik yanıtları. Rastgele titreşim çalışmalarının pratik uygulamaları ve bilgisayar paket programı uygulamalarında bir araç olarak kullanılması.
Çok Değişkenli Kontrol Kuramı
Ön matematik bilgiler; halkalarda matrisler ve matris denklemleri. Lineer sistemler; dinamikler, geri besleme, kararlılık, transfer matrisleri. Durum geri beslemesi; dinamik atama, sonlu zaman regülatörü. Durum kestirme ve gözleyici tasarımı. Çıkış geri beslemesi, dinamik atama. Dinamik kontrolörler ve eşdeğer yapılar. Model eşleme ve etkileşimsiz kontrol problemi.
Gürültü ve Titreşim Kontrolu
Temel kavramlar. Akustik gürültü ve titreşim ölçüm yöntemleri. Dış ortamda sesin yayılması. Kapalı ortamların akustiği. Yaşam alanlarında gürültü ve gürültü kontrolu. Ses yutucu malzemeler ve ses absorberleri. Sesin yapı ile etkileşimi. Gürültünün ve titreşimlerin insanlar üzerindeki etkileri. Makinaların gürültü ve titreşim düzeyleri.
Industrial Applications of Fuzzy Logic (Bulanık Mantığın Endüstriyel Uygulamaları)
Bulanık mantığa giriş. Bulanık kümelerin özellikleri., bulanık kümelerde işlemler, bulanık ilişkiler, dilsel değişkenler, bulanık ifade etme ve çıkartım. Bulanıklaştırma ve durulaştırma. Bulanık mantık kontrolcülerinin yapısı, tasarım ve ayar parametreleri. Bulanık mantığın tüketici ürünleri ve endüstriyel sistemlerin kontrolünde kullanılması.
Kendi Kendini Ayarlayan Regülatörler
1. z- dönüşümleri
2. Dijital kontrol sistemlerinin tanıtımı
3. Zaman serisi modelleri
4. Direkt ve endirekt self tuning algoritmalarının tanıtılması
5. Kendi-kendini ayarlayan regülatör tasarımı ve Matlab uygulamaları
Sistem Tanıma
Modelleme kavramı, model tipleri ve örnekler. Matematiksel modelleme ve sistem tanıma işlemlerinin karşılaştırılması. Sistem tanıma işleminin akış şeması, temel tanımlar ve kavramlar. Sistem tanımada parametrik olmayan yöntemler; geçiş, frekans, korelasyon ve spektral analiz. Sistem tanımada parametrik yöntemler; Doğrusal regresyon, en küçük kareler kestirimi. Giriş işaretleri ve sürekli uyaran işaretler. Model yapıları ve kestirimi. Öngörü hatası yöntemleri, yapay değişkenler yöntemleri. Yenilemeli sistem belirleme yöntemleri, kapalı çevrimli sistemlerde tanıma işlemi. Model yapısı belirleme ve model doğrulama.
Optimizasyon Yöntemleri
- Temel kavramlar.
- Tek ve çok boyutlu, kısıtlı ve kısıtsız problemler.
- Parametre optimizasyonu ve Mini-Maks kuramı.
- Fonksiyon optimizasyonu ve Varyasyonlar hesabı.
- Lineer programlama ve Simpleks yöntemi.
- Lineer olmayan programlama ve arama teknikleri.
- Diğer bazı optimizasyon ilkelerine giriş: Dinamik Programlama. Pontryagin in maksimum ilkesi.
- Genetik algoritmalar
Robust Control Systems (Dayanıklı Kontrol Sistemleri)
Çevrim şekillendirme, ağırlıklı duyarlılık ve karışık duyarlılık. Çok giriş çok çıkışlı sistemlerde dayanıklılık. Genelleştirilmiş süreç kavramı ile sistem gösterilimi. Tek giriş tek çıkışlı sistemlerde başarımı sınırlandıran etkenler. Çok giriş çok çıkışlı sistemlerde başarımı sınırlandıran etkenler. Tek giriş tek çıkışlı sistemlerde belirsizlik ve dayanıklılık. Yapılanmış belirsizlikler ve yapılanmış tekil değer (m). DK iterasyon yöntemi ile kontrolör tasarımı.
Endüstriyel Otomasyon Sistemleri
Otomasyon sistemlerinin yapısı: Makina, hücre ve saha seviyesinde kontrol. Geniş ölçekli endüstriyel sistemlerin otomasyonu. Hiyerarşik kontrol, çok katmanlı kontrol ve optimizasyonu. Süreç kontrol ve otomasyonunda özel bilgisayar yapıları. Endüstriyel otomasyonda kontrol ve uygulama konuları. Programlanabilir kontrolörler için ileri programlama yöntemleri: Yapısal kontrol dili (SCL), fonksiyon blok diyagramı (FBD). Endüstriyel veri iletişim sistemleri. Dağıtılmış kontrol sistem uygulamaları.
Artificial Neural Networks for System Identification and Control (Sistem Tanıma ve Kontrolu için Yapay Sinir Ağları )
Giriş; Yapay Sinir Ağları (YSA) nın temelleri; Çok Tabakalı İleri Beslemeli Sinir Ağları; Geriye Yayılım Algoritması; Rekabetçi Öğrenme ve Diğer Özel YSA'lar: Kendi kendini organize eden sistemler, Radyal temelli fonksiyon ve Genelleştirilmiş regresyon yaklaşımları altında YSA'lar; Dinamik Sistemler ve Yinelemeli Sinir Ağları; Sistem Tanımada YSA'lar; Uyarlamalı işlemciler ve Sinir Ağları; YSA'ları ile kontrol; Uygulamalar: Modelleme, Spektral Analiz ve ve zaman serileriyle öngörüde YSA kullanımı.
