E-ISSN: 2587-0351 | ISSN: 1300-2694
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi - Pamukkale Univ Muh Bilim Derg: 27 (2)
Cilt: 27  Sayı: 2 - 2021
1.
Kapak-İçindekiler
Cover-Contents
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
Sayfalar I - V

2.
24-bit renkli imge içine 24-bit renkli imge gizleyen yüksek kapasiteli düşük bozulumlu tersinir kayıplı yeni bir veri gizleme yöntemi (YKKG)
A new data hiding method with high capacity, low distortion, and reversible loss that hides 24-bit color image into 24-bit color image (YKKG)
Ali Durdu
doi: 10.5505/pajes.2020.50215  Sayfalar 96 - 113
Bu çalışmada, 24-bit renkli imge içine 24-bit renkli imgeyi kayıplı gizleyen yüksek kapasiteli, düşük bozulumlu ve tersinir yeni bir veri gizleme yöntemi (YKKG) önerilmiştir. Önerilen yöntem gizlenecek 24-bitlik imgeyi, 4-bitlik parçalara böler ve her parçayı 2-bitlik gizleme koduna indirgeyerek gizler. Bu şekilde 4-bitlik parça 2-bite indirgendiği için yöntem kayıplı gizleme yapmaktadır. 2-bitlik gizleme kodları 2-baytlık bloklara gizlenir. Geri çıkarma işleminde ise yöntem, 24-bit imge gizlenmiş 24-bit stego imgeden, sırasıyla 2-baytlık bloklardaki 2-bitlik gizleme kodlarını kullanarak 4-bitlik parçalar elde eder ve parçalar birleştirilerek 24-bitlik gizli imge tersinir olarak geri elde edilir. Yöntem gizlenecek verinin boyutunu yarı yarıya düşürdüğü için geleneksel LSB yöntemlerine göre iki kat kapasite sunmaktadır. Aynı oranda veri gizlendiğinde ise yöntem, örtü imgede geleneksel LSB yöntemlerine göre daha düşük bozulma oluşturmaktadır. Önerilen yöntemin imge kalitesini ölçmek için literatürde sıklıkla kullanılan tepe sinyal gürültü oranı (PSNR) ve yapısal benzerlik kalite ölçütü (SSIM) kullanılmıştır. Ayrıca önerilen yöntemin görsel ataklara karşı dayanıklılığını ölçebilmek için salt & pepper, gaussian, speckle ve poisson saldırı atakları kullanılmıştır. Test sonuçları önerilen yöntemin, geleneksel LSB yöntemine ve literatürdeki çalışmalara göre kapasite olarak iki kat daha verimli, algılanamazlık olarak ise daha yüksek PSNR ve SSIM değerleri elde ettiğini göstermiştir.
In this study, a new high-capacity, low-distortion and reversible data hiding method (YKKG) that hides a 24-bit color image in a 24-bit color image is proposed. The proposed method divides the 24-bit image to be hidden into 4-bit pieces and hides each piece by reducing it to the 2-bit hide code. In this way, since the 4-bit piece is reduced to 2-bit, the method performs lossy concealment. 2-bit hiding codes are hidden in 2-byte blocks. In the undo process, the method obtains 4-bit pieces from the 24-bit image hidden from the 24-bit stego image, using 2-bit hiding codes in 2-byte blocks, respectively, and the parts are merged back into reversible 24-bit image. Since the method reduces the size of the data to be halved, it offers twice the capacity compared to traditional LSB methods. When the same amount of data is hidden, the method creates lower distortion in the cover image than traditional LSB methods. Peak signal to noise ratio (PSNR) and structural similarity quality criterion (SSIM), which are frequently used in the literature, were used to measure the image quality of the proposed method. In addition, salt & pepper, gaussian, speckle and poisson attack attacks were used to measure the resistance of the proposed method to visual attacks. The test results showed that the proposed method achieved twice as efficient capacity and higher PSNR and SSIM values than the traditional LSB method and the studies in the literature.

3.
Tartarus örneklerinin zorluklarının tahminlenmesi
Estimating the difficulty of Tartarus instances
Kaya Oğuz
doi: 10.5505/pajes.2020.00515  Sayfalar 114 - 121
Tartarus genetik programlamada sıkça kullanılan bir kıyaslama problemidir. Fakat zorluk ayarı özelliği henüz tam olarak araştırılmamıştır. Literatüre milyonlarca Tartarus örneği çalıştırdığımız önceki bir çalışmanın verilerini kullanarak zorluklarını tahmin edebilen bir denklemle katkıda bulunuyoruz. Yaklaşımımız denklemin içinde yer alan dört yeni metrik kullanıyor. Bu metrikler küme sayıları ve büyüklüklerine, kutuların kenarlardan uzaklığına, yazılım etmeninin etrafındaki kutuların sayısına ve etmenin en büyük kümeye varması için gereken hareket sayısına bağlıdır. Metriklerin katsayıları veriye genel doğrusal model ile uyarlanmış ve ortalama ~0.1 kadar bir hata başarısına ulaşılmıştır. Bu çalışma Tartarus probleminde bir değişiklik yapmadan problemin zorluğunu tahmin edebilen ilk çalışmadır.
Tartarus is a commonly used benchmark problem for genetic programming. However, it has never been fully explored for its difficulty tuning property. Using the data from a previous study in which we have executed millions of Tartarus instances, we contribute to the literature with an equation to estimate their difficulty. Our approach uses four metrics that are embedded into the equation. These metrics are related to the number of clusters and clusters sizes, the distances of boxes to the edges of the board grid, the number of boxes around the agent, and the minimum number of actions for the agent to reach the largest cluster. The coefficients of these metrics have been fit to the data using the general linear model and a mean residual error of ~0.1 has been achieved. This is the first study that can estimate the difficulty of a Tartarus board without modifying the problem in any way.

