4 research outputs found
Aşırı Doldurmalı Ve Egzoz Gaz Çevrimli Dizel Motorda Model Öngürülü Kontrol
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Günümüzde içten yanmalı motorların tekonolojisi son derece ilerlemiş ve elektronik kontrol uygulamalarının bir çok örneği içten yanmalı motorlarda uygulanır hale gelmiştir. 21. Yüzyıl ile birlikte otomotiv endüstrisi aşırı doldurma teknolojisini kullanarak motorların hacminde küçülmeye gitmiştir. Böylelikle birim hacimden üretilen motor gücü yükselmiştir. Öte yandan emisyon regülasyonları giderek sıkılaşmakta ve içten yanmalı motorlarda farklı ekipmanların emisyonları düşürmesi için kullanılması gerekmektedir. Egzoz gaz çevrimi sistemi Nox emisyonlarını azaltması için yanmış egzoz gazının bir bölümünü tekrardan emme manifoldu vasıtası ile silindirlere yöneltir. Bunun sonucu ise hava yakıt karışımında daha az oksijen bulunması ve NOx oluşmunun en büyük sebebi olan silindir için yanma sıcaklığının düşürülmesidir.Sonuçta aşırı doldurma ve egzoz gaz çevrimi bugun her dizel motorda bulunan birer teknoloji haline gelmiştir. Modern bir dizel motorda otomatik kontrol sistemleri fazlasıyla kullanılmaktadır. Mekanik motordan elektronik motora geçilmesi ile kontrol algoritmaları karmaşıklaşmış ve kalibrason süreci uzamıştır. Günümüzde otomotiv üreticilerinin en çok araştırma yaptığı konulardan bir tanesi içten yanmalı motorlarda bulunan bu kontrol sistemlerinin en isabetli şekilde kontrol edilmesi ve bunun da en kısa sürede yapılmasıdır. Bu durum şüphesiz ki dinamometrelerden sanal test merkezlerine geçilmesinde ve içten yanmalı motorların bilgisayar ortamında modellenmesine ve benzetiminin yapılmasına sebep olmuştur. Aşırı doldurma sistemi, egzoz gazına bağlanan bir türbine ile emme hattına bağlanan bir kompressor ve bunları birbirine bağlayan bir şafttan oluşur. Egzoz gazı türbini çevirerek mekanik bir enerji yaratır ve bu enerji şaft ile kompressöre aktarılarak, kompressörün emme manifolduna sıkıştırılmış hava göndermesini sağlar. Havanın yoğunluğu ne kadar artarsa volumetrik verim o kadar artacak ve böylelikle daha küçük hacimdeki motorlardan daha çok güç elde edilebilecektir. Öte yandan, egzoz gaz sistemi egzoz akışının bir kısmını tekrardan bir soğutucudan geçirdikten sonra emme manilfolduna aktarır. İki sistemin de hem egzoz ve emme manifoldu ile olan ilişkisi, çok girişli çok çıkışlı bir sistemin oluşmasına sebep olur. Öte yandan endüstride dizel motor hava yolu problemi iki ayrı tek giriş tek çıkış sistem olarak ele alınır. Bu durum beraberinde bir çok sorunu ve ek çalışmayı getirir. Zira, egzoz gaz çevrimi doğrudan egzoz ile emme manifoldu arasındaki basınç farkı ile sürülmektedir ve bu hat doğrudan aşırı doldurma sistemine bağlıdır. Çalışmada standart kontrolör yapılarının sisteme tek giriş tek çıkış iki ayrı sistem gibi yaklaşıldığında nasıl kötü sonuçlar verdiği irdelenmiştir. Bu durumdan kurtulmak için açık çevrim ileri besleme sisteme eklenmiş ve daha isabetli sonuçlar alınmıştır. Son yıllarda, motor modellenmesine verilen önem giderek artkmaktadır. Bunun en önemli sebebi şüphesiz giderlerin azaltılması ve zamandan elde edilen kazançtır. Bu çalışmada yüksek modelleme kapasitesine sahip AVL Boost RT programı ile aşırı doldurmalı ve egzoz gaz çevrimli dizel motor modeli elde edilmiştir. Boost RT çalışma prensibi ve denklemleri ayrıca açıklanmıştır. Programın kullanılmasının şüphesiz en büyük avantajı, modelleme fazının daha kolaylıkla geçilerek kontrol uygulamaları kısmına daha çok zaman ayırabilmesi ve diğer araştırma alanlarından insanların da içten yanmalı motorlar üzerinde benzetim yapabilmesidir. Bu çalışmada elde edilen dizel motor modelinin hava yolu üzerinde standart PID kontrolörün performansı Ziegler Nichols ve genetik algoritma metodları ile kalibre edilerek incelenmiştir. Ardından, otomotıv sektöründeki