Bulanik Mantik Uygulama Örneklerİ

İsimli konu WH 'Ansiklopedi' kategorisinde, spartakus üyesi tarafından 13 Kasım 2007 tarihinde yazılmıştır. Konu Özeti: Bulanik Mantik Uygulama Örneklerİ. BULANIK MANTIK UYGULAMA ÖRNEKLERİ Bulanık mantık sistemlerinin ilk uygulama alanları çimento sanayii ve su arıtma sistemleri olmuştur. Daha sonra buhar... mantik sorusu Mantik ...

  1. BULANIK MANTIK UYGULAMA ÖRNEKLERİ
    Bulanık mantık sistemlerinin ilk uygulama alanları çimento sanayii ve su arıtma sistemleri olmuştur. Daha sonra buhar türbini, nükleer reaktör, asansör ve vinç denetimi gibi değişik alanlarda da bulanık mantıktan yararlanılmıştır. Özellikle Japonya'da çok geniş uygulama alanları bulmuştur. 1988 yılında Japonya'da Hitachi firmasının Sendai'deki metro için gerçekleştirdiği bulanık mantık sistemi çok başarılı olmuş ve bu olaydan sonra Japonya'da Bulanık Mantık Sistemleri çok rağbet görmüştür. 1990'da bulanık mantık fotoğraf makinalarından ev aletlerine ve hatta borsaya kadar çok değişik alanlarda kullanılmıştır. Günümüzde, bulanık mantık uygulamalarına yönelik yazılım ve donanımlar piyasada hazır şekilde kullanıcılara sunulmuştur. Hatta bulanık mikroişlemciler dahi satışa sunulmuştur. Panasonic firmasının tasarladığı video kayıt cihazının elle tutulması durumunda çekim arasındaki sarsıntıların ortadan kaldırılması, Subaru ve Nissan firmalarının birlikte gerçekleştirdikleri otomobil vites sisteminde araba kullanılış stiline ve motor yüküne uygun dişli oranının seçimi, yine Nissan tarafından gerçekleştirilen ABS fren sistemleri,Fujitsu,Toshiba,Hitachi ve Mitsubishi'nin büyük asansör denetim sistemleri, Matsushita firmasının dizayn ettiği çamaşır makinasında çamaşırların kirliliğine, ağırlığına ve kumaşın cinsine göre yıkama programı seçme bulanık mantığın kullanıldığı ilginç örneklerdir. Ayrıca Tokyo Institute of Tecnology'den M.Sugeno tarafından bir model helikopteri ses komutlarıyla hareket ettiren ve hatta pilotlar için bile güç olan aracı havada sabit tutmayı başaran karmaşık bir bulanık kontrol sistemi tasarlanmıştır. Bunun yanı sıra son zamanlarda lineer olmayan, cevap gecikmeli ve parametreleri zamanla değişen biyolojik proseslerin bulanık kontrolü ve modellenmesi yapılan başarılı çalışmalar arasındadır
    Bulanık mantık soruların geniş çeşitliliğinde uygulanarak kullanılmaya başlandı. En yaygın alan olarak etkisini ise makine ve süreç kontrolünde kullanılan hızlı işleme sahip bulanık mantık denetleyicilerinde kullanılmaya başlanmıştır. Aşağıda bulanık mantık uygulamalarının kullanılmaya başlandığı alanlar belirtilmiştir. Burada YAN tarafından uyarlanan çeşitli alanlardaki örnekler kısa bir liste halinde verilmiştir.
    ·Biyoloji ve Tıp Biliminde:Bulanık mantık tabanlı teşhis sistemleri, kanser araştırmaları, bulanık mantık tabanlı protez cihazlarının işlenmesi, bulanık mantık tabanlı hareket düzensizliklerinin analizinde.
    ·Yönetim ve Karar Desteklerinde: Bulanık mantık tabanlı fabrika yeri seçimi, bulanık mantık yardımlı askeri karar yapımlarında(korkutucu sesler, fakat hatırlayınız bulanık mantık uygulamalarında verilerde bir kesinlik vardı ama mantıkta bir kesinlik yok), bulanık mantık tabanlı market satış stratejilerinin belirlenmesi.
    ·Ekonomi ve Finans: Kompleks satış sistemlerinin bulanık modellenmesinde, bulanık mantık tabanlı ticaret sistemlerinde, bulanık mantık tabanlı maliyet – fayda analizlerinde, bulanık mantık tabanlı yatırım değerlendirmesinde.
    ·Çevre Bilimi: Bulanık mantık tabanlı hava tahmininde, bulanık mantık tabanlı su kalite kontrolünde.
    ·Mühendislik ve Bilgisayar Bilimlerinde: Bulanık veri tabanı sistemlerinde, bulanık mantık tabanlı deprem tahminlerinde, bulanık mantık tabanlı nükleer işletmelerin otomasyonunun kontrolünde, bulanık mantık tabanlı bilgisayar ağları dizaynında, bulanık mantık tabanlı mimari dizaynların değerlendirilmesinde, bulanık mantık kontrol sistemlerinde.
    ·Araştırma Çalışmalarında: Bulanık mantık tabanlı planlama ve modelleme, bulanık mantık tabanlı kaynak ayrışımında.
    ·Kalıp Tanıma ve Sınıflandırılması: Bulanık mantık tabanlı konuşmaların tanınmasında, bulanık mantık tabanlı el yazısı tanımalarında, bulanık mantık tabanlı yüz karakterlerinin tanınmasında, bulanık mantık tabanlı askeri komut analizlerinde, bulanık resim araştırmasında.
    ·Pisikoloji: Bulanık mantık tabanlı insan davranışları analizinde, bulanık mantık tabanlı suç işleme ve önleme sebeplerinin araştırılmasında.
    ·Güvenilirlik ve Kalite Kontrolü: Bulanık mantık tabanlı hata tahmininde, üretim hattının izlenmesi ve denetimi.