4.
Aort kapakçığının çok-kesitli bilgisayarlı tomografi görüntülerinden model-bağımsız otomatik bölütlenmesi
Model-free automatic segmentation of the aortic valve in multislice computed tomography images
Devrim Ünay, İbrahim Harmankaya, İlkay Öksüz, Rahmi Çubuk, Levent Çelik, Kamuran Kadipaşaoğlu
doi: 10.5505/pajes.2020.26817  Sayfalar 122 - 128
Bir veya birden fazla kalp kapakçığının etkilenebildiği kapakçık hastalıklarının etkin tedavisi için bu kapakçıkların onarılması ya da değiştirilmesini gereklidir. Kapakçıkların 2B/3B statik görüntülerinden elde edilecek bilgiyi tamamlayıcı bilgi içeren hastaya-özgü ve dinamik bir model bu girişimsel tedavi rehberlik edebilir. Bu amaçla bu çalışmada yeni bir otomatik model-bağımsız aort kapakçığı bölütleme yöntemi önerilmiş ve yöntemin doğruluğu aort kapakçığının kapalı anına ait geleneksel kontrastlı EKG-güdümlü çok-kesitli BT verisinden elde edilen uzman işaretlemeleri ile ölçülmüştür. Yöntemin başarısı 19 gerçek veride detaylı olarak değerlendirilmiş ve Hessian temelli sonucun üzerine bölge büyütme yaklaşımının performansının umut vadettiği ama bunun yanı sıra problemin zorluğunu göstermiştir.
Valvular diseases may affect one or more of the cardiac valves, which may need to be replaced or restored for effective treatment. The surgical procedure can be guided by a patient-specific and dynamic model containing information complementary to the 2D/3D static images of the valves. To this end, in this study a novel automated model-free aortic valve segmentation method is presented, and its performance is evaluated against expert annotations over conventional contrast- enhanced ECG-gated multislice CT data of the aortic valve at its closed position. Detailed evaluation of the proposed method in 19 real cases revealed an encouraging performance of 3D region growing over Hessian based approach but also demonstrated the complexity of the problem.

5.
EEG sinyallerinden bakılan görselin üretilmesi
Generating the image viewed from EEG signals
Gaffari Çelik, Muhammed Fatih Talu
doi: 10.5505/pajes.2020.76399  Sayfalar 129 - 138
EEG sinyalleri kullanılarak engelliler için kontrol edilebilir tekerlekli sandalyelerin üretildiği veya yapılması düşünülen aktivitenin tahmin edildiği çalışmalara literatürde sıklıkla rastlanmaktadır. Genel olarak bu çalışmalarda elektroensefalografi (EEG) sinyalinin önceden belirlenen sınıflara aktarımı gerçekleştirilir. Bu çalışmalar EEG sinyalinin sınıflandırmasından ibarettir. Ancak son yıllarda yapay öğrenme alanında yaşanan gelişmelerle sınıflandırmadan öteye gidildiği, EEG sinyalinden bakılan görselin üretilebildiği görülmektedir. Klasik çekişmeli üretici ağlar (Generative adversarial networks-GAN) ve otomatik kodlayıcı (Auto encoder-AE) yaklaşımlarının kullanıldığı sınırlı sayıdaki bu çalışmalar incelendiğinde, EEG sinyallerinden kabaca görsellerin üretilebildiği görülmektedir.
Bu çalışmanın özgün yönü, görsel üretim kabiliyetini arttıracak matematiksel yaklaşımlar içermesidir. Klasik GAN mimarileri üretilen görüntülerin çeşitliliğini sağlayabilmek için rastgele vektör girişini kullanırlar. Bu yaklaşım ile EEG sinyalinden üretilen görsellerin düşük kalitede olduğu gözlemlenmiştir. Önerilen yöntemde giriş iki kısım (kodlanmış EEG ve rastgelelik) olarak düşünülmüştür. EEG’nin kodlanması için değişken oto kodlayıcı (Variational auto encoder-VAE) ve fourier dönüşümü (FD) kullanılırken, rastgelelik için iki farklı yaklaşım önerilmiştir. Bu özgün GAN kullanımı, EEG sinyallerinden daha kaliteli görsel üretilmesini sağlamıştır. Bu kalitenin sayısal olarak anlaşılabilmesi için önceden eğitilmiş evrişimsel sinir ağları (ESA) kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar neticesinde, klasik GAN ile EEG’den üretilen görsellerin başarım seviyesi %93 civarındayken, önerilen yaklaşımda bu seviyenin %95-%100 aralığına çıktığı görülmektedir.
In the literature, it is encountered a vast amount of studies related to the production of controllable wheelchairs for people with disabilities or the prediction of activity thought to be performed. In general, the electroencephalography (EEG) signal is transferred to predetermined classes in these studies. These studies consist of the classification of the EEG signal. However, it has been observed that in the recent years, with the developments in the field of artificial learning, the classification has gone beyond, It can be seen that the visual viewed from the EEG signal can be produced. When the limited number of studies using classical generative adversarial networks (GAN) and autu encoder (AE) approaches are examined, it is seen that visuals from EEG signals can be produced roughly.
The original aspect of this study is that it includes mathematical approaches to increase the visual production capability. Classical GAN architectures use random vector input to provide a variety of images produced. With this approach, it is observed that the visuals produced from the EEG signal are of low quality. In the proposed method, the input is considered as two parts (coded EEG and randomness). Variable auto encoder (VAE) and fourier transform (FT) are used to encode the EEG, while two different approaches are proposed for randomness. The use of this original GAN has enabled higher quality visuals to be produced than EEG signals. In order to understand this quality numerically, pre-trained convolutional neural networks (CNN) was used. As a result of experimental studies, While the performance level of the visuals produced from EEG signals with classical GAN is around 93%, it is seen that this level rises to 95% -100% in the proposed approach.