Makina Dinamiğinde Seçilmiş Konular
- Jiroskopik etkiler
- Mekanizmaların elastik modelleri
- Yürek mekanizmaları dinamiği
- Çok serbestlik dereceli makinaların hareket denklemleri
- Makinalarda performans değerlendirmeleri
- Hacimsel mekanizmaların analiz ve sentezi
Mühendislik Akustiği
Sesin Düzlemsel Davranışı. Akustik Dalga Denklemi ve Çözümleri. Ortamlar Arasında Sesin Geçişi. Sesin Akışkan İçinde Yönelimi ve Sönümlenmesi. Ses Kaynakları ve Sesin Yayılması. Resonatörler, Kanallar ve Akustik Filtreler.
Modal Testing (Modal Ölçüm ve Analiz)
Titreşim analiz ve modal testing prensiplerine giriş. Transdüserler ve ölçüm zinciri. Frekans Tepki Fonksiyonlarının (FTF) ölçüm verilerden hesaplanması. FTF'ler kullanılarak modal özelliklerin belirlenmesi. Uygulamalar.
Uzay Aracları Kontrol Sistemleri
Fırlatma Araçlarının Trayektoriyaları; Yorüngeye Oturtma; Tek İmpulslu Manevralar; Robast Optimal Manevralar; Açısal Hareketin Kinematiği ve Dinamiği; Yönelme Belirleme Yöntemleri; Spin Dengelemesi; Çift-Spin Dengelemesi; Üç Eksen Aktif Kontrol; Momentum Değiştirme Sistemleri; Çevre Etkileri; Pasif Yerçekimi Gradyantı Dengelemesi; Manyetik Dengeleme Yöntemleri; Hareketin Kararlılığı.
Uçuş Kontrol Sistemleri
Uçuş Dinamiğinin Temelleri, Koordinat Sistemleri ve Değişik Eksen Takımlarında Uçuş Dinamiği; Uçak Denklemlerinin Analizi; Tüm Uçak Dinamik Denklemlerinin Lineerleştirilmesi ve Kararlılık Türevleri Hakkında Temel Bilgiler; Yatay ve Uzunlamasına Hareketin Bağımsız Olarak İncelenebilmesi Durumları; Lineerleştirilmiş Denklemlerin Transfer Fonksiyonu ve Durum Denklemleri Yöntemleriyle İncelenmesi; Statik ve Dinamik Kararlılık Kavramları; Rijid Kabul Edilemeyen Uçağın Fleksibilitesinin Uçuş Dinamiğine Etkisi; Atmosferik Bozuntular ve Bunların Etkileri; Temel Otopilot Tasarımı.
Modeling and Control of Robots ( Robotların Modellenmesi ve Kontrolü )
Robot Kolları; Modelleme: Kinematik Modelleme, Dinamik Modelleme; Hareket Kontrolü: Eklem Uzayında Kontrol, İzleme Kontrolü, Dayanıklı Kontrol, Uyarlamalı Kontrol, Görüntü Geribeslemeli Kontrol; Etkileşme Kontrolü : Uyum Kontrolü, Kuvvet Kontrolü; Karma Kuvvet/Konum Kontrolü; Hareketli Robotlar: Modelleme ve Yapısal Özellikler: Robot Tanımı, Tekerlekli Robot, Poz/Kofigurasyon Kinematik ve Dinamik Modeli; Geribesleme Doğrusallaştırması : Kontrol Problemi, statik ve dinamik durum geribeslemesi.
Akışkan Güç Servomekanizmaları
Akışkan Güç servomekanizmalarına giriş. Sistem elemanlarının ve karakteristiklerinin tanımlanması ve incelenmesi. Sistem elemanlarının dinamik modellerinin tesbiti ve dinamik sistem analiz teknikleri. Nakil hatlarının dinamik modellenmesinin incelenmesi. Elektro-hidrolik sistemlerin kontrolü ve komputer kontrollü sistemler. İleri eleman ve sistem örneklerinin ele alınarak incelenmesi.
İleri Mekanik Titreşimler
İleri Mekanik Titreşimler için önemli kavramlar. Ayrık sistemlerde tabii modlar ve serbest titreşimler. Sürekli sistemlerde tabii modlar ve serbest titreşimler. Tabii mod ve frekanslar için yaklaşık yöntemler. Ayrık ve sürekli sistemlerin serbest ve zorlanmış titreşimleri.
Vehicle Control Systems ( Taşıt Kontrol Sistemleri )
Giriş. Motivasyon. Dersle, ödevlerle ve dönem projesiyle ilgili bilgi. Sistem dinamiği ve kontrol bilgilerinin kısa tekrarı. Araç dinamiği modellenmesi. Araç koordinat sistemleri. Tekerlek modeli. Araç dinamiği modellenmesi (seyir yönü): ivmelenme/frenleme, ABS frenleri. Kontrol algoritmaları. Çekiş kontrol sistemleri. Araç dinamiği modellenmesi (yanal): yönlendirme, bisiklet modeli, yönlendirme kontrolü, savrulma stabilizasyonu. Yalpa dinamiği. Devrilmeyi engelleyici algoritmalar. Yönlendirme kontrolü. Otomatik yol takibi. Yol ve sürücü modelleri. Adaptif seyir kontrol sistemleri. Araç dinamiği modellenmesi (dikey yön): süspansiyon sistemi, çeyrek araç süspansiyon modeli. Aktif ve yarı aktif süspansiyonlar. Kontrol algoritmaları. Motor kontrol sistemleri. Rölanti devri kontrolü, Motor hız kontrolü. Vuruntu kontrolü, Lambda kontrolü, Güç aktarma elemalarının modellenmesi ve kontrolü. Elektronik kontrol üniteleri. CAN protokolü. HIL simülasyon.
