Search

Bu çalışmada, doğru akım (DA) raylı ulaşım sistemlerinde rejeneratif enerji kazanımını gerçekleştiren şebeke bağlantılı üç fazlı evirici birimine yönelik yeni bir kontrol mekanizması önerilmiştir. DA raylı ulaşım sistemlerinde trenlerin frenleme sırasında üretmiş olduğu rejeneratif enerjiye bağlı olarak hat gerilimi hızlı şekilde değişebilmektedir. Hat gerilimindeki bu değişimlere hızlı cevap vermek amacıyla evirici birimi kontrol yapısı içerisinde, baskın kutup atama yöntemine göre tasarlanan bir oransal-integral-türevsel (PID) kontrolör kullanılmıştır. PID içerisinde yer alan türevsel etki ile sistem tepkisi hızlandırılmış böylelikle hat gerilimindeki değişimlere hızlı cevap verilmesi sağlanmıştır. Ayrıca literatürdeki sabit gerilim değerinde çalışmasını gerçekleştiren sistemlerden farklı olarak iki farklı gerilim değerini dikkate alan yeni bir çalışma stratejisi önerilmiştir. Böylece, evirici çalışma bölgesi artırılarak daha fazla rejeneratif enerji kazanımı ile enerji verimliliğine katkı sağlanmıştır. Son olarak, Matlab/Simulink ortamında gerçek bir sistemin ayrıntılı modeli oluşturulmuş ve önerilen yöntemin uygulanabilirliğini göstermek amacıyla PID tabanlı kontrol yapısının performansını PI tabanlı kontrol ile karşılaştıran benzetim çalışmaları sunulmuştur., In this paper, a new control mechanism is proposed for grid-connected three-phase inverter that provides regenerative energy recuperation in direct current (DC) rail transit. In DC rail transit, line voltage can change dynamically depending on the regenerative energy generated by the trains during braking. In order to respond rapidly to dynamic changes in line voltage, a proportional-integral-derivative (PID) controller designed according to the dominant pole assignment method has been used in the control structure of the inverter. The derivative effect of the PID provides rapid response to changes in line voltage by increasing the speed of the system response. In addition, a new operating strategy that takes into account two different voltage values, unlike the systems that operate at constant voltage value in the literature, is proposed. The method provides more regenerative energy recovery by increasing the inverter operation range and thus contributes to energy efficiency. Finally, detailed model of a real system has been developed in Matlab/Simulink environment and the simulation studies comparing the performance of the PID-based control structure with the PI-based control has been presented to illustrate the feasibility of the proposed method.

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009, Bu tezde çeşitli alt sistemlerden oluşan tek girişli tek çıkışlı ya da çok girişli çok çıkışlı bir sistemin gerek transfer fonksiyonunun gerekse durum uzayı temsilinin hesaplanabildiği araç kutusu sunulmaktadır. Geliştirilen bu araç kutusu tüm hesaplamalarını aynı zamanda sembolik olarak yapacak şekilde tasarlanmıştır. Burada Mason kazanç formülü arka plandaki hesaplamalarda temel görevi üstlenmektedir. Bu tezde sembolik cebirin kontrol sistem tasarımında kullanılabilirliği çeşitli örnekle verilmiştir. Blok diyagramı indirgeme, tüm kararlı kontrolörlerin bulunması, baskın kutup atama ve dayanıklı kutup atama problemleri tezin bu kısmında ele alınmıştır. Tez ayrıca PID kontrolör tasarımında baskın kutup ataması kontrolörün iki parametresi kullanılarak nasıl yapılabilir problemini ele alırken aynı zamanda geriye kalan üçüncü parametre ile baskın olmayan kutuplar en fazla ne kadar uzağa atanabilir sorusuna cevap vermektedir. Bu sınır doğrusu ile verilmek üzere baskın kutuplara yakın ise baskın kutup atama tekniğinin pratik olmayacağı çok açıktır. Bu tez kapsamında ayrıca karakteristik değerler ve eğrileri, bunların indirgenebilir olup olmamaları, reel ekseni kesim noktaları ve bu noktalar civarındaki davranışları, ve bunların kararlı kılan kontrolör parametre aralıklarının hesaplanmasında kullanılması ele alınmıştır. Özellikle TITO sistemleri kararlı kılan diag(k,k) tipinde kontrolörler düşünülmüş, indirgenebilir ve indirgenemez durumlar için tüm kararlı kılan kazançların bulunması yönünde hızlı algoritmalar geliştirilmiştir. Çeşitli açıklayıcı örnekler bu algoritmaların nasıl çalıştığını göstermek amacıyla verilmiştir. Problem sistemi kararlı kılan tüm diag(k1,k2) tipinde kontrolörler için de ele alınmıştır., This thesis presents a toolbox for calculating the transfer function or the state-space description of a given single-input single-output or multi-input multi-output system composed by several subsystems. The toolbox is capable of executing all calculations symbolically. The gain formula of Mason is used in all underlying calculations for SISO systems. The potential of symbolic algebra for the design of control systems is illustrated through several examples. The block diagram reduction, calculation of all stabilizing controllers, dominant pole assignment and robust pole assignment are taken as case studies. This thesis also presents a method for PID controller design, which can achieve dominant pole assignment using two of the controller parameters. The non-dominant poles are restricted on the left of the line , where is the minimum feasible value, called as the feasibility border. A dominant pole assignment is not practical if is close to the real parts of the required dominant poles. In this thesis, the characteristic values and characteristic value plots are examined, reducibility and irreducibility of characteristic equations are discussed, the real-axis crossings of the characteristic value plots and their relation to the stabilizing gain intervals is introduced, and the number of unstable closed-loop poles for gain intervals is considered. Furthermore, constant diagonal controllers of type diag(k, k) are used to stabilize TITO systems, the problem is discussed for irreducible and reducible cases separately, for each case a fast and efficient algorithm is presented. The problem is also considered for constant diagonal controllers of type diag(k1, k2)., Doktora, PhD

BULANIK KONTROL SİSTEMLERİNDE KARARLILIK ÖZET Bir bulanık küme matematiksel olarak evrensel kümedeki her elemana onun bulanık kümeye olan üyeliğini temsil eden bir değer atayarak tanımlanır. Bu değer ne kadar büyük ya da ne kadar küçükse elemanlar kümeye o kadar fazla ya da o kadar az aittirler. Bu üyelik değerleri 0 ve 1 kapalı aralığında değişen reel sayılarla temsil edilirler. Standart bulanık tümleme, kesişim ve birleşim işlemleri VxeX için c(A(x)) = 1-A(x) i(A(x), B(x)) = min(A(x), B(x)) u(A(x), B(x)) = max(A(x), B(x)) biçiminde ifade edilir. Standart bulanık işlemlerin eğer üyelik değerlerinin değer kümesi {0, 1} ise klasik kümelerden bilinen tümleme, kesişim ve birleşim işlemleri ile aynı oldukları görülür. Bulanık kümelerdeki bu üç işlem için çok geniş bir fonksi yon sınıfı söz konusudur öyle ki, bunların elemanları aslmda klasik işlemlerin bulanığa genişletilmeleridir. Bulanık kontrol son on yılda uygulamada çok büyük ilgi topladı. Bulanık kontro lün uygulamalarına bir göz atılacak olursa, bunlar iki grupta sınıflandırılabilir. Bun lardan biri kontrol edilecek sistemin çok değişkeninin olması ve bunun da geleneksel yöntemlerin kullanılmasında zorluk çıkarmasıdır. Diğeri ise kontrol edilecek sistem basit bile olsa geleneksel lineer kontrol algoritmalarının sistem performansında kısıt lara neden olmasıdır. Bir çok araştırmacı bulanık kontrolörler konusunda hem teorik hem de uygulama teknikleri alanlarında büyük zaman ve çaba harcamışlardır. Artık günümüzde karmaşık kontrol sistemleri için geleneksel kontrol tekniklerine alternatif bir yaklaşım olarak görülmektedir. Bulanık küme teorisine dayanan bir çok uygulamada tasarımda temel amaç istenen kontrol ya da karara belirlenen bir doğrulukla yaklaşan bir bulanık sistem tasarlamaktır. Bu kontrol ya da karar ve bulanık sistem uygun giriş-çıkış uzayları arasında çeşitli fonksiyonlarla ifade edilebilir, yani tasarımda hedef amaçlanan vııkontrol ya da karar fonksiyonuna istenilen doğrulukta yakınsayan giriş uzayından çıkış uzayına bir dönüşüm bulmaktır. Bulanık sistem tasarımı böylece bir yaklaşım problemi olarak düşünülebilir. Bazı bulanık sistem tipleri için evrensel yaklaşım özelliği kompakt bir küme üzerinde tanımlı herhangi sürekli fonksiyona istenilen doğruluk derecesi ile yaklaşan bir bulanık sistem tasarlamaktır. Bulanık modelleme konusunda günümüze kadar bir çok çalışma yapılmıştır. Bun lardan bazıları örüntü işleme tekniklerine diğerleri ise sistem programlama teorisine dayanmaktadır. Ayrıca sinir ağlarına dayana yöntemler gibi başka yöntemler de orta ya atılmıştır. Bunlar arasında önde gelen modellerden biri Takagi ve Sugeno tarafından önerilmiştir. Bu model sistem programlama teorisine dayanır, belirsiz sis temi çok iyi şekilde temsil edebilir ve model tabanlı kontrol için çok uygundur. Lineer olmayan bir sistem Takagi-Sugeno tipi bulanık modelle temsil edilebilir. Bu bulanık modelde farklı durum uzayı bölgelerindeki yerel dinamikler lineer modellerle verilirler. Modelin tamamı ise bu lineer modellerin bir bulanık karışımı olarak elde edilir. Bulanık modele dayanan kontrol ise koşut dağıtılmış kontrol adı verilen yapıyla gerçeklenir. Burada düşünce her yerel lineer model için bir geribeslemeli lineer kontrolör tasarlamaktır. Genelde lineer olmayan bu kontrolörün bütünü yine bu lineer kontrolörlerin bir bulanık karışımı olarak elde edilir. Bu tezde hem bulanık modellerin hem de bulanık sistemlerin kararlılığı konusu ele alınmıştır. vııı STABILITY OF FUZZY CONTROL SYSTEMS SUMMARY A fuzzy set can be defined mathematically by assigning to each element in the universal set a value representing its grade of membership in the fuzzy set. Elements may belong in the fuzzy set to a greater or lesser degree as indicated by a larger or smaller membership grade. These membership grades are represented by real number values ranging in the closed interval between 0 and 1. c(A(x)) = l-A(x) i(A(x), B(x)) = min(A(x), B(x)) u(A(x), B(x)) = max(A(x), B(x)) for all xeX are called the standart fuzzy operations of fuzzy complement, intersection and union. As it can be seen easily, the standart fuzzy operations perform precisely as the corresponding operations from the crisp sets when the range of membership grades is restricted to the set {0, 1}. For each of the three operations, there exists a broad class of functions whose members qualify as fuzzy generalizations of the classical operations as well. Fuzzy control has met a great interest in applications over the last decade. Surveying the areas of the applications of the fuzzy controllers, we may classify the areas into two groups. The first one is the case where controlled process has so many variables that conventional control methods are difficult to be applied, and the other one is the case where, even if the controlled system is simple, conventional linear control algorithms show limitations in the performance. Many people devoted a great deal of time and effort to both theoretical research and implementation techniques for fuzzy controllers. To date, fuzzy control has been suggested as an alternative approach to conventional control techniques for complex control systems. In most of the applications based on the fuzzy set theory, the main design objective is to construct a fuzzy system to approximate a desired control or decision up to a given level of accuracy. Since the desired control or decision and the fuzzy system can be denoted as functions on some appropriate input and output spaces, IXsuch a design objective is in fact to find a mapping from the input space to the output space which can approximate the desired control or desired function without a given accuracy. The problems of designing fuzzy systems can be considered as approximation problems. The universal approximation property for some types of fuzzy systems is that any continuous function on a compact set can be approximated by fuzzy systems to an arbitrary degree of accuracy. Many studies regarding fuzzy modelling have been reported heretofore. Some of them are based on the pattern recognition technique and others are based on system programming theory. In addition other methods such as neural network based methods are suggested. One of the most outstanding models among them is the model suggested by Takagi and Sugeno. The model is based on the system programming theory, has excellent capability to describe a given unknown system, and is very suitable for model based control. The nonlinear plant can be represented by a Takagi - Sugeno type fuzzy model. In this type of fuzzy model, local dynamics in different state space regions are represented by linear models. The overall model of the system is achieved by fuzzy blending of these linear models. The control design is carried out based on the fuzzy model via the so called parallel distibuted compansation scheme. The idea is that for each local linear model, a linear feedback control is designed. The resulting overall controller, which is nonlinear in general, is again a fuzzy blending of each individual linear controller. This thesis deals with the stability conditions of both fuzzy models and fuzzy control systems. 48