6.
Eşanlatım tespitinde eminlik faktörü modeli
Certainty factor model in paraphrase detection
Senem Kumova Metin, Bahar Karaoğlan, Tarık Kışla, Katira Soleymanzadeh
doi: 10.5505/pajes.2020.75350  Sayfalar 139 - 150
Bu makalede, eşanlatımlı cümle çiftlerinin belirlenmesindeki belirsizlik problemi üzerinde durulmuştur. Eşanlatım cümleleri basitçe aynı olay ve/veya fikri farklı sözcük veya sözcüklerin farklı dizilişleri ile ifade eden cümle çiftleri/kümeleridir. Çalışmada eşanlatım tespitinde eminlik faktörü (EF) modelinin kullanılması önerilmiştir. EF modelinde kullanılmak üzere filtreleme yöntemi ile eşanlatım tespitinde başarılı olan öznitelikler (jenerik ve uzaklık tabanlı öznitelikler) belirlenmiş ve bu öznitelikler kümesi EF modelinde kanıtlar olarak kullanılmıştır. EF modeli Microsoft Eşanlatım derlemi üzerinde F1 ve doğruluk ölçekleri ile sınanmıştır. Yöntemin başarımı Bayes karar verme yaklaşımı ile kıyaslanmıştır. Deney sonuçları EF modelinin eşanlatım tespitinde Bayes modeline bir alternatif yöntem olduğunu göstermiştir.
In this paper, we address the problem of uncertainty management in identification of paraphrase sentence pairs. Paraphrase sentences are simply sets/pairs of sentences that express the same facts and/or opinions using different words or order of words. We propose the use of certainty factor (CF) model in paraphrase detection. A set of succeeding paraphrase detection features (generic and distance based features) is built by filtering and this set is used as evidences in CF model. The CF model is evaluated by F1 and accuracy measures on Microsoft Research Paraphrase corpus. The results are compared to the well-known Bayesian reasoning. The experimental results showed that CF model is an alternating paraphrase detection method to Bayes model.

7.
Derin öğrenme yöntemleri ve kelime yerleştirme modelleri kullanılarak Parkinson hastalığının duygu analiziyle değerlendirilmesi
The evaluation of Parkinson's disease with sentiment analysis using deep learning methods and word embedding models
Feyza Cevik, Zeynep Hilal Kilimci
doi: 10.5505/pajes.2020.74429  Sayfalar 151 - 161
Parkinson hastalığı, hastanın yaşam kalitesini etkileyen, önemli sosyal ve ekonomik etkileri olan ve semptomların aşamalı görünümü nedeniyle erken teşhis edilmesi güç olan yaygın bir nörolojik hastalıktır. Parkinson hastalığının Twitter gibi sosyal medya platformlarında tartışılması, hastaların Parkinson hastalığının hem tanı hem de tedavi aşamasında birbirleriyle iletişim kurduğu bir platform sağlar. Bu çalışmanın amacı, derin öğrenme ve kelime yerleştirme modellerini kullanarak insanların Parkinson hastalığı ile ilgili duygu analizlerini değerlendirmek ve karşılaştırmaktır. Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma Parkinson hastalığını sosyal medya aracılığıyla kelime yerleştirme modelleri ve derin öğrenme algoritmaları kullanarak analiz etmek için yapılan ilk çalışmadır. Bu çalışmada, kelime yerleştirme modelleri olarak Word2Vec, GloVe ve FastText; Evrişimsel Sinir Ağları (CNN'ler), Tekrarlayan Sinir Ağları (RNN'ler) ve Uzun Kısa Süreli Bellek Ağları (LSTM'ler) derin öğrenme teknikleri olarak harmanlanmış ve sınıflandırma amacıyla kullanılmıştır. Kelime yerleştirme modelleri ve derin öğrenme algoritmaları kullanılarak Parkinson hastalığı hakkında kullanıcı yorumlarının duygularını analiz etmek amacıyla kapsamlı deneyler İngilizce Twitter veri kümesi üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarında, Word2Vec kelime yerleştirme modelinin CNN derin öğrenme algoritmasıyla harmanlanması sonucu %75,12 doğruluk ile kayda değer bir sınıflandırma başarısı gözlemlenmiştir. Bu çalışma, hastaların gereksinimlerini anlamak için kelime yerleştirme modelleri ve derin öğrenme algoritmalarını kullanma etkinliğini ve Parkinson hastalarının ve yakınlarının duygularını sosyal medya aracılığı ile analiz ederek tedavi sürecine değerli bir katkı sağladığını göstermektedir.
Parkinson's disease is a common neurodegenerative neurological disorder, which affects the patient's quality of life, has significant social and economic effects, and is difficult to diagnose early due to the gradual appearance of symptoms. Examining the discussion of Parkinson’s disease in social media platforms such as Twitter provides a platform where patients communicate each other in both diagnosis and treatment stage of the Parkinson’s disease. The purpose of this work is to evaluate and compare the sentiment analysis of people about Parkinson's disease by using deep learning and word embedding models. To the best of our knowledge, this is the very first study to analyze Parkinson's disease through social media by using word embedding models and deep learning algorithms. In this study, Word2Vec, GloVe, and FastText as word embedding models and Convolutional Neural Networks (CNNs), Recurrent Neural Networks (RNNs), and Long Short Term Memory Networks (LSTMs) as deep learning techniques are blended and used for classification purpose. Extensive experiments are conducted to analyze the sentiments of user comments about Parkinson's disease using word embedding models and deep learning algorithms on English Twitter dataset. The remarkable classification success with 75.12% of accuracy is observed in the experiments through the result of blending Word2Vec as a word embedding model and CNN as a deep learning technique. This study demonstrates the effectiveness of using word embedding models and deep learning algorithms to understand patients' needs, and provides a valuable contribution to the treatment process by analyzing the feelings of Parkinson's patients and their relatives through social media.