    5.1 Bulanık Mantık Sistemlerinin Uygulamalarının Avantaj ve Dezavantajları
    Bulanık mantığın insan düşünme tarzına yakın olması, matematiksel modele ihtiyaç duymaması, uzman kişi yerine geçebilmesi, hızlı olması ve ucuza mal olması en büyük avantajlarıdır. Bunun yanı sıra bulanık mantık sistemleri genel bir tasarım metodunun olmaması, kullandıkları kuralların mutlaka uzman deneyimlerin bağlı olarak oluşturulması,üyelik fonksiyonlarının deneme ile bulunmasında oluşabilecek zaman kaybı ve bulanık mantık sistemlerinin kararlılık analizinin yapılmaması başlıca dezavantajlarını oluşturmaktadır. Karşılaşılan bu problemler yapay sinir ağlarını ve/veya istatistik araçları kullanan, uyum sağlama yeteneğine sahip bulanık kontrol sistemleri ile aşılmaya çalışılmaktadır. Bulanık mantık uygulamaları her uygulama için sihirli bir değnek değildir. Bazı uygulamalar için kullanılması uygun olduğu gibi bazılarında uygun değildir. Bunları ifade edecek olursak:

    5.1.1 Bulanık Kontrol uygulanması övgüye layıktır...
    ·Basit bir matematik modelin bulunmadığı çok karmaşık işlemlerde kullanıldığında.
    ·Büyük oranda non-lineer işlemlerde kullanıldığında.
    ·Dilsel olarak formüle edilmiş uzman bilgisi uygulanmak zorunda ise.

    5.1.2 Bulanık Kontrol uygulanması hiç de iyi bir fikir değildir...
    ·Eğer geleneksel kontrol teorisi tatmin edici bir sonuç kazandırıyorsa.
    ·Kolayca çözümün mümkün olduğu yeterli bir matematik model hal-i hazırda mevcutsa.
    ·Problem çözümsüz değilse.