Uçuş kontrolü Kontrol Mühendisliği'nin en önemli konularından birisidir. Bu çalışma temel olarak sabit kanatlı bir hava aracının farklı nümerik methodlar kullanılarak kutup atama yöntemiyle bir uçuş kontrol algoritmasının geliştirilmesini ve bu metodlar arasındaki farklılıkların incelenmesini içermektedir. Bu çalışmada sırasıyla hava aracının aerodinamik yapısından, hava aracına etkiyen kuvvet ve momentlerden, kuvvet ve hareket denklemlerinin seçilen bir denge noktası üzerinden lineerleştirilmesinden, yanal ve boylamsal uçuş modlarından ve durum uzay denklemlerinden, nümerik metodlardan ve kutup atama metoduyla kontrolcü tasarımından bahsedilmiştir.Çalışmada hava aracına ait kuvvet ve moment denklemleri çıkartılmıştır. Bu denklemler Small-Disturbance Teorisi kullanılarak belirlenen denge koşulu için lineerleştirilmiştir. Elde edilen denklemler bu noktadan sonra boylamsal sistem ve yanal sistem olmak üzere kırılmıştır. Durum uzay denklemleri bulunan boylamsal sistemin alt modları olan Phugoid ve Short Period modlarına ait denklemler çıkartılmış ve sistemin açık çevrim cevabı analiz edilmiştir. Aynı şekilde yanal sistemin alt modları olan Roll, Spiral ve Dutch Roll modlarına ait denklemler çıkartılmış ve sistemin açık çevrim cevabı analiz edilmiştir. Elde edilen durum uzay denklemlerine Schur ve Hessenberg faktorizasyon yöntemleri uygulanmış elde edilen güncel sistem matrisleri üzerinden kutup atama yöntemiyle durum geribeslemeli kontrolörler tasarlanmıştır. Bulunan kazanç matrisleriyle birlikte döngü kapatılmış ve elde edilen sonuçlar incelenmiştir.Bu çalışma ayrıca 2 serbestlik derecesine sahip bir helikopter için sembolik kutup atama metodunu içermektedir. İnsansız hava araçları ve insansız hava araçlarının konrolü yaygın bir araştırma alanıdır. Gelecek on yıl bu araçların kontrol mükemmeliğini belirleceka ve günlük hayatımızdaki rolü artacaktır. İnsansız rotorlu sistemlerin başlıca avantajları belirli bir irtifaya çıkabilme, hareket edebilme ve yüksek çeviklikle manevra yapabilmeleridir. Çok rotorlu hava araçları veya konvansiyonel helikopterinin kontrolü ve durum geri beslemeli kontrol ile ilgili birçok çalışma olmasına rağmen, bu yöntemlerin kombinasyonunu dikkate alan çalışmalar nadirdir. Bu çalışma, iki serbestlik dereceli konvansiynel helikopterin kutuplarını atamayı amaçlamaktadır. Burada kullanılan kutup yerleştirme yöntemi tam durum geri beslemedir. Böylece çok giriş çok çıkışlı bir sistem için helikopterin modeli, kontrol yönteminin aşamaları açıklanmış ve kapalı çevrim sistem için simülasyon yapılmıştır. Çıktılar ve kararlılık analizi çalışmanın etkinliğini göstermektedir. Flight control is one of the most important issues of Control Engineering. This study mainly involves the development of a flight control algorithm with a pole assignment method using different numerical methods and examining the differences between these methods for a fixed-wing aircraft. In this study, they are discussed from the aerodynamic structure of the aircraft, the forces and moments acting on the aircraft, the linearization of force and motion equations over a selected equilibrium (trim) point, lateral and longitudinal flight modes and state space equations, numerical methods and controller design with the pole assignment method. In the study, the force and moment equations of the aircraft were equated. These equations are linearized for the trim condition determined using the Small-Disturbance Theory. Then, the equations were reduced as longitudinal system equations and lateral directional system equations. The equations of Phugoid and Short Period, which are the sub-modes of the longitudinal system with state space equations, were obtained and the open-loop response of the system was analyzed. The equations of Roll, Spiral and Dutch Roll modes, which are sub-modes of the lateral system, were obtained and the open-loop response of the system was analyzed. Schur and Hessenberg factorization or decomposition methods are applied to the space space equations were obtained. The loop was closed with the gain matrices found and the results obtained were discussed. This study also includes a symbolic pole assignment method for a helicopter with 2 degrees of freedom. Unmanned air vehicles and their control is a popular research field. The next decade will determine the control perfection of this vehicles and their role in our daily lives will increase. The major advantages of the unmanned rotor systems can be given as their ability to hang on a particular altitude and their manoeuvre agility to move and escape. Whereas there are many studies of control of drones, quadrotors or conventional helicopter as well as full rank state feedback method, the studies considering combination of these methods are rare. Even in symbolic case it is either not detailed so that it can easily be followed and applied or missing. This study aims to assign the poles of two degree of freedom conventional helicopter. The pole placement method used here is full rank state feedback. Thus, the helicopter model for multi input multi output systems is explained, the stages of the control method are described and they are simulated with in Mathematica. The outputs and stability analysis illustrates the effectiveness of the study. 73