8.
Yapay bağışıklık sistemi ve veri madenciliği yöntemlerini kullanarak tedarikçi değerlendirmede gösterge paneli uygulama modeli
Dashboard application model in supplier evaluation by using artificial immune system and data mining methods
Yüksel Yurtay, Murat Ayanoğlu
doi: 10.5505/pajes.2020.54522  Sayfalar 162 - 172
Küreselleşme, bilim ve teknolojideki hızlı gelişmeler, rekabetin artmasına, üretim yöntemlerindeki amaçların farklılaşmasına neden olmaktadır. Hızla değişen ve farklılaşan ihtiyaçların karşılanabilmesi, üretim yapan işletmeleri, teknolojik olarak yenilenmek ile karşı karşıya bırakmıştır. Özellikle elektronik ortamlarda biriken verinin kullanımı ve bilgiye erişimin kolaylaşması, işletmeleri, bilgisayar sistemleri ve üretim yönetimi noktasında gözden geçirmeye zorlamaktadır.
Üretim yapan işletmelerin karar alma süreçlerinde, ihtiyaç duyulan bilgiyi karşılayabilmesi için, veri tabanlarında analiz edilen verilerin görselleştirilmesi, uygun bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Bu bağlamda gösterge paneli, özellikle üretim yapan işletmeler için, hızlı ve doğru karar alma noktasında, iyi bir destek aracı olarak görülmektedir.
Bu makale, gösterge paneli başlığı altında, yapay bağışıklık sistemi ve veri madenciliği tekniklerini kullanarak, üretim yapan işletmelerde biriken verilerin analizi ve paylaşımı için, yeni bir model yaklaşımı sunar. Modelde, klonal seçim algoritması ile veriler çoğaltılır ve eğitilir. Analiz aşamasında k-means algoritması ile veriler kümelenir. Ağırlıklı ortalama ile performans göstergeleri hesaplanarak, veriler görselleştirilir. Elde edilen görseller, gösterge paneli kuralları ile karar vericilere destek olan, bir uygulama ile paylaştırılır. Yaklaşımımız, veri koleksiyonları birleştirmek, çözümlemek ve görselleştirmek için yeni bir yaklaşım modeli sunar.
Globalization and rapid developments in science and technology lead to an increase in competition and diffraction in the objectives in the production methods. In order to meet the rapidly changing and differentiated needs, manufacturing businesses are left against technological renewal. Especially usage of the data that is collected in electronic media and the ease of access to information forces businesses to review computer systems on point of production management.
Visualization of the data analyzed in the databases is a suitable solution in the decision-making processes of the manufacturing companies. In this context, the dashboard is seen as a good support tool especially for the manufacturing businesses, at a fast and accurate decision-making point.
This article represents a new model approach to accumulated analysis and its sharing for the manufacturing businesses by using the artificial immune system and data mining techniques under the title of the dashboard. In the model, data is increased and handled with clonal selection algorithm. In the analysis stage, the data is clustered with k-means algorithm. The data are visualized by calculating the weighted average and the performance indicators. The visuals that have been obtained will be shared with an app which supports the decision makers with the dashboard rules. Our approach provides a new approaching model to unite, analyze and visualize the collections of data.