popüler kontrol uygulaması, açık çevrim ileri besleme sisteme eklenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Hava yolu sisteminin iki ayrı çevrimi türbin kanat pozisyonu girişi ve emme manifoldu basıncı bir sistem, egzoz gaz çevrim valfi pozisyonu girişi ve emme manifoldu hava akışı çıkışı olacak şekilde iki ayrı tek giriş çıkış sistem halinde incelenmiştir. AVL Boost RT yazılımı ile gerçek zamanlı çalışan ve dolayısı ile çevrim dışı test sistemlerinde kullanılması mümkün karmaşık modeller elde edilebilir. Boost RT ile yapılan model rahatlıkla Simulink ortamına veya test merkezine aktarılarak benzetim imkanı sağlanır. Boost RT ile modelleme yapılırken dikkat edilmesi gereken önemli hususlar motorun silindir çapı, hacmi, kran mili uzunluğu ve daha niceleri gibi önemli parametrelerin bilinmesi gerekliliğidir. Çünkü, blok tabanlı bir modelleme programı olan yazılım, benzetimi yapılacak her element için gereken karakteristik bilgiyi soracaktır. Aşırı doldurma sistemi modellenirken örneğin, eğer tedarikçiden elde edilen kompresör ve türbin haritaları mevcutsa bu haritalar ilgili blokların içerisine yerleştirilmelidir. Aksi takdirde aşırdı doldurma sisteminde daha basit bir modelleme yaklaşımı olarak sabit verim kullanılabilir. Egzoz gazı çevrim modellemesi ise biraz daha karmaşıktır. Doğru akışın yakalanması için kompressör çıkış basıncı ve egzoz basıncının isabetli şekilde modellenmesi gerekir. Çalışmada emisyonlar açısından bir bakış doğrudan bulunmadığı için egzoz manifoldundan sonra türbine yer verilmiş sistemin geri kalanı modellenmemiştir. Fakat bu noktada isabetli egzoz basıncı modellenmesi için egzoz hattında bulunan emisyon düşürücü sistemleri temsil edecek bir ters basınç yaratılmıştır. Çalışmanın önerdiği diğer bir kontrol uygulaması ise, standart PID kontrolör yerine, sistem üzerinde çok giriş çok çıkış yapısının uygulanabileceği model öngörülü kontroldür. Model öngörülü kontrol, sistemin modelini kullanarak gelecekteki çıkışlarını öngörererk belirlenen optimizasyon problemini çözer. Bu çalışmada kullanılan sistem modeli giriş – çıkış verilerine dayanarak 4. dereceden bir durum uzay denklemidir. Model öngörülü kontrolör de doğrusaldır ve kısıtlar eyleyici pozisyonlarına göre belirlenmiştir. Model öngörülü kontrol yapısı gereği çok giriş çok çıkış sistemlerle başa çıkabilir. Yapılan işlemler temel olarak belirli bir ufuk boyunca ki ufuk sistemin geleceği anlamına gelir, sistemin gelecekteki davranışları hesaplanarak bir sonraki kontrolör çıkışı için quadratik bir optimizasyon problemi çözülür. Bu noktada sistemin çok giriş ve çok çıkışlı olması sadece işlem karmaşasını artırıken sistemin kısıtları da hesaplamalara eklendiğinde, kontrolörün bir sonraki yanıtı ortaya çıkan kısıtlı optimizasyon probleminin çözümüdür. Model öngörülü kontrol günümüzde, proses endüstirisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Buradaki sistemlerin çok giriş ve çok çıkışlı lineer olmayan sistemler olduğu düşünülürse, PID kontrolör bu gibi sistemler karşısında yeterli performansı gösterememektedir. Öte yandan proses endüstirsindeki sistemlerin dinamiği oldukça yavaştır ve model öngörülü kontrolör için gerekli hesaplamaların yapılması için gereken zaman vardır. Son on sene içerisinde, motorlu taşıtlardaki motor kontrol modüllerinin tamamen elektronik hale gelmesi ve hesap kapasitelerinin yükselmesi ile model öngrörülü kontrolün otomotiv sektöründe de uygulamaları başlamıştır. Çalışmada kullanılan diğer önemli bir metod, şüphesiz ki genetik algoritma ile yapılan PID kalibrasyon işlemidir. Genetik algoritma ile PID kontrolörün kalibrasyonun yapılması yeni bir şey olmamakla beraber, otomotiv alanında hava yolu hattı için daha önce kullanılmamıştır. Bu noktaya gelinmesini sağlayan en önemli gelişme bilgisayar ortamında yapılan gerçekci içten yanmalı motor