Demiryolu sinyalizasyon sistemleri, bir demiryolunun trafik kontrolünün emniyetli şekilde devam edebilmesi için geliştirilmiş otomasyon sistemleridir. Artan nüfusa oranla artan işletme ihtiyaçları ve teknolojideki gelişmeler, yıllar içinde demiryolu sinyalizasyon sistemlerinin de evrilmesini sağlamıştır. Ana hatlarda özellikle müşterek çalışabilme ihtiyaçları ve marka-bağımsız sistem talepleri, avrupada bir standart belirlenerek ERTMS ismi verilen standart sistemler altyapısını oluşturulmaya başlanmıştır.Genellikle diğer hatlardan izole olarak çalışan metro sistemlerinde ise, daha sık yani daha kısa sefer aralığı süreleri ile işletilen trenler ile, daha çok yolcu taşınması amaçlanmaktadır. Ancak bu durum, herhangi bir trenin hat üzerinde herhangi bir sebeple gecikmesi veya durması durumunda, bütün hattın etkilenmesine yol açabilmektedir. Bu sebeple, metro sistemlerinde kullanılan demiryolu sinyalizasyon sistemlerinin minimum sefer aralığı süreleri ile işletme yapabilmesine imkan vermesinin yanında, ekipmanların yüksek elverişliliğe sahip olması kritik öneme sahiptir.XIXBugün, metro uygulamalarındaki sinyalizasyon sistemlerinde, Haberleşme Tabanlı Tren Kontrolü (CBTC) sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerde, trenler kendi bilgilerini merkezi kontrolörlere gönderir ve merkezi sistem her bir trenin emniyetli şekilde ilerleyebilmesi için hareket yetkisi üretir; yani açıkça görülebilir ki bu sistemlerde haberleşme, sistemin ana omurgasıdır.Sürücüsüz olarak işletilen bir CBTC sistemi, genellikle hat üzerinde treni algılayan herhangi bir yardımcı tren algılayıcı sistemi içermez. Trenin konumu, tamamen tren üstündeki hayati kontrolörlerin veya bilgisayarların hesaplamalarına bağlıdır. Kablosuz haberleşme üzerinden gönderilen bu konum bilgileri sayesinde, merkezi sistem trenleri birbirinden emniyetli bir mesafede tutacak hareket yetkisi üretir ve bu veriyi her bir trene ayrı ayrı gönderir.Tren üzerindeki sistemlerde veya haberleşme sisteminde oluşabilecek hata ve arızalar ile tren ve merkezi sistem arasındaki haberleşme kopabilir. Bu tarz bir durumda, merkezi kontrolör tren konumlarını artık bilemeyeceği için, en kötü durum düşünülerek, haberleşmesi sağlayanamayan tren için olası tüm bölgeleri kilitli tutar. Bu bölge genellikle, trenin bilinen son konumu ile hareket yetkisinin limiti arasını kapsar ki bu, korumacı bir yaklaşım olduğundan gerçekte ihtiyaç olandan çok daha büyük bir bölgeyi kapsar.Haberleşme kaybının ardından ilgili trenin işletmeye hızlıca döndürülebilmesi veya hattan çekilmesi, diğer trenlerin işletmesine devam etmesi için elzemdir. Bir yardımcı tren algılayıcı sistem olmaması sebebiyle, haberleşme kaybı sırasında veya sonrasında trenin konumun kestirilebilmesi, sisteme esneklik katabilecektir. Örneğin, haberleşme kaybının bir şekilde düzelmesi durumunda, halen tren konumu yaklaşık olarak bilinebiliyorsa, trene bir operatör göndermek yerine trenlerin otomatik olarak tekrar işletmeye dönebilmesi ciddi bir işletme kaybının önüne geçecektir. Hat üzerinde bulunan konum referans noktalarına göre tahmin edilen tren konumunun yakın olup olmadığı, otomatik uzaktan işletmeye geri alma senaryosunda bir giriş bilgisi olarak kullanılabilir.Tren konumunun daha hassas kestirilebilmesinde, hatanın oluşma zamanı ve hatanın kaynağı, trenin nasıl bir davranış izlediği hakkında fikir verir. Bilinen bu senaryolara istinaden, yapılan analizler ile hataların oluşma frekansına göre bir olasılık tabanlı benzetim yapılması mümkündür. Tren davranışını etkileyecekXXparametrelerin değerleri biliniyor olsa bile, sınırlı bir değişim aralığı içinde, bu parametrelerde farklılıklar olabilmektedir. Frenleme ve zaman parametrelerindeki bu küçük değer değişimleri, çok uzun mesafelerde durabilen trenler için, duruş mesafesinin uzunluğuna göre etkisi büyük olabilmektedir. Bu sebeple, parametrelerde belirsizliklerin çokluğu sebebiyle Monte Carlo Benzetim yöntemiyle olasılıksal olarak senaryoların test edilmesi öngörülmüştür. Bu benzetimde, çok sayıda iterasyon sonucu, çıktı değerlerin normal dağılım ile bir bölgede yoğunlaştığı gözlenir.Yapılan simülasyonlar sonucunda trenin olası davranış ve durumları üretilmiş ve duruş pozisyonları öngörülmüştür. Sonuç olarak, trene yakın durma olasılığı yüksek olan bölgeler araştırılmıştır.Haberleşme kopmasının ardından, tren duruş mesafelerinin parametre değerleri için minimum ve maksimum değerleri olasılıklar üretilmiştir. Yapılan simülasyonlar sonucunda trenin olası davranış ve durumları üretilmiş ve duruş pozisyonları öngörülmüştür. Sonuç olarak, trene yakın durma olasılığı yüksek olan bölgeler araştırılmıştır. Railway signaling systems are automation systems developed for the safety of a railway to manage the traffic safely. The increasing operation needs and the developments in technology have led to the evolution of railway signaling systems over the years. Mainly, interoperability requirements and vendor-independency demands have been increased, and a standard system infrastructure called ERTMS has been established.In metro systems, which are generally isolated from other lines, it is more often aimed to carry more passengers with trains operated with less headway times. However, this can cause the entire line to be affected if any train is delayed or stopped for any reason on the line. Therefore, the high availability of the signaling system and the equipment used in the system is critical.Today, Communication Based Train Control (CBTC) systems are widely used as signaling systems in metro applications. In these systems, each train sends itsXVIinformation to the central controllers which contain speed, train position and many more details and the central system generates a movement authority for each train to move safely; so, it is obvious that communication is the main backbone of the system.A driverless CBTC system usually does not include any train detection system on site that detects occupations on the line. The position of the train depends entirely on the calculations of vital controllers or computers on the train. The central system generates movement authority to keep the trains at a safe distance from each other and sends this data to each train separately thanks to this location information sent over the wireless communication.Train on-board system related failures or communication system failures can cause communication loss between the train and the central systems. In this case, because the centralized controller can no longer know the train positions, it keeps all possible zones locked for other trains which are probably occupied by the non-communicating train considering the worst-case situations. This zone usually covers the region between the known end position of the train and the limit of movement authority, since it is a conservative approach, it covers a much larger region than is needed. It is not possible to know the train position because of the lack of an auxiliary train detection system, but the estimation of location of the train during or after communication loss can add flexibility to the system.For example, if the communication failure is remedied and the centralized controller estimates the train position approximately, the return of the trains to the automatic operation instead of sending an operator staff to the train can prevent a serious loss of operation. In the automatic remote recovery scenario, the centralized controller can use whether the estimated train position is close to the position reference points on the line.The time and the source of the failure gives an idea of the behavior of the train in order to estimate the train position more precise. Based on these known scenarios, it is possible to perform a probabilistic simulation based on the frequency of occurrence of the failures with analyzes. Even if the values of the parameters that affect the train behavior are known, there may be small variances in these parameters. These small value changes in braking and time parameters can have aXVIIlarge effect on stopping distance for trains that can stand at very long distances. Therefore, due to the high number of uncertainties in the parameters, it is proposed to test the scenarios by using the Monte Carlo Simulation method. In this method, it is observed that after testing enough number of iterations, the output values are concentrated in a region with the normal distribution.After the communication loss, the probabilities are produced between the minimum and maximum values of parameters of train stop distances. As a result of the simulations performed, the possible behaviors and states of the train have been produced, and stopping positions have been predicted. In conclusion, regions with a high probability of stopping distance of the train were researched. 112

Günümüzde her alanda uluslararası rekabetin hızla büyümesi ile tüm dünyada kaliteye gün geçtikçe artan bir yönelme görülmekte ve tüketicilerin de kalite ile ilgili beklentileri giderek artmaktadır. Bu şartlarda var olabilmenin ön koşulu çağın dinamik yapısına daima ayak uydurmak, değişikliklere açık olmak ve yeni sistemler ile teknolojileri bünyelerine adapte edebilmektir. Aksi takdirde kuruluşlar geride kalmaya mahkumdurlar. Diğer yandan üreticilerin kalite ile ilgili görüşleri, sadece bitmiş ürünün kalitesine önem vermek yerine, üretim sürecinin her aşamasında kaliteyi elde etmenin öneminin anlaşılması ile büyük ölçüde değişmiştir. Sürekli gelişmeyi ve israfı ortadan kaldırmayı hedefleyen sistemler sadece üretim ve hizmet sektöründe değil Bilgi Teknolojileri sektöründe de uygulanmaktadır. Bu çalışmada, Haberleşme Temelli Tren Kontrol Sistemleri (CBTC) kullanan demiryollarıteknolojilerinde iş akış yönetimi olarak Kanban, Lean Startup, MDD (Model Driven Development) ve IDC (The Incremental Development Cycle) uygulamaları araştırılmıştır. Today, global competition is growing rapidly. There is an increasing quality trend all over the world. Expectations of consumers are increasing as well. The prerequisite for being in these conditions is always to keep up with the dynamic structure of the age, to be open to changes and to adapt new systems, technologies to their bodies. Otherwise, organizations are doomed to stay behind. On the other hand, there have been significant changes on the quality view of manufacturers in order to be appreciated that it is much important to achieve quality on allthe processes of production rahter than simply paying attention to the quality of already produced material. In this study, the effects of Kanban, Lean Startup, MDD and IDC application as a business flow management in the railroad technologies using CBTC was investigated. 69