    5.2 Endüstriyel Otomasyon Alanındaki Son Zamanlardaki Başarılı Bulanık Mantık Uygulamaları
    5.2.1 Endüstriyel otomasyonda bulanık mantık
    Geçtiğimiz yıllarda bulanık mantık endüstriyel otomasyon alanındaki geniş potansiyelini ispat etmiştir. Bu uygulama alanında mühendisler öncelikle ispatlanmış konseptlere güvenmektedirler. Sağduyulu olayların kontrolünde çoğunlukla elektrik tesisatı şemalarına benzeyen ve programlanabilir mantık denetleyiciler(PLC) üzerinde çalışan "ladder" mantığı kullanmaktadırlar. Sürekli denetimde “bang bang” tipi veya PID tipi denetleyiciler çoğunlukla kullanılmaktadır.
    PID tipi denetleyiciler denetlenen proses kararlı bir durumdayken işini iyi yaparken aşağıdaki durumlarda işin üstesinden gelemezler:
    ·Güçlü dış etkinin olduğu durumlarda.(non-lineerlik durumu) .
    ·Proseste zamana göre değişen parametreler varsa(non-lineerlik) .
    ·Ölü vakitlerin bulunması.
    Bunun sebebi PID denetleyicinin prosesin her durumda kesin bir lineerlik özelliği göstereceğini varsaymasıdır. Bu kabul kararlı durumlarda geçerli olurken, güçlü rahatsız edici faktörler prosesin işlem noktasını orijininden saptırabilir. İşte bu anda lineer kabul daha fazla geçerliliğini koruyamamaktadır. Aynı olay prosesin parametrelerinin zamanla değişmesiyle de gerçekleşir. Bu durumlarda PID denetleyicilerinin bulanık denetleyicilerle yer değiştirmesinin daha makul olacağı yapılan deneyler tarafından gösterilmiştir. Ancak bu bulanık mantık tabanlı çözümler için potansiyelin olduğu tek alan değildir.

    5.2.2 Çok Değişkenli Denetim
    Bulanık mantığın endüstriyel alandaki gerçek potansiyeli çok değişkenli denetime imkan sağlamasından kaynaklanmaktadır. Birçok uygulamada, birtek sabit değişkenin değerini PID veya bang-bang tipi denetleyiciler vasıtasıyla sabit tutmak sıradan bir iş olabilir. Ancak ayrı ayrı denetim döngülerinin küme değerleri genelde operatörler tarafından el ile yapılmaktadır. Operatörler prosesin durumunu denetleyip operasyonu optimize etmek için PID denetleyicinin ayar değerlerini ayarlar. Buna "uzman denetimi" denir ve genelde çoklu değişkenleri kapsar.


    [​IMG]
    Şekil 5.1: PID denetim döngülerinin küme değerlerinin belirlenmesinde bulanık mantık kullanımı.
    Ne yazık ki hem PID hem de bang-bang tipi denetleyiciler sadece tek değişkenle başa çıkabilmektedirler. Ve bu genelde birden fazla bağımsız denetim döngüsüyle gerçekleşmektedir. Bu döngüler birbirleriyle haberleşemezler. Fiziksel değişkenlerin birbirine bağımlı olma durumlarından faydalanmanın arzu edildiği veya gerekli olduğu durumlarda birisinden prosesin matematiksel modelini çıkarmak için çalışılır. Buradan çıkarılan diferansiyel denklemler çözüme ulaşmak için gereklidir. Endüstriyel otomasyon dünyasında bu nadiren makul olarak değerlendirilir.

    ·Gerçek dünya problemleri için matematiksel model oluşturma yıllar alabilir.
    ·Matematik modellerin çoğu çözüme kolay ulaşmak için basitleştirme ve lineerleştirme yaklaşımında bulunurlar.
    ·Denetleyiciyi matematiksel modelden alınan veriler göre ayarlamak karanlıkta balık avlamaya benzer çünkü global faktörleri kullanarak operasyon noktasını tek bir noktaya göre optimize etmek genelde diğer uygulama noktalarında gösterilecek performansı düşürür.
    ·Ayrıca geliştiricilerin çoğu titiz matematik bilgisinden yoksundur. Bundan dolayı endüstrideki genel eğilim tek değişkenli proseslerin PID veya bang-bang tipi denetleyicilerle uzman denetiminin ise insan operatörlerce denetlenmesi yönündedir.
    İşte burada bulanık mantık bize problemi zarif ve etkili çözümler yardımıyla çözme imkanı sağlar. Bulanık mantık mühendislerin uzman denetimli çok değişkenli denetleyici tasarlarken, matematiksel modeller yerine operatör tecrübesinden ve deneysel sonuçlardan faydalanmalarına izin verir.
    5.3 Bulanık Mantık ve PLC'lerin Birleştirilmesi
    1990 yılında çok başarılı uygulamalar endüstriyel otomasyonda bulanık mantığın potansiyelini ispatladığında Alman şirketi Moeller GmbH ve Amerikan- Alman ortak şirketi Inform Software bulanık mantığın geleneksel endüstriyel otomasyon teknikleriyle entegrasyonunun gerekliliğine inanarak fuzzyPLC'yi ürettiler


    [​IMG]
    Şekil 5.2:FuzzyPLC bulanık mantık ve geleneksel işleme olanaklarına sahiptir.