modelleri ile yapılan benzetimlerdir. Bir kez becerikli bir model ve benzetim ortamı kurulduğunda, gerçek hayatta saatler sürecek ve ekonomik açıdan handikap yaratacak testler otomatik olarak bilgisayar ortamında sürdürülebilir. Böylece günümüzde otomotiv sektöründeki en büyük mücadelelerden biri haline gelen en kısa zaman içerisinde en uygun fiyata en başarılı ürün fikri gerçeklenebilir. Bu araştırmanın sonucunda model öngörülü kontrolörün standart PID kontrolörlere göre daha başarılı bir kontrolör performansı sergilediği görülmüştür. PID yapısının kalibrasyonu için ise Ziegler Nichols yerine genetik algoritmanın kullanılması yine kontrolör performansını arttıracaktır. Model öngörülü kontrolör tasarlanırken henüz genel geçer bir metoda ulaşılamamıştır. Bu bir nevi dezavantaj olmakla beraber kontolör tasarımını doğrudan etkliyen kısıtlar ve kısıt kazançlarının sistem yanıtını nasıl değiştireceğine dair çalışmalar yapılmıştır. Neticede, iki farklı model öngörülü kontrolör yapısı önerilmiştir ki bunlardan bir tanesi agresif ve hızlı bir cevba sahipken diğeri daha yumuşak ve aşımsız bir performans sergiler. Bu kontrolörlerden hangisinin kullanılacağı sistemden sisteme farklılılk gösterecektir. Öte yandan, otomotiv sektöründe sıklıkla kullanılan açık çevrim ileri besleme kontrol yapısının standard kontrolör yapılarına olan katkısı doğrulanmıştır. Model öngörülü kontrolörün normal kontrölör yapılarına karşı olan en büyük avantajı sistemin kalibrasyonunun basitliği ve çok daha az değişkene sahip olmasıdır. Kısaca model öngörülü kontrol yapısı kullanıldığında eforların büyük çoğunluğu model tanılamada harcanıcak ve arkasından kontrolör tasarımı kolaylıkla gerçekleştirilecektir.In the 21th century, despite the research in electric and hybrid cars, internal combustion engines still have the domination. However, todays’s combustion engines differ a lot from their old ancestors due to stringent emission regulations which forces automotive industry to design green engines. Tighter emission regulations caused the downsizing trend which made the turbocharger is a must in the new engine familes. On the other hand, diesel engines with turbochargers has been drawn a lot attention due to its great fuel economy, strong low end torque and better compression ratio. In order to deal with famous emission phenomena, NOx – PM trade off, of the diesel engines, exhaust gas recirculation systems has been designed reduce NOx emissions. Therefore, the diesel engine to be focussed on this study, have the two fundamental technology: turbocharger and exhaust gas recirculation, which projects the almost all diesel engines currently in the automotive industry. Turbocharger system works with a compressor in the intake and a turbine in the exhaust port which are coupled to each other via shaft. When the energy due the exhaust flow throught the turbine is transferred to the compressor via shaft and this provides the power for the compression of intake air by just using waste exhaust gases. Moreover, compression of intake air incresases the air density for the same volume so incresas the volumetric efficiency of the combustion chamber. This is the key element which initites downsizing era in the internal combustion engines. On the other hand, reason of the exhuast gas recirculation system is completely to reduce NOx emissions. Exhaust gas recirculation system returns the some part of exhaust flow before turbine, then cools it down and blows it to the intake manifold. Mixture of fresh air with the burned air results less oxygen in the air to be combusted. Thus, peak combustion temperature, which is strictly depends on oxygen concentration and the main reason of NOx production, is reduced. In summary, modern diesel engine has a complex air path structure due to turbocharger and exhaust gas recurculation. As