Elektrikli tahrik sistemleri, elektriksel enerjiyi mekaniksel enerjiye dönüştürerek hareketi sağlayan, elektromekanik aygıtlardır. Elektrikli tahrik sistemleri, elektrik motoru, iletim mekanizması, elektrik enerji dönüştürücüsü (güç elektroniği ünitesi) ve kontrol sistemlerinden oluşmaktadır. Kontrol sistemleri de, haberleşme bağlantı arayüzlerine sahip olan mikrokontrolör, sensörler ve eyleyicileri içerir. Elektrikli tahrik sistemlerinin ana görevi, mekanizmaların hareket kontrolünü sağlamaktır. Elektrikli tahrik sistemleri aynı zamanda birkaç geribeslemeye sahip ve çeşitli kontrol algoritmalarının uygulandığı, otomatik kontrol sistemi olarak da tanımlanabilir. Bu tez çalışmasında elektrikli tahrik sistemi olarak, sabit mıknatıslı senkron motor (SMSM) sürücülerden bahsedilmiştir. Sabit mıknatıslı senkron motorlar (SMSM) yüksek verimlilik ve dayanıklılığa, yüksek tork-akım ve yüksek güç – ağırlık oranına sahiplerdir. Sahip oldukları bu avantajları nedeniyle SMSM'ler endüstriyel servo sistemlerinde ve elektrikli araçlarda sıklıkla kullanılır. SMSM'nin başka avantajları da vardır. SMSM'nin üç fazlı stator akımları, Clarke ve park dönüşümleri kullanılarak tork üreten q akımına ve akı üreten d akımına ayrılarak DA (Doğru Akım) motoruna benzetilerek, bir DA motoru gibi kontrol edilir. Ancak tork ve akı üreten elektriksel alt sistemler birbirine kuplajlıdır ve doğrusal değildir. Dolayısıyla, q ve d akımlarının doğrusal kontrolörle kontrol edilebilmesi için ileri beslemeli veya durum geribeslemeli kuplaj ayırma yöntemleri kullanılarak, kuplajlarının ayrılması gerekmektedir. SMSM sürücülerde kullanılan kontrol yapısı, kaskat kontrol yapısıdır. Kaskat kontrol yapısında en içte akım/tork kontrol çevrimi, ortada hız çevrimi ve en dışta pozisyon çevrimi bulunmaktadır. Bu kontrol yapısında, pozisyon kontrol işareti hız referansını, hız kontrol işareti, tork referansını oluşturur. Tork referansı oransal kazançla çarpılarak, q akım referansı elde edilir. Kontrol çevrimlerinin tasarımında en önemli kriterlerden biri bant genişliğidir. Yüksek bant genişliğine sahip kontrol döngüsü demek, daha düşük yerleşme zamanı anlamına gelmektedir ve bu da kontrolun ne kadar hızlı gerçekleştiğini ifade etmektedir. Yüksek bant genişliği elde edebilmek için, yüksek örnekleme frekansına ihtiyaç duyulur. Yüksek örnekleme frekansını elde edebilmek için yüksek anahtarlama frekansına yani yüksek frekanslı PWM sinyaline ihtiyaç duyulur. Genellikle mikrokontrolörler double PWM kullanmaya imkan verir ve örnekleme frekansı anahtarlama frekansının iki katı olarak elde edilir. Son zamanlarda, yüksek bant genişliğine sahip SMSM sürücülerde, mikrokontrolörün yanında FPGA'de kullanılır ve anahtarlama frekansı artırılmadan da, tasarlanan özel lojik devreyle daha yüksek örnekleme frekanslarına çıkılır. SMSM sürücülerde üç adet ana kontrol çevrimi bulunduğundan, kontrol çevrimlerinin bant genişlikleri birbirlerine bağlı olarak ayarlanır ve birbirleriyle ilişkililerdir. Tasarımlar bu ilişki göz önüne alarak gerçekleştirilir. Tork/akım kontrolünde %5 ve altı aşımlar Kabul edilebilir iken, pozisyon ve hız kontrolünde aşım kesinlikle istenmez. Aynı zamanda tüm kontrol çevrimlerinde basamak girişe karşılık oluşabilecek sürekli hal hatası da kabul edilemez. Yüksek bant genişliği elde edilirken, istenmeyen performans kriterlerinden de kaçınmak gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, kök yer eğrisi ve bode analizleri kullanılarak çeşitli doğrusal kontrol algoritmaları kullanılarak, pozisyon, hız ve akım/tork çevrimleri tasarlanmıştır. Basamak girişe karşı sürekli hal hatasını engelleyen kontrolör tasarımları, sonsuz rampa girişte sürekli hal hatasını engelleyemez. Ancak SMSM sürücülerde, rampa referansları sonludur ve bunlar trapezoidal referans olarak adlandırılır. Trapezoidal referanslara karşı oluşan takip hatasını, en aza indirmek için hız ve pozisyon kontrolünde ileri beslemeli kontrol yapıları kullanılır. Aşım ve sürekli hal hatasını önleyen kontrolör tasarımları haricinde, hız ve bozucu gözleyicisi tasarımları da PMSM sürücülerin kontrol performansını artırmak için gereklidir. Özellikle düşük hız kontrolünde, artımlı enkoderlerin çözünürlüğü yetersiz kaldığından, hız ölçüm kalitesi düşmektedir. Dolayısıyla, düşük hız bölgesinde kullanılmak üzere tam mertebeden Luenberger hız gözleyicisi bu tez çalışmasında önerilmektedir. Luenberger hız gözleyicisi tez çalışmasında PID gibi tasarlanır ve kazançları PID gibi ayarlanır. Ayrıca, bozucuların kontrol performansındaki olumsuz etkilerini yok etmek amacıyla, bozucu etkilerin kestirilmesi gerekmektedir. Bu sebeple, bozucu gözleycisi tasarlanarak, kestirilen bozucu kontrol sistemine injekte edilmelidir. Bozucu gözleyicisi doğrusal olduğundan, doğrusal olmayan bozuculara karşı, örneğin; sürtünme, yüksek performans gösteremeyecektir. Bu sebeple doğrusal olmayan bozuculara karşı ileri beslemeli kompanzasyon tekniği de kullanılır. Bunlara ek olarak, kontrolörler ve gözleyiciler, elektriksel sistem (direnç ve endüktans) ve mekaniksel sistem (atalet ve viskoz sürtünme) parametrelerine bağlıdır. Bu parametrelerdeki değişimler kontrol ve gözleyici performanslarını olumsuz şekilde etkiler. Bu nedenle, parametlerin değişimi durumunda kontrolör ve gözleyici kazanç değerlerinin güncellenmesi gerekmektedir. Elektriksel parametrelerin kestirilmesinde sinyal injeksiyon yöntemi, mekaniksel parametrelerin kestirilmesinde ise RLS algoritması kullanılmaktadır. Electric drive is an electromechanical device for converting electrical energy into mechanical energy to impart motion to different machines and mechanisms for various kind of process control. It consists of an electric motor, a transfer mechanism, an electrical energy converter (power electronic unit), and a control system. The control system consists of a microcontroller with data connection interfaces, data channels (data network), sensors and actuators. The main task of the electric drive is the motion control of mechanism. An electric drive is also defined as automatic control system with number of feedback where different control principles are used. In that thesis, permanent magnet synchronous motor drives are mentioned as electric drives. Permanent-magnet synchronous motors (PMSM) are capable of providing high torque-to-current ratios, high power-to-weight ratios, high efficiency and robustness. Owing to these advantages, PMSM are widely used in industrial servo systems and in electric vehicles. Other advantages of PMSM is that PMSM's three phases stator currents are decomposed into flux generating d current and torque generating q current by using clarke and park transformation to be controlled like DC motor with higher efficiency and higher performance than DC motor. However, that torque and flux generating sub-system are coupled and nonlinear. Thus q and d currents are needed to be decoupled to be controlled by linear controller using feedforward decoupling or state feedback decoupling techniques mentioned in that thesis. Control structure in PMSM servo drives is cascaded control consisting of two inner d and q currents loops, mid a speed loop and outer a position loop. In that structure, speed reference is generated by position controller, and current reference is obtained by multiplying coefficient with torque reference generated by speed controller. One of the most important criteria while designing all control loops, such as position, speed and current, is high bandwidth. Control loop with higher bandwidth means that lower settling time that defines how fast control is occured. High sampling time is required to obtain high bandwidth and sampling time is also related with switching frequency of inverter. Many microcontrollers supports double updated PWM to obtain higher sampling frequency than switching frequency. Nowadays, Servo drives with high bandwidth consist of FPGA with MCU, in this way it can be obtained much higher sampling frequency despite low switching frequency. Because PMSM drives consist of three main control loops, bandwidth of all loops is related with each other. Thus, all loops are designed separately to obtain desired performance criteria. While small overshoot under %5 is acceptable for current (torque and flux) control, no overshoot is acceptable for speed and position control, and also steady state error to step reference signal is not acceptable for all loops that PMSM servo drives consist. In that thesis, torque and flux control with acceptable overshoot, speed and position control without overshoot are designed using several linear control structure by using root locus and bode techniques. Except linear controller providing high bandwidth without overshoot and steady state error, speed and disturbance observers are also needed to improve servo drives control performance. Control loops are designed to remove steady state error to step input. Thus, Feedforward control strategy are proposed to minimize following error to trapezoidal reference signal for speed and position control. Especially in low speed applications, incremantel encoders' resolution is not enough for high quality speed control. In order to obtain high quality speed control at low speed, full order speed Luenberger observer is preferred. In that thesis, Luenberger speed observer is designed and tuned liked PID controller by using root locus and bode analysis. Moreover, In order to remove disturbance effect, disturbance is estimated and injected into control loop. Estimating of disturbance is provided by reduced order disturbance observer. Disturbance observer is linear, so it is effectively works when disturbance linearly changes. In order to remove non-linear disturbance, such as friction, feedforward friction compensation methods are needed. Additonally, controllers and observers are related electrical and mechanical parameters that are inertia, viscous friction, resistor and inductance. If these mechanical and electrical parameters are changed, gains of controllers and observers must be updated. Thus, two estimation techniques which are signal injection to obtain electrical parameters and recursive least square algorithm to obtain mechanical parameters are proposed. 124