    5.4 Bulanık PLC Donanımı
    Düşük maliyetle üretim için bulanık PLC çekirdeğinde bütünleşmiş iki-chip çözümünü taşır. Analog bir ASIC, endüstrideki standart 12 bitlik analog veya dijital çözünürlüğü kotarabilmektedir. Snap-on modülleri geniş çaplı uygulamalar için dışsallığı 100 sinyale kadar arttırabilmektedir. RS485 tabanlı bütünleşmiş bir "bus" bağlantısı ağ üzerinden ekstra genişleme imkanı verir. Geleneksel ve bulanık işlemler 16/32 bitlik RISC mikrodenetleyiciler tarafından yerine getirilmektedir. Moeller tarafından geliştirilen işletim sistemi ve haberleşme rutinleri, ticari gerçek zamanlı multitasking çekirdek tabanlıdır.
    Inform Yazılım tarafından geliştirilen bulanık çıkarım mekanizması işletim sistemine tarama zamanını bir milisaniyenin altına düşürecek şekilde etkin bir tarzda uygulanır ve işletim sistemiyle bütünleşir. 256 KB'lık içsel RAM'ler, flash teknolojisi kullanılan bellek kartları vasıtasıyla genişletilebilir. Bundan dolayı küçük ve düşük fiyatlı tasarımına rağmen bulanık PLC, oldukça karışık ve hızlı endüstriyel problemleri çözme yeteneğine sahiptir.
    5.5 Uygulama Alanları Örnekleri
    Bu bölümde son zamanlarda endüstriyel otomasyon alanında bulanık PLC ile gerçekleştirilmiş bulanık mantık ile ilgili oldukça başarılı altı adet uygulamayı inceleyeceğiz.
    ·Atık yakım tesislerinde yangın denetimi.
    ·Atık su arıtma tesislerinde dozaj denetimi.
    ·Tünel kontrol robotlarının denetimi.
    ·Cenderelerde konumlandırma.
    ·Plastik kalıplama makinalarında sıcaklık denetimi.
    ·Rüzgar enerji türbini denetimi.
    ·Trafik sinyalizasyon sistemi.
    5.5.1 Atık yakım tesislerinde yangın denetimi
    Atık yakım tesislerinde yanma sıcaklığının sabit tutulması zehirli gazların oluşmasını minimize etme açısından önemlidir. Sıcaklık denetim prosesinde iki tane birincil zorluk vardır:
    ·Atığın kalori değerinin güçlü bir şekilde inip çıkması.
    ·Yangının konumunun ve şeklinin direkt olarak ölçülememesi.
    Yanma prosesinden çıkan büyük miktardaki enerji elektrik enerjisi üretmek için kullanıldığı için, yanma prosesisin durağan olması ticari bir beklentidir.