a result, control of the flow and pressure of intake air mass which will be sucked into combustion chamber, becomes complicated. This study investigates different approaches to the control of air path as model predictive control and compares it with the control algorithm currently being used. Developing control oriented diesel engine models is not a new topic and under investigation for the last twenty years. Mean value engine modeling is one of the most popular and accepted method to do so. However, creation of diesel engine model is a longlasting and diffuclt process due to its complex, non-linear equations and the differential equations. This study offers an easier method for the modeling which is the use of AVL Boost RT. The software works as component based modeling logic and each possible transfer is handled differently as mechnanical, heat or flow. To reach a accurate diesel engine model, it is only necessary to parametrize each component to be modeled. Then Boost RT handles all the solution of differantial equations and the physical phenomenas. The use of modeling software gives the great advantage of work with complex systems rather easier to the control society. Another big advantage is that once the diesel engine model is ready, it can be imported to Matlab Simulink to design and simulation of the controllers. The diesel engine models desingned in Boost RT, is quite flexible and model is easy to convert or adapt to the different engines or different designs. Diesel engine air path as a system itself should have two inputs, which are turbocharger vane position and exhaus gas recirculation valve position, and two outputs, which are manifold absolute pressure (MAP) and mass air flow (MAF). So, this is a multi input multi output system which is strongly coupled. For example, openin further of the exhaust gas recirculation will cause reduction in fresh air so mass air flow plus it will also reduce the manifold absolute pressure by diverting some of the exhaust gases which drives the turbine. However, in the automotive industry, the general control approach the diesel engine air path is using two seperate single input single output systems despite the explained coupled behaviour. In order to get good set point tracking and disturbance rejection, there are too many parameters to be calibrated for each PID controller of the air path. For example, P, I and D term have all different 2D interpolation maps which depends on the error and engine operating point in terms of engine speed and load. Additionaly, open loop feedforward structure has 2D interpolation look up tables to be filled. On top of that in order to cope with system non-linearites, there are some special functions to be calibrated as rata limitation, dynamic response, output hysteresiz. Finally, despite all the calibration efforts, overall controller response of diesel engine air path has a lot of overhsoots, undershoots and short term instabilities. Calibration of the PID controllers for the air path system, Ziegler Nichols osscilation method is being used. Controllers without feedforward control would give a poor performance. This has been proved by the addition of feedforward term to the main controllers. In addition to that, new calibration method for the air path controllers are suggested as the use of genetic algorithm. Tuning controllers may take too much time with genetic algorithm but the output is much more succesfull than the ones tuned by Ziegler Nichols. On the other hand, feedforward approach does not give much to the controller tuned by genetic algorithm. Hence, this raise a new approach by removing feedforward terms which would reduce system complexity and reduced time. At last, model predictive controller was designed to control diesel engine air path. Model predictive control has a