Toplumların teknolojik ilerlemeleri ve insan hayati, mülkiyet ile çevreye verilen önemin her geçen gün artması nedeniyle, süreç, nükleer enerji, ulaşım gibi çeşitli endüstrilerde emniyet kritik sistemlere olan ilgi artmaktadır. Özellikle daha hızlı ve konforlu ulaşım sistemleri için oluşan talepler ve bu talepler neticesinde gelişmeler somut olarak gözlemlenmektedir. Havayolları ve demiryolları Avrupa Komisyonu raporuna [1] göre diğer ulaşım modları arasında en güvenli olanlarıdır. Ancak kaza risklerinin ve bunun sonucu oluşacak yaralanmaları ve ölümlerin, daha da güvenli ve güvenilir sistemler geliştirilerek azaltılması mümkündür.Merkezi işlemci birimleri, senkronizasyon, işlem hızı ve teşhis önlemleri emniyet kritik hesaplama üniteleri tasarımı için etraflıca değerlendirilir. Bu fonksiyonel ve performans kriterleri güvenlik ve elde edilebilirlik kavramlarıyla en başta düşünülmelidir, çünkü tasarımdaki herhangi bir değişiklik tüm geliştirme sürecinin tekrarlanmasına neden olacaktır. Bunun için, öncelikle kontrol edilmek istenen sistem doğru bir şekilde analiz edilmeli, gereksinimler tutarlı ve tam bir şekilde belirlenmelidir. Bu yaklaşım, Einstein'ın bir soru çözümü için verilen bir saatlik sürenin 55 dakikasını soruyu anlamaya, kalan beş dakikasını ise soruyu çözmeye ayırması yaklaşımına benzerdir. Çalışma, genel emniyet standardını [2] baz aldığından dolayı tüm emniyet alanlarında uygulanabilir olmakla birlikte, seçilen çalışma alanı temel olarak demiryollarıdır, bu bağlamda insansız CBTC metro sistemleri ve özellikle yüksek hızlı demiryollarında kullanılan ERTMS ETCS sistemleri etraflıca araştırılmıştır. Bu amaç için, uluslararası ve Avrupa normları ile alana özel standartlar incelenmiştir.Bu çalışmanın temel amacı düşük PFHG'ya sahip hayati bilgisayar olması sebebiyle, çift, üç ya da daha fazla yedekli mimariler temel ilgi alanıdır. Yedekli mimariye sahip sistemler için güvenlik, elde edilebilirlik, güvenilirlik aynı zamanda literatürdeki bağımlı hata modelleri araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki güvenilirlik hesapları, referans el kitabına ve veri kullanım yöntemine (saha, veri sayfası, kütüphane, direk hesaplama, ayarlama faktörü vb.) bağlıdır. Netice itibariyle, aynı birim için sonuçlar birbirinden farklılık gösterebilmektedir. Yoğun analizler neticesinde gösterilmiştir ki güvenilirlik tahmini analizinde farklı konular dikkatlice incelendiğinde her hesaplama birimi için beş kat mertebesinde daha iyi sonuçlar elde edilebilmektedir.Güvenilirlik tahminine benzer şekide, emniyer analizi de bir çok parametre içermesi nedeniyle çok dikkat gerektirmektedir. Bu nedenle, optimizasyonun bir konusu olan en düşük efor ve maliyet ile doğru mimariyi seçebilmek adına, güvenlik parametrelerinin etkisi ile ilgili farklı mimariler için ayrıntılı benzetim çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar göstermiştir ki formüllerde bağımsız olarak gözüken bazı parametreler aslında birbirine bağımlıdır. Bunun yanında, 1oo2D mimarisinde DC parametresinin etkisinde olduğu gibi bazı parametreler sonuçları beklenmedik şekilde etkilemektedir. Ayrıca, güvenlik standardında 1oo2 ve 1oo2D mimarilerinin tanımları iki anlamlılığa yol açmaktadır, bazı tasarımları karşılamamaktadır ve bu nedenle doğru olmayan formüllerin kullanılmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, yedekli yapı için bu ihtiyaçları karşılayan yeni bir tanım oluşturulmuştur. Bahsedilen simülasyon sonuçlarına göre, hayati bilgisayar tasarımda faydalanılabilecek, daha önceki çalışmalarda bulunmayan bir tasarım yol haritası oluşturulmuştur.Güvenlik kritik elektronik sistemler için uluslararası emniyet standardı, çeşitli mimariler için formüller sunmaktadır. Ancak, bu formüllerin nereden ve nasıl elde edildiği hakkında referans ya da bilgi vermemektedir. Bu formüllerin doğruluk anlamında hangi güvenilirlik seviyesinde olduğu bilgisi de yer almamaktadır. Güvenilirlik blok diyagramları, hata ağacı analizleri ve Markov modellerinin literatürde ve endüstride güvenlik hesapları için kullanıldığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada, güvenlik hesaplamaları için yeni bir PFH hesaplama modeli önerilmiştir. Bu hesaplama modelinin güncel güvenlik standardına göre gerçeğe daha yakın sonuçlar ürettiği gösterilmiştir. Bu model aynı zamanda standarttan farklı olarak yedeklilikte çeşitlilik içeren sistemlere uygulabilmektedir, bu etken de oldukça ehemmiyetlidir, nitekim yedeklilikte çeşitlilik bağımlı hataların oranını düşürmek için çok büyük önem taşımaktadır.Daha sonra, belirtilen alanda gerçek bir uygulamada kullanılmak üzere bir güvenlik kritik bilgisayar tasarımı önerilmiştir. Birçok farklı durum için güvenilirlik tahminleri detaylı olarak gerçekleştirilmiştir ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Akabinde, konvansiyonel modelle güvenlik standartlarında yer alan formülleri temel alan güvenlik hesapları yapılmıştır. Bunun sonucunda, önerilen model tasarıma uygulanmış ve hesaplamalar karşılaştırılmıştır. CBTC ve ERTMS-ETCS araç-üstü ve hat-boyu uygulamalarda da kullanılması için geliştirilen bilgisayar için elde edilen sonuçlar göstermektedir ki önerilen model IEC 61508 [2] standardına göre 3.44 kat, konvansiyonel Markov modele göre 16.86 kat daha iyi sonuçlar vermiştir.Sadece teknik güvenlik değil aynı zamanda güvenlik yönetimi de bu çalışmada ele alınmıştır, lakin bağımsız emniyet değerlendirmesi ve hayati ürünün SIL 4 sertifikasyonu için güvenlik yönetiminin derinlemesine kavranması gerekmektedir. Uluslararası standartlarda yer alan ve endüstride uygulanan güvenlik yönetimi incelenmiş ve aşağıda bahsedildiği üzere standartlardaki çeşitli konular hakkında yeni önerilerde bulunulmuştur.Güncel normlar, karmaşık emniyet kritik elektronik sistemler ile ilgili çok detaylı ve sıkı olmasına rağmen, bu standartlarda birçok iki anlamlılık ve tam doğru olmayan bilgiler ortaya çıkarılmış, bunların giderilmesi amacıyla hem niteliksel hem de niceliksel kısımlar hakkında öneriler sağlanmıştır. Tez, bu yönüyle de, yukarıda ifade edilen temel standartlara önemli katkı sağlayacaktır. Bu çalışmalar, V&V'nin yeniden tanımlanması, günümüz güvenlik yönetimi ihtiyaçlarına cevap verebilen yeni bir güvenlik organizasyonu yapısı, hata ve tehlike metotlarına düzeltmeler, teknik ve önlemlerde yer alan öznel yaklaşımlar, emniyet kritik araç kullanımı ile ilgili farklı bakış açıları, ortak nedenli hata değerlendirme tablosu, SIL 0 SW, tek hatalar için olan gereksinim, DC'nin 1oo2D mimarisine beklenmedik etkisi, planlama fazının geliştirme sürecinde eksik olması, RAM ve emniyet arasındaki ilişki, THR değerindeki iki anlamlılık konularında yapılmıştır. The interest in safety critical systems in various industries such as process, nuclear power and transportation increases continuously with the development of societies due to technological enhancements and increased attachment of importance to the human life, property and environment. Especially, the requests for faster and more comfortable transportation systems and the developments in accordance with these requests can be observed concretely. Airline and Railway transport are the safest among all transport modes according to the report of European Commission [1]. Still, safer and more reliable systems can be developed to decrease the risk of accidents and resulted fatalities and injuries.Data interchange between CPUs, synchronization, computation speed and diagnostic measures are exhaustively evaluated for designing safety critical computing units. These functional and performance criteria are considered together with the safety and availability concerns ex tunc as any change in the design requires re-performing the whole development processes. Therefore, firstly the system under control is to be analyzed correctly, the requirements shall be set consistently and completely as Einstein's approach, which underlines using fifty-five minutes thinking about the problem and five minutes thinking about the solutions for a given time of one hour to solve the problem. While being applicable to all safety areas as the main safety standard [2] is followed along the entire work, the domain selected in this study is railway, and in this context, the requirements for the unmanned CBTC metro systems and ERTMS ETCS used especially at the high-speed railway lines and across the borders are researched deeply. For thispurpose, international and European norms as well as domain specific standards are studied.Since the main interest of this study is vital computing system with low PFHG, dual, triple or more redundant architectures are from the main concerns. Safety, availability, reliability as well as dependant failure models in the literature are investigated for the redundant systems. It is found that reliability calculations are also dependent on several parameters such as reference handbook and data usage method (field, datasheet, library, direct calculation, adjustment factor etc.). Consequently, for the same unit results might differ from each other. After exhaustive analyses, it is shown that at the level of five times better results can be yielded for each computing unit when several items are taken into account during the reliability predictions.Similar to reliability prediction, safety analysis requires much attention due to incorporation of several parameters. Hence, safety parameters are simulated for various architectures to select correct architecture with minimum design effort and costs, which is also a topic of optimization. It is illustrated that some parameters are dependent upon each other although they seem being independent in the formulas. Besides, some parameters affect the outcomes for some architectures unexpectedly such as the influence of the parameter DC for the architecture 1oo2D. Furthermore, a novel definition of a dual redundant system is formed owing to the ambiguous definition in the safety standard for the architectures 1oo2 and 1oo2D and owing to not covering the relevant designs, hence resulting in wrong formulas. As per the simulation results, a design route map is created newly in this study which is to be utilized when designing mission critical vital safe controller.The international standard for safety critical electronic systems provides formulas for some architectures. Yet, it does not give a clue or reference how these formulas are derived, whether there is some confidence level and if this is the case, what is this value. In the literature and in the industry, it has been met that, reliability block diagrams, fault tree analyses and Markov models are mainly used for the safety calculations. In this study, a new PFH calculation model is proposed for the safety calculations. It is shown that it can conduct more accurate results in comparison to the previous works in the literature and current safety standard. It is also applicable to diverse redundancy differently from the formulas in the standard and literature, which is crucial forasmuch as diversity plays a major role to decrease the rate of dependant failures.Next, a safety critical computer design for a real application in the aforementioned domain and application areas is proposed. The reliability predictions for several cases are realized in a detailed way and compared with each other. Then, the safety calculations based on the formulas in the safety standard and in the literature with conventional models are conducted. Finally, the proposed model is applied to the application design and the results are compared. The outcomes for the computing platform developed to be used on-board and wayside applications for unmanned CBTC metro system and ERTMS ETCS high speed train lines show that the proposed model conducts 3.44 times lower hazard rates than the IEC 61508 [2] standard and 16.86 times lower than the conventional Markov model in the literature.Not only the technical safety, but also safety management is considered in this study, since a broad understanding of the safety management is compulsory for the independent safety assessment and finally SIL 4 certification of the vital product. Consequently, safety management in the international safety standards and in the industry is examined.In addition, despite the fact that current norms are very detailed and strict as they are related to complex safety critical electronic systems, several ambiguities and misinformation are revealed in these standards by providing use cases, and proposals are given for both qualitative and quantitative parts to overcome these problems which is seen an important contribution of this study to the aforementioned norms. These are in the scope of redefinition of V&V, innovative safety organization responding current safety management requirements, corrections to the failure and hazard analysis methods, discussing the subjective approach for techniques / measures, different perspectives for safety critical tool usage and CCF scoring table, drawbacks of statement SIL 0 SW, comparison of different requirements for single faults, unexpected DC effect on PFH for the architecture 1oo2D, the lack of explicit placement of the planning phase for the development process, the ambiguity of the required THR, the relation between RAM and Safety. 246