    [​IMG]
    Şekil 5.3: Atım yakım tesisinde, bir vinç sürekli olarak atığı depodan getirmektedir.
    Hamburg ve Manheim'deki yakın zamanlarda yapılan atık yakma tesislerindeki uygulamalarda bulanık mantık başarılı olarak uygulanmıştır. Yanma prosesinin iki adet bulanık PLC ile denetlendiği Manheim'da, bir fırının buhar üretebilme kapasitesi 28 Mg/s 'dir. Geleneksel endüstri standartlarını kullanıldığı fırınlarda 10 Mg/saatlik iniş çıkışlar baş göstermektedir. Bulanık mantık denetleyicisi bu iniş çıkış değerini ±1 Mg/saat düzeyine indirmede başarılıydı. Bu olay sağlamlığı fevkalade arttırdığı gibi NOx ve SO2 emisyonunun yavaşça düşmesini temin ediyordu.
    5.5.2 Atık su arıtma tesislerinde dozaj denetimi
    Atık su arıma prosesi biyolojik, kimyasal ve mekanik proseslerin bir kombinasyonudur. Bu , denetimi için bir matematiksel modelin çıkarılmasını çok zor kılmaktadır. Ancak otomatikleştirilmiş denetleyici tasarımında kullanılabilecek büyük miktarda insan deneyimi mevcuttur. Bu deneyimler işe bulanık mantık sayesinde kolayca uygulanabilinince, tesislerin çoğu bu tekniği kullanmaktadır. Bonn'da yakın zamanda yapılmış bir uygulamada fosfat çökelmesini temin için FeCl3 sıvısının dozajının ayarlanması, bulanık mantık kullanılarak başarılı bir şekilde otomatik hale getirilmiştir. Almanya'daki son yasa değişikleri, su arıtma tesislerinin sudaki litre başına fosfat miktarını 1 miligram düzeyinde sınırlamasını zorunlu hale getirmiştir. Fosfatı sudan çekip çıkarmak için suya fosfatı FePO4'e çeviren FeCl3 eklenir. FePO4 ise tortuyla beraber çökelir. Fosfat miktarıyla alakalı kanuni düzenlemeler cezai müeyyideleri de beraber getirdiğinden dolayı operatörler FeCl3'ü aşırı dozda kullanma eğilimindedirler.



    [​IMG]
    Şekil 5.4: Atığa FeCl3 ekleyerek, çözülmüş fosfat atık sudan ayrılmaktadır.

    FeCl3 dozajının optimize edilmesi için giriş değişkenleri, fosfat konsantrasyonu,türevi, su akışı, türevi ve kuru madde miktarı olan bulanık mantık denetleyicisi tasarlanmıştır. Bulanık mantık denetleyicisinin çıkışı ise katılacak FeCl3 için ayar değişkenlerinin değişimidir.
    Temel tip geleneksel PI type denetleyicisi FeCl3 akışını bu küme noktasında sabitler. PI tipi denetleyici bulanık PLC'de bir fonksiyon bloğu olarak kullanılır. Bu bulanık ve geleneksel kontrol mühendisliği tekniklerinin kombibasyonuna bir örnek olarak gösterilebilir.

    [​IMG]
    Şekil 5.5 : Basitleştirilmiş çökeltme denetleyicisinin yazılım simulasyonu.

    Bulanık mantık denetleyicisi, bulanık denetim bloğuna ait beş giriş değişkenini baz alan denetim stratejisini ifade edebilmek için toplam 207 kural kullanır. Toplam uygulama zamanı çalışanların üç ayına tekabül etmektedir. Ve sonuçta daha önceki tekniğe kıyasla FeCl3 miktarında %50 kazanç düzeyine ulaşılmaktadır. Uygulama zamanı, FeCl3 kazancı, donanım/yazılım maliyetlerinin tümü göz önüne alındığında gelir olarak yarım yıllık bir zaman dilimi ortaya çıkmaktadır.
    5.5.3 Tünel kontrol robotlarının denetimi
    Bir Alman firması olan DASA, iki robot birimi ve bir destek kamyonu yardımıyla lağım boşaltma kanallarının denetimini yapan bir sistem geliştirmiştir. Robotların amacı, iki robot arasında paylaşılmış alana hava basıncı uygulayarak borulardaki sızıntıyı tespit etmektir. Dikey havalandırma girişleri birbirinden epeyce uzak olduklarından dolayı, robotlar kamyondan yaklaşık 350 metre uzakta işlem yapmak durumunda kalmaktadır. Robotlar birbirlerine ve kamyona ihtiyaç duydukları hava basıncı, elektrik enerjisi ve kontrol sinyallerini taşıyan kablolarla bağlıdırlar.