9.
Enerji hasadı yapan düğümlerin bulunduğu telsiz duyarga ağlarının yaşam süresini arttıran yeniden oluşturulabilen bir dağıtık bağlı baskın küme algoritması
A new reconstructable distributed connected dominating set algorithm for extending the lifetime of wireless sensor networks including energy harvester nodes
Elif Haytaoğlu, Ömer Güleç, Mustafa Tosun
doi: 10.5505/pajes.2020.83030  Sayfalar 173 - 186
Telsiz duyarga ağları sağlık, ziraat, güvenlik ve eğlence gibi çeşitli alanlarda fayda sağlamaktadır. Bu ağları oluşturan düğümlerin enerji kaynaklarının kısıtlı olmasından dolayı enerjilerini etkin bir şekilde kullanmaya yönelik çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda genel olarak, düğümlerin nöbetleşe sıra ile çalışması ya da sistemde enerji etkin bir iletişim omurgası kullanılması üzerinde durulmuştur. Telsiz duyarga ağlarında iletişim omurgası olarak genellikle bağlı baskın kümeler kullanılmaktadır. Ayrıca, kendi enerjisini üreten düğümlerin de telsiz duyarga ağı sistemlerinde kullanılarak bu sistemlerin yaşam süresinin arttırılması literatürdeki bazı çalışmalarda düşünülmüştür. Bu çalışmada telsiz duyarga sistemlerinin en büyük problemlerinden olan enerji sorunu incelenerek güneş panellerinden kendi enerjisini üretebilen ve üretemeyen düğümlerin olduğu telsiz duyarga ağlarının yaşam sürelerinin arttırılması için yeniden kullanılabilen yeni bir dağıtık bağlı baskın küme algoritması önerilmiştir. Bir düğümde veya düğümlerin bazılarında enerji tükenmesi gerçekleştiğinde belirli bir miktar beklenerek, çalışan düğümlerde bir kopma gerçekleşmemişse önerilen algoritma tekrar çalıştırılmaktadır. Önerilen algoritma, telsiz duyarga ağ alanında sıklıkla kullanılan Cooja tabanlı SensEH benzetim ortamında uygulanmıştır. Önerilen algoritma ve rakip algoritma oluşturulan bağlı baskın kümelerin kullanıldığı sistemlerdeki yaşam süreleri ile algoritmaların zaman ve enerji tüketim maliyeti kapsamlı benzetim analizleri ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre önerilen algoritmanın toplam yaşam süresini rakip algoritmaya göre yaklaşık olarak iki katına çıkartabildiği görülmüştür.
Wireless sensor networks are utilized in many different areas such as health, agriculture, security, and entertainment. Since the nodes that constitute wireless sensor networks have limited energy resources, many studies have been carried out on use of their resources in an energy efficient manner. These studies generally focused on duty cycle techniques or constructing energy efficient communication backbones. In wireless sensor systems, the connected dominating sets are generally considered to be used as a backbone. In addition, the deployment of the nodes that harvest their own energy in wireless sensor networks has also been considered in recent studies. In this study, a new distributed algorithm is proposed to construct reusable connected dominating set for wireless networks that possess energy harvester nodes and ordinary nodes which could not harvest its energy. Whenever an energy depletion problem in a node or in more than one node occurs, after a specific interval, the proposed algorithm is re-employed on the alive nodes unless wireless sensor network is disconnected. The proposed algorithm was implemented on SensEH simulation environment based on Cooja which is one of the most commonly used tools in the wireless sensor network area. The new algorithm and the rival algorithm in the area are analyzed with respect to the lifetime of the systems together with the time and the energy consumptions required by the algorithms. According to the results, it is observed that the proposed algorithm can double the total lifetime compared to the rival algorithm.

10.
Olası İstanbul depreminin hasarlarının gözlenmesi için İHA rotalama probleminin bir genetik algoritma ile eniyilenmesi
The optimization of UAV routing problem with a genetic algorithm to observe the damages of possible Istanbul earthquake
Muhammed Halat, Omer Ozkan
doi: 10.5505/pajes.2020.75725  Sayfalar 187 - 198
Bu çalışmada, olası İstanbul depremi sonrası oluşabilecek hasarları havadan gözlemlemek için ilk 24 saat içerisinde İstanbul’dan kaldırılan bir İHA’nın hangi rotada uçması gerektiği problemi ele alınmıştır. Problemde, İstanbul üzerinde İHA’nın ziyaret edebileceği 230 aday grid nokta belirlenmiş ve her aday nokta için noktanın deprem riski ağırlığı ile nüfus yoğunluğunu birleştiren ağırlık değerleri belirlenmiştir. Problemde en fazla sayıda aday noktanın ağırlığını toplayacak şekilde İHA’nın menzil kısıtı altında rotalanması amaçlanmıştır. Tanımlanan bu problem, literatürdeki Oryantring problemine uyarlanmıştır. Oryantring problemi NP-zor bir problem olduğundan dolayı, problemin çözümü için probleme özgü bir genetik algoritma ve bir tavlama benzetimi algoritması geliştirilmiştir. Algoritmaların parametreleri deneyler ile ayarlanmıştır. Gerçek hayata uygun olarak deprem sonrası İHA’nın kalktığı havalimanı ile günlük ziyaret (veya görüntü sayısı) durumlarını kapsayan 15 farklı senaryo oluşturulmuş ve senaryolar ILOG ile kesin ve geliştirilen metasezgisel algoritmalar ile yaklaşık olarak çözülmeye çalışılmıştır. 15 senaryonun 2’sinde optimal çözüm bulunmuş olup diğer senaryolar için genetik algoritma daha iyi sonuçlar elde etmiş ve kabul edilebilir CPU süreleri içinde problemi çözebilmiştir.
In this study, the problem is to find a route for a UAV that takes off from Istanbul to observe the damages that may occur after the possible Istanbul earthquake within the first 24 hours. In the problem, 230 candidate grid points that UAV can visit on Istanbul are determined and the weight values combining the risk values based on earthquake degree zones and the population densities of the grid points are calculated for each candidate point. It is aimed to find a route for the UAV to maximize the total weights of the visited grid points under the UAV range constraint. The described problem is adapted to the Orienteering Problem in the literature. Since the Orienteering Problem is an NP-hard problem, a problem-specific genetic algorithm and a simulated annealing algorithm are developed to solve the problem. The parameters of the algorithms are tuned by experiments. 15 different scenarios including the daily number of visits (of taken images) and the airports that the UAV takes and lands off after the earthquake are created and tried to be solved exactly via ILOG and approximately via developed metaheuristics. While the optimal solutions are found for 2 of 15 scenarios via ILOG, the designed genetic algorithm has better solutions and can solve the problem within acceptable CPU times for the rest of the scenarios.