Son on yılda, demiryolu sanayisi geleneksel demiryolu sinyalizasyonundan modern haberleşme tabanlı sinyalizasyona doğru büyük bir geçiş yapmaktadır. Haberleşme tabanlı tren kontrolü (CBTC) zamanında ve doğru tren kontrol bilgisinin iletilmesi için radyo haberleşmesinin kullanıldığı haberleşme tabanlı bir sistemdir. Bu sistemin gelişmesiyle pek çok şehir demiryolu sisteminde geleneksel sürücülü sistemlerin yerine sürücüsüz sistemlerin kullanılması için otomatik tren çalışma sistemi (ATO) ortaya çıkmıştır. Bu sistemin ortaya çıkmasıyla birlikte kontrol mekanizması ile ilgili çeşitli sorular da sorulmakta ve çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada sürücüsüz bir demiryolu sisteminin çalışmasını kontrol etmek için bir kontrol algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen bu algoritma aracılığıyla birbirleriyle haberleşme halinde bulunan trenlerin hareket durumları incelenmiştir. Bunun sonucunda da bu kontrol algoritmasına bağlı kalarak trenlerin birbirini takip etmesi ve güvenli bir şekilde fren yapması için gerekli olan minimum mesafe değeri hesaplanmıştır. Over the last decade, railway industry has seen a huge transition from conventional railway signaling systems to modern communication based signalling. Communications-based train control (CBTC) is a modern communication-based system that uses radio communication to transfer timely and accurate train control information. With the development of this system, automatic train operation (ATO) system, for which the driverless systems are used, is emerging in many urban rail systems to replace traditional manual driving. With emerging this system, many questions about control mechanism of this have been asked and many studies about this have been done. In this study, a control algorithm was developed to control operation of a driverless railway system. By means of this algorithm developed, the movement states of the trains communicating with each other are examined. Finally, the minimum distance value required for trains to follow each other and to brake safely is calculated by adhering to this control algorithm. 66

Uluslararası kaza ve yol veritabanı (IRTAD) üyesi ülkelerin 2014 yılında yayınlanan 2012 verilerini içeren raporunda, IRTAD üyesi ülkelerde yüz bin kişilik bölge verilerinde, yol kazalarındaki ölüm oranları 3 ila 13 kişi arasında değişmektedir. Türkiye'de ise bu oran daha yüksek bir değer almaktadır. Ülkeler, ölüm ve kazaları azaltmak adına çeşitli düzenlemeler yapmakta, ortaya uluslar arası standardlar koyup, yayınlamaktadırlar. Bu bağlamda, Avrupa Parlamentosunun 2015/758 sayılı yasası gereğince Avrupa'da 2018 yılı Mart ayında yürürlüğe girecek biçimde acil yardım servisleri yeniden yapılandırılacaktır. Dolayısı ile bu tarihten itibaren Avrupa Birliği sınırları içerisinde acil yardım çağrı üniteli araçlar yol almaya başlayacaktır. Türkiye bu yeni düzenlemeye 2018 yılını izleyen yakın bir tarihte uyum gösterecektir. Bu bağlamda acil yardım çağrı üniteli araç kullanımları başlayacak, acil yardım altyapıları güncellenecek ya da mevcut sistemler yeniden yapılandırılacaktır. Araç acil çağrı sistemleri herhangi bir regülasyon zorunluluğu olmaksızın Avrupa, Amerika ve bazı dünya ülkelerinde Otomotiv Firmaları tarafından az bir araç stokuna; geliştirilmesi, test edilmesi ve donanımı yüksek araç ekipmanı olarak sunulması için uygulanmaktadır. Bu araç sistemlerine örnek olarak General Motors'un OnStar sistemi, BMW'nin BMW Assist sistemleri örnek olarak verilebilir. İşte bu araç sistemlerinin regülâsyonlar sonrası zorunlu hale gelmesi ile tüm araçlar ve markalarında regülâsyonların devreye girdiği ülkelerde uygulanmaya başlanacaktır. Regülâsyonlar sonrası kullanıma girecek bu sistemde; araç kazası gerçekleştikten sonra önce kara taşıtı acil çağrı ünitesi manüel ya da otomatik olarak devreye alınır. Otomatik acil çağrı ünitesi üzerinde herhangi bir başlatma düğmesi olmayan, kazayı acil çağrı cihazı iç ünitesi ve araçtan gelen hava yastığı vb. sinyal aktivasyonları ile tespit eden, harici bir müdahale olmadan kaza verilerini haberleşme kulesine aktaran ünite tipidir. Manüel acil çağrı ünitesi ise bir aktivasyon düğmesine sahip ve ancak bir dış etki ile etkinleşen çağrı ünitesi tipidir. Acil çağrı ünitesinin çalışma şekline bağlı olarak, veri akışı bu iki cihaz tipinden birinin yapısına göre gerçekleşir. Bu veri akışının, kara taşıtı acil çağrı ünitesinde gerçekleşebilmesi için, eş zamanlı olarak; acil yardım girdisi (emergency call wake-up signal) ve araç tetikleme sinyali (vehicle ignition signal) acil çağrı ünitesine iletilmiş olması gereklidir. Ayrıca acil yardım çağrı ünitesi araç ana bataryası tarafından beslenebilir olmalıdır. Kaza yapan aracın, araç acil çağrı ünitesinde işlenen verileri; araç konumu, araç şase numarası, kaza zamanı, araç ivmesi, kazanın ehemmiyet katsayısı ve uluslar arası standardların ilgili acil yardım haberleşme yönetmeliklerinde (EN15722) belirtilen asgari veri kümesine sahip olmalıdır. Elbette, daha geniş veri kümeleri de oluşturulabilir. Verilerin acil çağrı ünitesi içerisinde işlenmesi sırasında; veri birimleri (data layers) uygulama yapısı (application framework) ile işletim sisteminde işlenirken, Linuxkernel gibi farklı işletim sistem ve yazılım bölümleri ile kaza anı ve öncesi hakkında veri toplanması sağlanır. Yanı sıra; yazılım kütüphanesi, yüzey yazılımı (surface framework) ve medya yapısı (media framework) yazılımın çalışmasını destekleyen yazılım bölümleridir. Tüm bu eş zamanlı gelişen donanımsal, sinyalsel ve yazılımsal işlevler gerçekleştikten sonra, kazaya ait veri setleri Haberleşme kulesi veri ağına iletilir. Haberleşme kulesi ağlarından haberleşme kulesine veri aktarımı gerçekleşir; yeni mimari ile yeniden yapılandırılmış olan Acil Çağrı Merkezi Kontrol Oda veya Binasına iletilir. Yeni yapılanmada 112 servisi çağrı cevap birimi, manüel ve otomatik kara taşıtı kaza cevap birimleri; Acil Çağrı Cevap Servisi sistemleri ile; kara taşıtı kazası acil yardım çağrısına ait veri setlerini işler ve çağrılarını cevaplarlar. İşlenen veri setleri bu üç birim ve/veya birimlerce kurtarma servisleri olan polis, ambulans ve yangın birimlerine transfer edilir. Burada veriler, bu kez kurtarma servislerinin veri tabanında depolanır, işlenir ve ilgili ilk yardım ekip araçlarına aktarılır. Bu sayede ilk yardım taşıtlı ekipler, kazanın olduğu bölgeye harekete geçer.İşte Araç içi Acil Yardım sistemleri uygulaması sonrası araç sistemlerinde ve Avrupa ülkeleri acil yardım sistemleri (EENA) yapısında meydana gelen değişiklikler, trafik ve yol yönetim sistemleri ve altyapılarında da değişiklikler meydana getirecektir. Yeni acil yardım sistemi araç ekipmanları araç mimarisine adapte edilecektir. Bu proje ile birlikte, araç içi acil yardım sistemi uygulamaları operasyonel gereklilikleri ile birlikte tanımlanacaktır. Öte yandan, ülke acil yardım sistemi uygulamaları farklı acil yardım merkezi ve kurtarma servisleri yapılanması dolayısı ile mimari açısından çeşitlenecektir. Yeni Araç Sistemi Uygulamalarına bakan Otomatik ve Manuel Acil Yardım Merkezleri, 112 Acil Yardım merkezi ve Kurtarma Servis Üniteleri; entegre bir çalışma alanında ya da ayrı ayrı binalar ve merkezler olarak yer alabilirler. Bu tezin amacı; araç sistemlerinde oluşturulacak acil yardım sistemini dayanıklı sistem yapılanmasını tanımlamak, araç içi pozisyonunu mekatronik açıdan yorumlamak, ucuzlatma çalışmalarını tanımlamak ve ülkelerin halihazırda kullanmakta oldugu mimarilerini (EENA mimarileri) araç içi acil yardım sistemi uygulamalarının zorunlu hale gelmesi sonucu oluşacak ve çeşitlenecek yeni mimarilerinden hangisinin en optimum alternatif olduğunun seçimini bir filtreleme işlemi yaparak tanımlamaktır. Filtrasyon işlemi içeriği akıllı araç sistemleri ve yol güvenliği sistemleri ve de ülke acil yardım sistemi altyapı bileşenleri olan maliyet modeli analizi ile gerçekleştirilecektir. According to International Road and Accident Database, IRTAD member countries' road fatalities are between 3 and 13 in 2012 via 2014 report. This rate is higher in Turkey. Due to this reason, Countries try to create new regulations to decrease these rates. The European Union Parliament introduces the legislation EU-2015/758 which means the obligation of eCall equipped vehicles in the European countries. It includes the new PSAPs (Public Safety Answering Points) structures will be ready for the new system in 2017 and the eCall equipped vehicles will be ready in 2018. This update and modification will be applied in Turkey after 2018. Ecall equipped vehicles in the international area such as U.S., Europe are used in the few volumes. The few volume vehicles are produced with respect to research and product developments, be accessories in the luxury cars. GM Onstar, BMW assist can be given as an example of the product. After eCall equipped vehicles in the countries, the eCall system will be an obligation in the vehicle systems. In vehicle eCall system which will be applied as an obligation after the related regulations will be activated manually or automatically when the accident occurs. When automatic eCall device is processed without any external input which means it can be activated automatically, manual eCall device is processed with external input such as driver or passenger touch force on the eCall measurement unit button. After activation process, the data sets are processed in eCall system in the vehicle and it is transferred to the cellular tower network. By the way, eCall device in the vehicle receives the vehicle signals of airbag, ignition signal, wake signals etc. When the cellular tower network chooses which cellular tower is the best alternative to take the required accident data via its storage capacity, signal power status; the chosen cellular tower takes the required accident data. It processes the data, transmits it to the related data format, stores them and sends to the related PSAP via a communication network. PSAPs in the new system will be varied as 112 PSAPs, manual eCall PSAPs and Automatic eCall PSAPs. Manual eCall PSAPs are giving the responses to the accidents of the vehicles including manual eCall device. On the other hand, Automatic eCall PSAPs are giving the responses to the accidents of the vehicles including auto eCall device. Next, PSAP takes the accident info, process it and forward to the related rescue services and these services define the accidents to the rescue service vehicles. After the new system updates in the vehicle system and the modifications of the country architectures of European Emergency Number Association (EENA), traffic and road management system and its infrastructures will be updated or created. The vehicle application of eCall system will be adapted to the vehicles with this new structure. Thanks to this project, in-vehicle eCall application is implemented with its operational requirements. On the other hand, the country architectures will be varied via having different PSAP and rescue service usages. The eCall PSAPs, 112 PSAP and Rescue Service units can be integrated as integrated units or they can be set up as different units. The aim of this thesis is to implement the eCall system with its robustness system requirements in the vehicle structure and the optimal eCall system architecture selection of a new feature of EENA, Systems for the European Countries.In addition, mounting location of eCall device in the passenger cars and cost reduction items are also analyzed in the study.Moreover, The architecture selection of the Countries is explained by the filtration process. The filtration is enabled by the cost model study which includes intelligent vehicle and road safety systems and infrastructure systems. 277