    [​IMG]
    Şekil 5.6 : İki adet robot özel bir kamyondan gelen besleme kablolarıyla bağlı bir şekilde gece lağım kanalındalar.
    DASA istemi geliştirdiğinde birkaç denetim sorunu ortaya çıktı. Robotların boruda saplanmalarına sebep olabilecek kablo karışmasını engellemek için, kablo gerginliği çok dikkatlice kontrol edilmelidir. Karışık durum değişkenlerinin kullanıldığı geleneksel yaklaşım, hem para hem de tasarı zamanı olarak yüksek maliyeti beraberinde getirmektedir. Yaklaşık 200 kural kullanan iki bulanık PLC üzerinde uygulanan bir denetim sistemi çok iyi bir mühendislik zamanı ve neredeyse geleneksel sistemin %10'una eşit bir maliyet miktarı imkanı sağlamıştır.
    5.5.4 Cenderelerde konumlandırma
    Bulanık çözümler için yüksek potansiyelli alanlardan birisi de sürücülerin kontroldür. Bu örnekte hidrolik mil kontrolünü inceleyeceğiz. Bulanık projelerin en karışıklarından birisi, ince tabakaları presleyen, devre boardlarını üreten ve zemin kaplama malzemesini imal eden hidrolik preslerde uygulanmıştır. Çalışılan konu 14 milli bir sistemin senkronizasyonlu denetimidir. Milin konum denetimi, aşırı yüklenmiş basınç denetleyicisi, çelik kemerin paralel çalışması ve tüm millerin eşzamanlı senkronizasyonu problemlerinin hepsi çözülmelidir.


    [​IMG]
    Şekil 5.7 : Hidrolik sistemlerin denetimi, yapışma etkisi gibi birçok non-lineerlikten dolayı zordur.

    Otomasyon sistemi oldukça dağınık bir yapıya sahiptir ve iki ana PLC, birkaç daha küçük az yer kaplayan PLC, PC tabanlı uzman sistem ve yedi adet bulanık PLC'den oluşmaktadır. Tüm birimler birbirlerine genişletilmiş alan yolu arayüzü vasıtasıyla bağlanmıştır. Tüm makinanın senkronizasyonu için çok önemli olan alan yolu network'ünün gerçek zamanlı uygulamalarda tatmin edici sonuçlar vermesidir. Hidrolik mil kontrolünde karşılaşılan tipik bir problem yapışma etkisi problemidir. Milin durağanlıktan harekete geçiş anı yüksek miktarda non-lineerlik kapsar çünkü yapışma sürtünmesinden kayganlık sürtünmesine geçilmektedir. Bu olay hidrolik sistemler için iyi bir denetleyici tasarlamayı zor kılar. Bahsedilen uygulamada bulanık mantık, sistemi non-lineer sistem teorisinin yüklediği ağır yükten kurtararak iyi bir çözüm tekniği sunmaktadır.
    Toplam tasarı zamanı gözönüne alındığında geleneksel yöntem uygulandığı zamana nazaran bulanık mantık kullanıldığında üçte bir oranında bir zaman harcandığı görülmektedir.
    5.5.5 Plastik kalıplama makinalarında sıcaklık denetimi
    Plastik kalıplama makinalarında yüksek ve tutarlı ürün kalitesine ulaşmak için sıcaklık denetimi çok önemlidir. Bu olay denetim algoritmalarının zahmetli bir şekilde ayarlanmasını gerektirir, çünkü makinadaki ölü zamanlar önemlidir. Ayrıca değişik sıcaklık bölgeleri arasında önemlilik geçerlidir.


    [​IMG]
    Şekil 5.8 : Yüksek ürün kalitesi elde etmek için, plastik kalıplarında sıcaklığı sabit tutmak kritik bir önem derecesine sahiptir.

    Bu makinalardaki ara zamanları yok etmek için, KM adlı şirket bulanık PLC kullanarak kendinden ayarlamalı denetleyici geliştirmiştir. Başlangıç anında non-lineer bulanık denetleyiciyi ölçeklendirmek için kullanılan bazı parametreler hesaplanır. Geleneksel ayarlama mekanizmalarının aksine, kendi kendine denetimin çalışabilmesi için bu denetleyicinin oda sıcaklığına kadar soğutulmasına ihtiyaç yoktur. Çok büyük ölü zamanlara sahip zor sıcaklık zamanları bile bu algoritma ile halledilebilmekte ve sonuç sapasağlam olmaktadır. Bu önemlidir çünkü boş bir makinanın sıcaklık özellikleri ile plastik malzemeyle dolu olanın sıcaklık özellikleri tamamen farklıdır.
    Geleneksel sistemlerle kıyaslandığında bulanık mantık sıcaklık denetleyicisi, yüksek yanıt hızıyla işlem yapmakta ve mükemmel sağlamlıkla hızı birleştirmektedir.