11.
Güç sisteminde meta-sezgisel algoritmalarla güç kaybı ve gerilim kararlılığı optimizasyonu
Power loss and voltage stability optimization with meta-heuristic algorithms in power system
Serkan İşcan, Orhan Kaplan, Gürcan Lokman
doi: 10.5505/pajes.2020.84152  Sayfalar 199 - 209
Bir güç sisteminde, gerilim genlikleri ve güç değerleri bilinen baralar kullanılarak sistemde yer alan diğer baraların gerilim genliklerinin, faz açı değerlerinin ve iletim kayıplarının hesaplanmasına güç akışı problemi veya yük akışı problemi denir. Her geçen gün artan tüketim ve yeni enerji kaynaklarının güç sistemine bağlanması güç akış problemini daha karmaşık hale getirmektedir. Güç akışı problemi hem elektrik üretimi hem de iletimi için büyük önem taşımaktadır, çünkü gelecekte sisteme bağlanabilecek yüklerin planlanması ve mevcut iletim hatlarının tam kapasite ile kullanılması bu sorunun çözümüne dayanmaktadır. Sistemin doğasından kaynaklanan bu doğrusal olmayan problemin çözümünde geleneksel olarak nümerik çözümler kullanılmıştır. Bununla birlikte, daha sonra geliştirilen optimizasyon teknikleri ve arama algoritmaları güç akışı probleminin çözümünde daha iyi sonuçların elde edilebileceğini göstermektedir. Bu çalışmada, Matlab yazılımı kullanarak oluşturan IEEE-14 bara parametrelerine sahip güç sistemine, güç akışı problemini optimize etmek için Yapay Arı Kolonisi (ABC), Gri Kurt (GWO) ve Parçacık Sürüsü Optimizasyonu (PSO) algoritmaları uygulanmıştır. Çalışmanın sonucunda, model güç sisteminin gerilim genliği, faz açısı, aktif güç kaybı değerleri ve algoritmaların hesaplama süreleri karşılaştırılmıştır.
In a power system, the calculation of the voltage amplitudes, phase angle values and transmission losses of buses using the buses with known voltage amplitudes and power values is called power flow problem or load flow problem. Increasing consumption day by day and connecting new energy sources to the power system make the power flow problem more complicated. The power flow problem is great importance for both the electricity production and transmission because the planning the loads that can be connected to the system in the future and usage of the existing transmission lines with full capacity are based on the solution of this problem. Traditional numerical solutions have been used in the solution of this non-linear problem originating from the nature of the system. However, the optimization techniques and search algorithms developed later show that better results can be obtained in solving the power flow problem. In this study, Artificial Bee Colony (ABC), Gray Wolf (GWO) and Particle Swarm Optimization (PSO) algorithms have been applied to the power system, which has the IEEE-14 bus parameters, to optimize the power flow problem using Matlab software. In the conclusion of the study, the voltage amplitude, phase angle, active power loss values of the model power system and calculation times of the algorithms are compared.

12.
Asenkron motorun stator q-eksen gerilimini kullanan alan yönlendirmeli vektör kontrollü gerilim sensörü kullanmadan sensörsüz hız tahmini
Stator q-axis voltage error based sensorless speed estimation of field oriented vector controlled induction motor without using voltage transducer
Sadık Özdemir
doi: 10.5505/pajes.2020.68252  Sayfalar 210 - 219
Bu çalışmanın amacı, asenkron motorlar (ASM) için sensörsüz, dolaylı, alan yönlendirmeli vektör kontrollü bir hız tahmin yönteminin geliştirilmesidir. Önerilen yöntem, yeni bir Model referans adaptif sistemdir(MRAS) ve motorun hızını hesaplamak için sadece kararlı hal alan yönlendirme durumunda stator q-eksen gerilim denklemine ihtiyaç duyar. Hesaplanan gerilim doğrudan kontrol algoritması içerisinde üretilen q-ekseni referans gerilimi ile karşılaştırıldığından, bu yöntem bir referans modele ihtiyaç duymaz, ayrıca gerilim sensörü gereksinimini ortadan kaldırır. Bu basit denklemde herhangi bir rotor parametresi yoktur ve bu sistemin rotor parametrelerinin değişimine karşı bağışıklık kazandırır. Dahası, bu basitleştirilmiş hesaplama akı tahmini gerekliliğini ortadan kaldırdığı için yöntem saf entegrasyon sorunlarına karşı daha az duyarlıdır. Böylece önerilen MRAS çok düşük ve sıfır hızlarda oldukça doğru hız tahmini yapabilir. Ayrıca, önerilen MRAS yöntemi gerilim sensörü gereksinimini ortadan kaldırmaktadır. Bu sayede özellikle düşük hızlarda gerilim sensörünün ölçüm gürültülerinin sebep olabileceği tahmin hatalarının önüne geçilmiş ve sistemin düşük ve sıfır hız performansları iyileştirilmiş olmaktadır. Bu çalışmada simülasyon çalışmaları MATLAB / SIMULINK ortamında tamamlanmıştır.
The purpose of the study is to develope a high-performance speed sensorless indirect field oriented control for induction motors (IMs). The proposed method is a novel Model Reference Adaptive System (MRAS) and needs only steady-state stator q-axis voltage equation to estimate rotor speed. And also, the proposed speed estimator algorithm removes the voltage transducer requirement in calculations since the algorithm compares the current requlator PI controller output with the calculated q-axis stator voltage. So the system does not need a reference loop since the calculated voltage I adaptive sub-model is directly compared with controller output. This simple equation does not require any rotor parameter and this makes the system immune to the variation of rotor parameters. Moreover, this unique calculation eliminates the requirement of flux estimation thus, the method is less sensitive to pure integration problems. This makes the estimator quite accurate at very low and zero speeds. Moreover, the suggested MRAS technique eliminates the voltage transducer measurement noises so, the low speed accuracy of the speed estimator is increased. Which are validated in simulations using MATLAB/SIMULINK.