Çift tank sıvı seviye dengeleme sistemi çapraz olarak yerleştirilmiş iki adet eş tanktan oluşmaktadır ve kontrol teorisi uygulama eğitimlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapı olarak bir-giriş bir-çıkışlı (SISO) olması bir çok teorinin kolayca denenmesini sağlamaktadır. İki adet çift tanklı deney seti ile SISO sistem çok girişli çok çıkışlı-MIMO yapıya dönüştürülebilir. Yeni yapı dörtlü tank sistemi-QTS adını alır. Bu sistem özellikle sağ yarı düzlemde bulunan sıfırların performans limitleyici etkilerini veya giriş- çıkış eşleme problemini incelemede kullanılır.Çalışmada çift tank sıvı seviye dengeleyici sistem ve QTS incelenerek lineer olmayan ve lineer matematiksel modelleri çıkarılmıştır. Öncelikle deney setinde çift tank sistemin lineerleştirilmiş modeline durum geri besleme ile özdeğer atama problemi incelenmiştir. Burada ihtiyaç duyulan sistem durumları ekstra olarak tasarlanan durum gözleyici ile elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen kestirilmiş durumlar geribesleme katsayılarıyla çarpılarak ve sonra bunları toplayarak kontrol işareti üretilmiştir. Yapmış olduğumuz işlemler kontrol teorisi literatüründe `separation principle-ayrıştırma prensibi` olarak yer almaktadır. Böylelikle gözleyici ve durum geri besleme yapısı ayrı ayrı tasarlanarak birlikte kullanımı mümkün olmaktadır. Sonrasında QTS'nin MIMO yapısında uygulanmak üzere kutup atama probleminde genel olarak kullanılan Ackerman, Bass-Gura metotlarından farklı olarak beş adet farklı algoritma sunulmuş ve MIMO yapıya uygun olan üç farklı algoritma durum geri beslemeli özdeğer atama probleminde incelenmiştir. Daha sonra elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve bize en iyi sonucu veren algoritma ortaya koyulmaya çalışılmıştır.İki giriş iki çıkışlı-TITO dörtlü tank sisteminde MIMO yapısı itibariyle giriş-çıkışlar arasında etkileşim bulunmaktadır. Bu nedenle en iyi giriş-çıkış çiftinin bulunması gerekmektedir. Bize en iyi giriş-çıkış çiftini veren Bağıl kazanç dizisi-RGA, Nyquist dizisi ve köşegen baskınlık konuları da çalışmada incelenmiş ve elde edilen sonuçlar ortaya koyulmuştur.Anahtar Kelimeler: Çift tank sistemi, dörtlü tank sistemi, özdeğer atama, durum gözleyici, bağıl kazanç dizisi, Nyquist dizisi The Coupled-Tank system consists of two tanks of uniform cross sections and has been widely used for control education. It is a SISO system and by this way wide range of control theory can easily be applied to system. Two Coupled-Tank plants can also be used simultaneously and coupled to obtain more complex Multi-Input-Multi-Output (MIMO) experiment named Quadruple Tank System-QTS. This system is especially used to analyze performance limitations due to multivariable right half-plane zeros or input-output pairing problems.This paper presents the non-linear and linear mathematical modeling of coupled-tank and quadruple tank system. First of all eigenvalue assignment problem with state feedback has been studied on coupled-tank experiment set by calculating system states with an observer. Then control signal is generated with the help of multiplication of feedback matrix and estimated states. This combination of observer and state feedback is known as separation principle. After that pole assignment problem has been studied on five algorithms different from well-known Ackerman and Bass-Gura formula for MIMO Quadruple Tank System. We used three of them for our system. Results we had from the algorithms for our system are compared. After comparison the most efficient algorithm is proposed.Multivariable systems exhibit complex dynamics because of the interactions between inputs and outputs. For this reason best input-output pair must be determined for the system performance.In this thesis we also studied on the relative gain array, Nyquist array and diagonal dominance problems for quadruple tank system two determine best input-pairs and analyze system performance.Keywords: Coupled tank system, quadruple tank system, pole assignment, state observer, relative gain array, Nyquist array 62

Proses kontrol endüstrisinde iki girişli iki çıkışlı proseslerin sayısı azımsanmayacak kadar fazladır. Otomotiv sektöründe, boyahane otomasyonunda sıcaklık ve nemin aynı anda kontrol edilmek zorunda olması örneğinde olduğu gibi çoğu kez sistem alt bileşenleri arasındaki etkileşim kontrol sürecini zorlaştırmakta, sistem başarımı kaygısından önce sistemi kararlı bir biçimde devreye alma sorununu beraberinde getirmektedir. Bu tez kapsamında ileriye yönelik olarak, çok girişli çok çıkışlı sistemler içi aynı problemi irdelemek hedefini saklı tutarak, yukarıda arz edilen iki girişli iki çıkışlı sistemler özelinde sistemi kararlı kılan tüm oransal kontrolörler parametrize edilecektir. Bu çalışma sırasında bağıl kazanç dizisi kavramı, köşegen baskınlık, merkezileştirilmiş ve merkezileştirilmemiş kontrol yaklaşımları, genelleştirilmiş Nyquist diyagramları, karakteristik değer eğrileri gibi kavramlar çözüm yolunda değerlendirilecektir. Kontrol teorisine cebirsel yaklaşım konusunda derinlik kazanılacak, uygulamada karşılaşılan zorluklar ve ön filtre tasarım teknikleri gibi yöntemlerde uzmanlaşılacaktır. In the process control industry number of the two input two output process is substantial. The interaction between the system subcomponents makes control process difficult many times, it brings the problem of activate the system as a stabil form before the system performance anxiety as in the case of temperature and moisture must be examined at the same time in the automotive sector and the dyehouse automation.The scope of this thesis as a forward looking, the goal of solving the same problem is kept hide for multi input multi output systems, all proportional controller makes the system stable will be parameterized in particular two input two output systems offered above. During this work, terms will be evaluated in solution way such as relative gain array, diagonal dominance, centralized control and decentralized control approaches, generalized Nyquist diagrams and characteristic value curves. Control theory will be gained depth about algebraic approach, difficulties in the application and the method such as pre-filter design techniques will be specialized. 45