natural advantage to cope with multi input multi output system due to its quadratic problem solving method. Besides, it handles with system constraints very well and once the plant model is designed, rest of the calibration action is just adjusting scaling factors to prioriteze outputs. On the other hand, plant model may be created with various methods but it needs to be linear. In this work. Matlab system identification toolbox was used. Direct two input two output state spce model of the system was used. The plant model is imported to the model predictive control block in Simulink. Then the controller is tuned in terms of prediction horizon, constraints and scaling factors. Prediction horizon is the number of samples that the plant model simulated to get future plant responses. System constraints are the maximum and mimum position of the actuators, actuators controller step rates and physical limits of mass air flow and manifold absolute pressure. In short, model predictive controller gave a better performance than the any other controllers which is a promising result. During this work, for the engine model Boost Rt and the rest of the calculations Matlab Simulink and its system identification, model predictive control and parameter estimation toolbox were being used. The algorithms work behind this elements were shared to provide theoretical background. In the last chapter possible further steps were disscussed.Yüksek LisansM.Sc
Yüksek Tansiyon Tedavisinde Kullanılan Bazı İlaç Etken Maddelerinin UV/VIS Spektrofotometrik ve Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografik (HPLC) Yöntemlerle İncelenmesi ve Elde Edilen Verilerin Kemometrik Yöntemlerle Değerlendirilmesi
Son
yıllarda hipertansiyon tedavisinde kullanılan ilaçların etken maddelerini tayin
etmek amacıyla çeşitli yöntemler geliştirilmektedir. Çalışmada, ilaç etken
maddelerinden kinapril ve hidroklorotiyazid, UV/VIS
ve HPLC yöntemlerle incelendikten sonra sonuçlar kemometrik yöntemlerden PLS ve
temel PCR ile değerlendirilerek analizlerin doğruluk ve kesinlik açısından
desteklenmesi sağlanmıştır. UV/VIS çalışmalarından sonra, kinapril ve hidroklorotiyazidin PCR analizleri sonucu
geri kazanım değerleri sırasıyla %100,56 ve %99,85; standard saplamalar ise
0,512 ve 0,027; PLS çalışmaları sonucu geri kazanım değerleri sırasıyla %99,18
ve %99,75; standard saplamalar ise 0,334 ve 0,289 olarak hesaplanmıştır. HPLC
çalışmalarından sonra, kinapril ve hidroklorotiyazidin PCR analizleri sonucu
geri kazanım değerleri sırasıyla %100,01 ve % 99,78; standard saplamalar ise
0,170 ve 0,241; PLS çalışmaları sonucu geri kazanım değerleri sırasıyla %100,57
ve %100,51; standard saplamalar ise 0,462 ve 0,706 olarak bulunmuştur. Çalışmada
UV/VIS ve HPLC yöntemlerinin ilaç etken maddelerinin eş zamanlı tayinindeki
yeterlilikleri kemometrik olarak incelenmiş olup çıkan sonuçlar doğrultusunda
bu yöntemlerin kinapril ve hidroklorotiyazid’den oluşan hipertansiyon
ilaçlarının kalitesi ve hedefe uygunluğu ile ilgili çalışmalarda
kullanılabilirliğinin olduğu sonucuna varılmıştır
Work Family Conflict and Burnout in Frontline Service Jobs Direct Mediating and Moderating Effects
Yüksek Gerilim Hattı İle Oluşturulan Elektromanyetik Alanın, Rat Spermatogonium Hücreleri Üzerindeki Etkisinin Belirlenmesi