13.
İHA ağları için uyarlanabilir, dengeli ve enerji verimli kümeleme mekanizması
An adaptive, balanced and energy efficient clustering mechanism for UAV networks
Sedat Görmüş, Harun Emre Kıran
doi: 10.5505/pajes.2020.53059  Sayfalar 220 - 228
İnsansız hava araçları(İHA), hem sivil hem de askeri olmak üzere birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle sivil uygulama alanlarında hem ekonomiklik hem de kolay temin edilebilirlikleri sayesinde küçük ölçekli İHA'lar tercih edilmektedir. Ancak bu araçlar bazı uygulamalarda tek başına kullanıldığında yetersiz kalmaktadır. Mini İHA’lardaki bu yetersizlik çoğu durumda kısıtlı enerji ve taşıma kapasitesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu soruna çözüm olarak birden fazla İHA’ların birleşmesiyle oluşturulan sürü İHA ağları önerilmiştir. Böylelikle bu ağlarda bulunan İHA’lara farklı görevler verilerek bu yetersizliğe çözüm önerisi sunulmuştur. Bu ağların birçok avantajları olmasıyla birlikte zorlukları da bulunmaktadır. Bu zorluklar sırasıyla enerji kısıtı, düşük güçlü ve kayıplı kablosuz haberleşme arayüzü ve düşük faydalı yük taşıma kapasitesi olarak karşımıza çıkar. Bu çalışmada, insansız hava aracı sürüleri için uyarlanabilir, dengeli ve enerji verimli yeni bir kümeleme mekanizması önerilmiştir.
Unmanned aerial vehicles (UAVs) are widely used in many fields, both civilian and military. In particular, mostly mini UAVs are used in civilian applications which are preferred both in terms of affordability and availability. However, these vehicles are insufficient for some applications when they are used alone. This inadequacy is often observed in mini-UAVs having limited capacity in terms of energy storage and payloads. As a solution to this challenge, swarms of networked mini UAVs have been proposed. Thus, the UAVs in such networks are assigned with different tasks to provide a solution or this inadequacy. While these networks have many advantages, they also come with challenges. These challenges include limited on-board energy storage, low power and lossy wireless communication interface, and limited useful payload carrying capability. In this study, a new adaptive, balanced and energy efficient clustering mechanism has been proposed for such UAV networks.