    [​IMG]
    Şekil 5.9 : Kalıplama makinasındaki bulanık mantık denetleyicisi sabit noktaya daha hızlı ulaşmayı sağlamaktadır.

    5.5.6 Rüzgar enerji türbini denetimi
    Geçtiğimiz yıllarda teknolojik gelişmeler rüzgar enerjisinin ticari kullanımını makul hale getirdi. Daha büyük tesislere geçiş maliyet/performans oranını istenen değere yaklaştırdı. Ancak böyle büyük rüzgar enerjisi çeviricileri yüksek etkinlik ve uzun ömür temini için gelişmiş denetleme sistemlerine ihtiyaç duymaktaydı. Denetleyici rüzgarın durumuna göre şekil alan rotor pervanelerini ayarlamaktadır. Ancak rüzgar tek yönlü ve tek boyutlu bir şekle sahip değildir. Şiddet, anilik ve rüzgarın ani iniş çıkışları optimal rotor pervane açısını hesaplamak için hesaplanmalıdır.



    [​IMG]
    Şekil 5.10: Rüzgar enerji türbininin etkinliğini maksimum seviyeye çıkarmak için pervane denetleyicisi bir çok girişi göz önüne almalıdır.

    Rüzgar enerji türbininde etkinlik, güvenlik ve dayanıklılık arasında bir zıtlık söz konusudur. Eğer pervane açısı rüzgar yardımıyla en yüksek miktarda enerji elde etmek üzere konumlandırılırsa, olası ani boralar sonucunda yüksek mekanik baskıdan dolayı risklerin alınması gerekmektedir. Bu sebeplerden dolayı bu zıtlığı çözebilmek için insan tecrübesinden yararlanan aerodinamik bir bulanık sistem geliştirilmiştir. İlk uygulanan sistem bir deneme alanında denenmiş ve oldukça iyi sonuçlar vermiştir. Denetleyicinin kalitesi yalnızca elde edilen gücün sabitliğiyle değil ayrıca kuledeki ve pervanedeki mekanik baskının değeriyle ölçülür.
    5.5.7.Bulanık Tabanlı ve Programlanabilir Mantık Kontrolörleri İle Trafik Sinyalizasyon Sistemi
    Mikrobilgisayarların denetim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaya başlanması ile birlikte, kesin matematiksel tanımlamalar yerine bilgiye dayalı denetim algoritmaları ortaya çıkmıştır. Bunların belli başlıları bulanık mantık, yapay sinir ağları ve genetik algoritmalar olup son yıllarda teorik ve pratik pek çok çalışmaya konu oluşturmaktadırlar. Bu algoritmalar özellikle matematiksel modellenmesi çok güç olan doğrusal olmayan sistemlere uygulanmaktadır .
    Bulanık mantık işlemleri, bir problemin analizi ve tanımlanması, değişken kümelerin ve mantık ilişkilerinin geliştirilmeden bulunan bilgilerin bulanık kümelere dönüştürülmesi ve modelin yorumlanması işlemlerinden oluşmaktadır. Bulanık mantık algoritması her türlü problem için uygun olmayabilir. Başka bir modelin uygun olduğu durumda bulanık mantık kullanmak istenen sonucu vermeyebilir. Bir veya birden fazla denetim değişkenin sürekli olan, işlemin matematiksel bir modeli bulunmadığı veya bulunsa da bunu şifrelemenin zor olduğu ya da gerçek zaman işlemleri için yeterince hesaplamanın çok karmaşık olduğu durumlarda bulanık mantık uygulanabilir.
    Kavşaklarda trafik denetimi yaygın olarak girişlerdeki yoğunluğa göre belirlenmiş peryotlarla ışıkların kontrolantı sağlayan mantık devresiyle yapılır. Ancak günün farklı saatlerinde girişlerdeki yoğunluk değiştiğinden, kavşağa yaklaşan araçlar sensörler yardımıyla sayılarak uygun geçiş sürelerinin sağlanması yoluna gidilir.
    Bu çalışmada, kavşak kontrolünde bulanık mantık yöntemlerinin kullanabilirliği ve getirdiği avantajlar gösterilmiştir. Bu amaçla, kırmızı yeşil ışıklardaki trafik yoğunluğunu belirten üyelik fonksiyonları tanımlanmıştır. Kırmızı ve yeşil ışık ile çıkış üyelik fonksiyonlarının aynı olması teoride ve kural tablosu oluşturmada kolaylık sağlaması bakımından uygun görülmüştür. Her giriş için üyelik fonksiyonlarına eşittir, ek olarak uygulama esnasında gerekli görülen kurallar seçilmiş ve uygulanmıştır.
    Trafik denetim uygulamasında klasik, matematiksel algoritmalar yerine Bulanık Mantık kullanılmasındaki amaç; bulanık mantığın trafik ortamının denetimi için alternatif bir metot olarak kullanılabileceğinin kanıtıdır. Bulanık denetim ile kavşağa giren araçların algılanıp buna göre sinyal değiştirmek suretiyle değişken trafik yoğunluklarının olduğu kavşaklarda daha iyi sonuçlar alınmasını sağlamaktadır.
    Dört kavşak girişinde yapılan ölçümler sonucunda, trafik akışını zedelemeden ışık yanma sürelerinin azaltılabileceği görülmüştür. Çıkış üyelik fonksiyonlarının sınırlarının çok esnek alınmasına rağmen %30-35 arasında kırmızı ve yeşil yanma süresinde tasarruf sağlanmıştır. Bu sonuçlarla esnek olarak kullanılsa da, bulanık mantık kurallarının, klasik metotlara göre daha avantajlı olduğu kanıtlanmıştır. Bulanık mantık uygulanarak beklemelerin daha azaltılacağı ve bundan kaynaklanan yakıt giderlerinin düşürülebileceği, ülke ekonomisine katkıda bulunacağı kanıtlanmıştır.