Objective: Purpose of the study was to research the effect of an electromagnetic field created by a high voltage line onthe testes tissue and the serum biochemistry of Wistar albino male rats. At the same time, in the study also examinedthe protective effects of melatonin and ganoderma lucidum.Methods: In the study, 64 rats were divided into eight equal groups (n: 8). In experiments lasting 26 and 52 days, thefollowing groups were used: High voltage (HV), HV Ganoderma lucidum (GI), HV Melatonin (MEL), and Shamcontrol.MEL (10 mg/kg) was administered intraperitoneally and GI (20 mg/kg) as oral lavage. Extremely lowfrequency electric (80.3 V/m) and magnetic fields (2.48 µT) were applied for eight hours per day. Results: The biochemical results of the study show an increase in total oxidant status (TOS) and oxidative stress index(OSI) level and a decrease in total antioxidant status (TAS) level in the 26 and 52 day high voltage groups, comparedto the control group. In the high voltage groups, the nitric oxide (NO) value increased with the increase of theexposure period. Testicular mass (p0.05), TAS, TOS, OSI and NO (p0.05) were found at 26 days of comparison.Testicular weight, TAS, TOS, OSI (p0.05), and NO (p0.05) were found in 52 day comparisons. In routinehistopathology data, we detected effects on both the 26 and 52 day HV groups, such as degeneration in spermatic cellsand full structural deterioration and increasing hyalinisation. We also detected an step up in the ligament cell in thetubular field for the 52-day test groups. In melatonin added group, proliferating cell nuclear antigen (PCNA)-positivecells were more active. TUNEL assay analysis showed that there was no significant difference between the the 26 dayexperiment groups (p0.05), but that there was a significant dissimilarity between the 52 day experiment groups(p0.05).Conclusions: In our study, the oxidative effect of created by a high voltage results in changes in serum biochemistry ofrats and a number of degenerative deterioration in the histological structure of testes. Aslo, it is shown that theoxidative effect created by a high voltage has negative effects on the creation of spermatogonia. GI partly protectsagainst these effects, while melatonin is more effective in this regard.Giriş: Çalışmanın amacı, yüksek gerilim hattı ile üretilen elektromanyetik alanın testis dokusu ve Wistar albino erkekratların serum biyokimyası üzerindeki etkisini araştırmaktır. Aynı zamanda çalışmada, melatonin ve ganodermalucidum' un koruyucu etkilerinin olup olmadığı da incelenmiştir.Yöntemler: Çalışmada, 64 rat sekiz eşit gruba ayrıldı (n: 8). 26 ve 52 gün süren deneylerde, aşağıdaki gruplarkullanıldı: HV, HVGI, HVMEL ve kontrol. MEL (10 mg/kg) günlük intraperitonal ve GI (20 mg/kg) oral lavaj olarakuygulandı. Oldukça düşük frekanslı elektrik (80.3 V/m) ve manyetik alanlar (2.48 µT) günde sekiz saat süreyleuygulandı.Bulgular: Çalışmanın biyokimyasal sonuçlarında, kontrol grubuna göre 26 ve 52 günlük yüksek gerilim gruplarındatoplam oksidan durum ve oksidatif stres indeksi düzeyindeki artış ve toplam antioksidan durum düzeyinde bir azalmagörülmektedir. Yüksek gerilim gruplarında, maruz kalma süresinin artmasıyla nitrik oksit seviyesi artmıştır. 26günlük karşılaştırmalarda testis ağırlığı (p0.05), TAS, TOS, OSI ve NO (p0.05) bulunmuştur. 52 günlükkarşılaştırmalarda testis ağırlığı, TAS, TOS, OSI (P0.05), ve NO (p0.05) bulunmuştur. Rutin histopatoloji sonucunda,26 ve 52 günlük HV grupları üzerinde, spermatik hücrelerde dejenerasyon ve tam yapısal bozulma ve artanhiyalinizasyon gibi etkiler tespit ettik. Aynı zamanda 52 günlük test grupları için tubülar alanda ligament hücresindebir artış tespit ettik. Melatonin grubunda PCNA-pozitif hücreler daha aktif idi. TUNEL testi değerlendirmesinde, 26günlük test grupları arasında anlamlı bir fark olmadığı (p0.05), ancak 52 günlük test grupları arasında anlamlı birfarklılık olduğu gösterilmiştir (p0.05).Sonuç: Çalışmamızda, yüksek gerilimin neden olduğu oksidatif etkinin, ratların serum biyokimyasında ve testislerinhistolojik yapısındaki bir takım dejeneratif bozulmalarda değişikliklere neden olduğunu göstermektedir. Ayrıca,yüksek gerilimin oluşturduğu oksidatif etkinin, spermatogonia oluşumu üzerinde olumsuz etkileri olduğugösterilmiştir. GI kısmen bu etkilere karşı korurken, melatonin bu konuda daha etkilidir