14.
Çoklu banda sahip mikroşerit antenlerde boyut optimizasyonunun derin öğrenme yöntemleri ile gerçekleştirilmesi
Dimension optimization of multi-band microstrip antennas using deep learning methods
Umut Özkaya, Levent Seyfi, Şaban Öztürk
doi: 10.5505/pajes.2020.23471  Sayfalar 229 - 233
Elektromanyetik frekans spektrumu farklı alt frekans bantlara ayrılmıştır. Bu alt frekans bantları, farklı uygulamalar için tahsis edilmiştir. Günümüzde çoklu alt frekans bantlarında çalışan cihazlar önemli avantajlar sağlamaktadır. Cihazlar, çoklu frekans bantlarında çalışması için anten yapılarına ihtiyaç duyar. Mikroşerit antenler, boyutlarının küçük olması, taşınabilir yapıları ve diğer sistemlere kolay bir şekilde entegre olması ile öne çıkan anten yapıları olmuştur. Bu çalışmada, çoklu frekans bantlarında çalışabilen mikroşerit anten yapısı tasarlanmıştır. Aynı zamanda, tasarlanan antenin optimizasyonunu daha kısa sürede sağlamak için anten boyutlarının optimizasyonunda derin öğrenme yöntemleri ile kullanılmıştır. Tasarlanan anten yapısının çalışma frekansları elde edilen sonuçlarda görüldüğü üzere C ve X bandında çalışmaktadır. IEEE Standartlarına göre C bandı 4 GHz ile 8 GHz arasında ve X bandı 8 GHz ile 12 GHz frekans aralığı olarak belirlenmiştir. Önerilen anten yapısında, çoklu bant yapılarında çalışma özelliği, C-şekilli anten dizisi vasıtasıyla elde edilmiştir. Optimizasyon işleminde kullanılacak olan derin öğrenme yöntemlerinde ise beş farklı Uzun Kısa Süreli Bellek (UKSB) modeli kullanılmıştır. Derin öğrenme yöntemlerinin en önemli avantajı, zorlu ve zaman alıcı problemlerin çözümünde gerekli özellikleri kendi öğrenme yeteneği ile belirleyerek tatmin edici sonuçlar elde etmesidir. Bu kapsamda 52 adet anten verisi üretilmiştir. Eğitim sürecinde 40 adet ve test aşamasında ise 12 adet veri kullanılmıştır. Test verilerinde elde edilen en düşük Ortalama Karesel Kök Hata (OKKH) performansı, UKSB-1 + kaçınma katmanı-1 + UKSB -2 + kaçınma katmanı-2 ile 1,0161 hata değeri olarak belirlenmiştir. Önerilen yöntemle elde edilen sonuçlar High Frequency Simulation Software (HFSS) programında değerlendirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar değerlendirildiğinde derin öğrenme modelinin üretmiş olduğu sonuçlar ile test verilerinin birbirine çok yakın olduğu gözlemlenmiştir.
The electromagnetic frequency spectrum is divided into different sub-frequency bands. These sub-frequency bands are allocated for different applications. In these days, devices operating in multiple sub-frequency bands provide significant advantages. Devices require antenna structures to operate in multiple frequency bands. Microstrip antennas have become prominent antenna structures with their small size, portable structures and easy integration into other systems. In this study, microstrip antenna structure which can work in multi frequency bands is designed. At the same time, it was used with deep learning methods in optimization of antenna sizes to ensure the optimization of the designed antenna in a shorter time. The operating frequencies of designed antenna structure work in the C and X band as seen in the obtained results. According to IEEE standards, C band is determined between 4 GHz and 8 GHz; X band determined as in 8 GHz and 12 GHz frequency range. In the proposed antenna structure, the ability to operate in multi-band structures was achieved by means of a C-shaped antenna array. In the deep learning methods that will be used in the optimization process, five different Long Short Term Memory (LSTM) models are used. The most important advantage of deep learning methods is that it can achieve satisfactory results by identifying the necessary features for solving difficult and time consuming problems with its own learning ability. In this context, 52 pieces of antenna data were produced. 40 pieces of data were used in the training process and 12 pieces of data were used in the test stage. The lowest root mean square error (RMSE) performance obtained in the test data was determined as LSTM-1 + Dropout layer-1 + LSTM -2 + Dropout layer-2 and 1,0161 error value. The obtained results by proposed method were evaluated in High Frequency Simulation Software (HFSS) program. In experimental results, it was observed that the results produced by the deep learning model and the test data were very close to each other.

15.
Yeni bir Julia tabanlı sistem tanımlama dili ve benzetim ortamı: JuSDL
A novel Julia based system description language and simulation environment: JuSDL
Zekeriya Sarı, Serkan Günel
doi: 10.5505/pajes.2020.03591  Sayfalar 234 - 243
Bu çalışmada, Julia programlama dili tabanlı bir tanımlayıcı sistem dili ve amaca yönelik hızlı ve etkili sistem benzetimlerine ve çevrimiçi ve çevrimdışı çözümlemelerine olanak sağlayan bir benzetim ortamı geliştirilmiştir. Geliştirilen benzetim ortamında ayrık zamanlı ya da sürekli zamanlı, statik ya da dinamik sistemlerin benzetimleri mümkündür. Özellikle, adi, rastgele adi, rassal, cebirsel, gecikmeli türev denklemleri ve ayrık fark denklemleri gibi çok farklı denklem türleri ile modellenen dinamik sistemlerin benzetimi yapılabilmektedir. Benzetim sırasında modelin bağlantıları üzerinden akan veri çevrimiçi ve çevrimdışı olarak işlenebilmekte ve özelleşmiş çözümlemeler yapılabilmektedir. Bu çözümlemelerin, standart Julia kütüphanesi ya da çeşitli Julia paketleri kullanılarak kolaylıkla tanımlanabilecek eklentiler ile de zenginleştirilmesi mümkündür. Benzetim model bileşenlerinin bireysel ve örnekleme zaman aralıklarında eşzamanlı ve paralel evrilmesi ile yapılır. Bileşenlerin birbirinden bağımsız evrilmesi farklı matematiksel denklemler ile ifade edilen bileşenlerden oluşan modellerin benzetimine olanak sağlarken; bileşenlerin eşzamanlı ve paralel evrilmesi ise benzetim hızını artırmaktadır.
In this study, a Julia programming language based system description language and simulation environment that enables fast and effective system simulations together with online and offline data analysis is introduced. In the simulation environment developed, it is possible to simulate discrete time or continuous time, static or dynamical systems. In particular, it is possible to simulate dynamical systems modeled by different types of equations, such as the ordinary differential, random ordinary differential, stochastic differential, differential-algebraic, delayed differential equations, and discrete-time difference equations. During the simulation, the data flowing through the links of the model can be processed online and offline, and specialized analysis can be performed. These analyzes can also be enriched with plugins that can be easily defined using the standard Julia library or various Julia packages. The simulation is performed by evolving the model components individually and parallelly between sampling time intervals. The independent evolution of the components allows the simulation of the models consisting of the components represented by different mathematical equations, while the parallel evolution of components increases the simulation speed.

LookUs & Online Makale