    5.5.8 SMOG Hava Kirliliği Denetleme Ağları
    (Smart air pollution MOnitorinG networks)
    SMOG 3 yıldır faaliyette olan ve büyük şehirlerde hava kirliliğini denetlemek için kurulmuş bir Avrupa topluluğudur.
    Bu proje, üniversitelerden ve endüstri kuruluşlarından gelen araştırmacılar tarafından araştırılıp analiz edilmiştir. Amaç bazı hava kirliliği ölçümlerinde kullanılmak üzere ilk board prototipini geliştirmektir. Metal oksit yarıiletken mikroalıcıları üzerine kurulmuş silikon teknolojisi sayesinde şu anki uygulamalardan boyut, enerji harcaması ve fiyat olarak daha avantajlı denetleme mekanizmasının tasarlanması mümkün olmuştur




    [​IMG]
    Şekil 5.11 SMOG'un görünüşü.

    Sistemin duyarlılığını ve seçiciliğini arttırmak için hem her biri değişik özellikteki alıcıların matriks hali hem de bulanık mantıkta ve yapay sinir ağlarında olduğu gibi sinyal analizi işleme teknikleri kullanılmıştır. Bundan dolayı bulanık mantık tabanlı bir sistem olarak kabul edilmektedir.

    5.6 Sonuçlar
    Çok fazla miktardaki yayınlar sonucu oluşan haberdarlık durumundan dolayı son beş yılda Avrupa'da birçok başarılı uygulamalar gerçekleştirilmiş durumdadır. Biz bunlardan seçtiğimiz yedi(7) tanesini incelemeye çalıştık. Uygulamaların tümünde başarının sırrı, geleneksel yöntemlerle bulanık mantık tekniklerinin kombinasyonda yatmaktaydı. Bulanık mantık hiçbir şekilde geleneksel kontrol mühendisliğini kaldırma iddiasında değildir. Aksine geleneksel teknikleri çok değişkenli denetleme stratejilerini uygulama noktasında , yüksek etkinlikte metodolojilerle tamamlama çabasındadır. Bundan dolayı bulanık mantığın asıl potansiyeli uzman denetim sistemlerinin uygulamasında bulunmaktadır.
    13 Kasım 2007
    #1
soru sor