Son yıllarda, artan enerji talebi ve bu talebi karşılayacak fosil yakıtların giderek tükenmesi ayrıca fosil yakıtların sebep olduğu çevresel sorunlardan dolayı, yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru yönelim giderek artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de rüzgâr enerjisidir. Elektrik ve güç elektroniği sistemlerinin gelişmesiyle birlikte özellikle son yıllarda tüm dünyada rüzgâr türbini kurulumları artmıştır. Dünyadaki bu gelişim ülkemizi de aynı oranda etkilemiş, rüzgâr türbini kurulumları artmış ve rüzgârın kinetik enerjisinden elde edilen elektriksel güç kapasitesi toplam kurulu güç kapasitesi içindeki oranını giderek artırmıştır.Rüzgâr türbinleri, rüzgâr hızına bağlı olarak sabit hızlı ve değişken hızlı rüzgâr türbinleri olarak sınıflandırılabilir. Rüzgâr hızının değişken olması sebebiyle geniş hız aralığında güç üretimi yapabilmesi ve verimlerinin yüksek olması gibi birçok avantajlarından dolayı, değişken hızlı rüzgâr türbinleri kullanımları giderek artmaktadır. Genellikle değişken hızlı rüzgâr türbinlerinde senkron generatörler ve çift beslemeli asenkron generatörler kullanılmaktadır. Bu tezde çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı türbinlerinin yapısı ve kontrolü incelenmiştir.Çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sisteminin kontrolü için vektör kontrol algoritması uygulanmıştır. Vektör kontrol algoritmasının temelleri clarke-park dönüşümleri, dq dönen eksen takımı açısal dönüş hızını belirleme ve oryantasyon tipini belirlemeden oluşur. Bu temeller kullanılarak, belirlenen dq dönen eksen takımı açısal dönüş hızına göre clarke-park dönüşümleri gerçekleştirilerek çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sisteminin dq dönen eksen takımında matematiksel modeli elde edilmiş ve daha sonra belirlenen oryantasyon türlerine göre vektör kontrol algoritması uygulanarak sistem kontrolü gerçekleştirilmiştir. Verilen teorik bilgiler doğrultusunda, Matlab/Simulink programı kullanılarak çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sistemi tasarlanmıştır. Şebeke bağlantılı 500kW gücünde ki sistem kontrolü, klâsik PI kontrolörler uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları gösterilmiş ve sistem kontrolü ve şebekeye güç aktarımı başarıyla gerçeklenmiştir. Anahtar Kelimeler: Rüzgâr türbini, Çift beslemeli asenkron generatör, Vektör kontrol yöntemi. In recent time, because of growing energy demand and extinction of fossil fuels which will supply this demand also environmental problems that fossil fuels cause, the trend to renewable energy sources is increasing. One of the renewable energy sources is wind energy. Together with the developing electrical and power electronics systems, wind turbine installation are increased all over the world especially in last years. The development of the world has affected our country evenly, wind turbine installation are increased and the electrical power capacity obtained from kinetic energy of wind is increasingly raised its percentage at the total installed electrical power capacity.Wind turbines, are classified as fixed speed and variable speed wind turbines depending on wind speed. Because many advantages as power generation in wide range of speed and high efficiency due to variable wind speed, the use of variable speed wind turbines gradually increase. Generally, synchronous generators or doubly fed induction generators are used in variable speed wind turbines. The structure and control of doubly fed induction generator based variable speed wind turbines is studied in this thesis.Field oriented control algorithm is implemented for control of DFIG based variable speed wind turbine system. Fundamentals of FOC algorithm consists of clarke-park transformations, specification of the angular velocity of the rotating frame and specification of orientation type. By using these fundamentals, according to the specified angular velocity of the rotating frame by applying clarke-park transformations, mathematical model of DFIG based variable speed wind turbine system is obtained at dq rotating frame and then according to the specified orientation types performed the control of the system by applying FOC.In accordance with theoretical information provided, DFIG based variable speed wind turbine system is designed by using Matlab/Simulink programme. Control of grid connected 500kW of power the system is performed by applying classic PI controllers. Simulation results are showed and control of the system and power transmission to grid is implemented succesfully. Keywords: Wind turbine, Doubly fed induction generator, Field oriented Control. 92

Dönüölçerler günümüzde birçok sistemde kullanılmaktadır. 200 yıllık geçmişi ile sürekli olarak gelişim gösteren dönüölçerler öncelikle denizcilikte daha sonra havacılıkta yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Dönüölçerler 20.yy başlarından itibaren gemilerin yalpa (roll) hareketini dengeleme (stabilizer) maksadı ile kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde de ticari ve askeri gemilerde kullanılmaya devam etmektedir.Kullanımı her geçen gün artan dönüölçerlerin kontrol teorisi ile olan uygulamaları da son yıllarda artmaktadır. Çalışmada dengeleyici sistemlerde kullanılan dönüölçerlerin çalışma prensibi ve dinamik yapısı incelenmiştir. Sonrasında dördüncü dereceden serbestlikli dönüölçerin lineer olmayan yapısı lineerleştirilerek lineer dönüölçer modeline tam mertebeden gözleyici tasarlanmıştır. Kestirilmiş durumlar ile sistem durumları karşılaştırılmıştır. Kontrol teorisinde önemli yer tutan kutup atama problemi yine dönüölçer kullanım alanlarından birisi olan helikopter modelinde incelenmiştir. Kutup atama probleminde genel olarak kullanılan Ackerman, Bass-Gura metotlarından farklı olarak beş adet 5 (beş) farklı algoritma CH–47 Helikopter modelinde uygulanarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca kullanılan tüm algoritmaları kapsayan genel bir algoritma yapısına da yer verilmiştir. CH–47 modelinde kullanılan algoritmalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve bize en iyi durumu veren algoritma ortaya koyulmuştur.Gözleyici tasarımında MATLAB programı, kutup atama metotlarının uygulanmasında Mathematica programı kullanılmıştır. Gyroscopes with their 200 years development are used in many systems. They are begun to used in navigation at first then at aviation. From the beginning of 20th century they are used to stabilize roll movement of ships. Today they are still used both in navy and merchant ships.Applications of control theory on gyroscopes rise in recent years. In this thesis working principle and dynamic structure of gyro-stabilizers are studied. Then non-linear model of four degree freedom gyro is linearized. After that full-order observer is designed for the linearized gyro model. Estimated state gains and system state are compared.In this thesis we also studied on, one of the most important problem of control theory, pole assignment problem for a helicopter model. In pole assignment problem we studied on five algorithms different from well-known Ackerman and Bass-Gura formula. We used five different algorithms for CH-47 Helicopter model and compared the solutions we had. We also give a template of numerical algorithms for eigenvalue assignment problem. Results we had from the algorithms for CH-47 Helicopter model are compared. After comparison the most efficient algorithm is proposed.In observer design MATLAB program and for application of pole assignment methods Mathematica program is used. 98

Ulaştırma alt sistemlerinden biri olan demiryolu, diğer ulaştırma alt sistemleriyle yoğun bir rekabet halinde bulunmaktadır. Ülkemizde demiryolu ulaşımına olan talep, yolcu ve yük taşımacılığında karayolunun oldukça gerisinde kalmıştır. Demiryolunun pazar payını arttırması ve rekabetini devam ettirebilmesi için hizmet kalitesinin ve demiryollarının güvenirliğinin arttırılması gerekmektedir. Dakiklik ve güvenilirlik bir ulaştırma alt sisteminin kalitesini belirleyen ölçütlerin başında gelmektedir. Bu ölçütlerin istenilen seviyede tutulabilmesi demiryollarında sıcak kutu algılayıcılarının kullanılması ile sağlanabilir.Sıcak kutu terimi bir trende aşırı ısınmış aks yatağını vurgulamak için kullanılır. Elverişsiz yağlama ve kusurlu yataklar sebebiyle ciddi bir sıcaklık yükselmesi görülür. Bu başlı başına bir sorun olmanın yanında birçok problemi de beraberinde getirir. Bu durum önceden tespit edilmezse oldukça yıkıcı hatalara yol açabilir. Sıcak kutu algılayıcıları, bu sorunları daha en başındayken, herhangi bir arızalanma oluşmadan önce aks yataklarının aşırı ısınmasını tespit etmek için kullanılır. Sıcak kutu algılayıcılarının amacı arızayı çözmek değil daha arızalanma meydana gelmeden uyarı vermek, taşıtın her bir bileşeninin çalışma sırasındaki durumları hakkında bilgi sunmak, malzeme ömür testleri yapmak, olası kazaların önüne geçmektir. Bu projede güvenli demiryolu ulaşımını sürdürmek için kızılötesi teknolojisi kullanılarak akıllı sıcak kutu algılayıcı sistemi tasarlamak amaçlanmaktadır. Bir kızılötesi algılayıcı dizisi kusurlu yataklardan yayılan ısıyı ölçmek için kullanılmıştır. Bu ölçüm sisteminin avantajı, trafiği durdurmaya gerek kalmadan hatayı tespit edebilmesidir. Sistem, ölçüm cihazı, kullanıcılara sunulan arayüz programı ve veri tabanının bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Bu sistem tren yollarındaki tehlikeli durumların önüne geçmek için hayati bir role sahiptir. Rail transportation is one of the subsystems and the other transport subsystems are in intense competition. In our country, the demand to the railway transportation has stayed behind of road passenger and freight transport. To increase market share and competitiveness of the railway the service quality and reliability of the railways should be increased. Punctuality and reliability are among the criteria for determining the quality of the transport sub-system. Keeping the desired level of these criteria can be achieved by the use of railways hot box detectors.The hot box term is used to express an overheated axle bearing on a train. A dramatic rise of temperature is seen due to inadequate lubrication and defective bearings. It is not only a problem in itself but also it brings many problems with it. This situation can lead to very catastrophic failure if not detected early enough. Hot box detectors are used to detect the overheating of axle bearings while these problems are at their first stage before a failure occurs. The aim of hot box detectors is not troubleshooting or repairment, the goal here is to give an alert before getting a failure, to provide information regarding the situation of each components of rail vehicle during its operation time, to make life tests of materials and to prevent possible accidents.In this study, it is aimed to design a smart hot box detector system using infrared technology to maintain reliable operation of railway transmission. An infrared sensor is used to detect the heat emitted from defective bearings. The advantage of this measurement system is that the failure of the system can be detected without interrupting the railway traffic. The system consists of a measurement device, PC software for users and a database. This system has a vital role to prevent hazardous conditions in railways. 82