Parçacık sürü optimizasyonu (PSO) kullanılarak elektrik soliton üreteç tasarımı, analizi ve gerçeklemesi

Abstract

Solitonlar, genliğe bağlı olarak hızın doğru orantılı olarak değiştiği, çarpıştıklarında birbirlerini etkilemeyen, doğrusal olmayan dalga sınıflarıdır. Hızlarının genliğe bağlı olarak değişmesi ve birbirini etkilememesi bu tip dalgaların farklı çalışmalar için kullanımını cazip hale getirmiştir. Askeri radar sistemlerinde, yapay zeka robot çalışmalarında, sinyali uzun mesafelere taşımada, mikrodalga frekanslarında sinyal üretiminde kullanılabilmektedir. Bu tezde soliton dalgası üretimi için doğrusal olmayan iletim hatları (NLTLs) kullanılmıştır. NLTL devrelerinin teorik denklemleri oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Analiz işlemleri sonunda soliton modellemesi gerçekleştirilmiş ve NLTL devrelerini tasarlamak için literatürdeki deneme yanılma yöntemleri kullanmak yerine parçacık sürü optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılmıştır. Kullanılan bu algoritma ile 4 farklı merkezi frekans değer paremetresi için optimum sonuçlar oluşturulmuştur. Optimizasyon aşamasından belirlenen devre eleman sayıları ve değerleri için NLTL’ler modellenmiştir. Bu modellerin simülasyonları, 10MHz ile 100MHz arasındaki 10 farklı merkezi frekans değeri için tekrarlanmıştır. Alınan simülasyon sonuçlarından sonra, deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler 3 farklı merkezi frekans değeri için tekrarlanmıştır. Soliton dalga üretiminde; simülasyonu modellenen ve deneyleri gerçekleştirilen tasarımların uyumlu olduğu görülmüştür.

Solitons are nonlinear wave classes in which the velocity changes proportionally depending on the amplitude, and they do not affect each other when they collide. The fact that their velocity changes depending on the amplitude and does not affect each other has made the use of this type of waves for different studies attractive. It can be used in military radar systems, artificial intelligence robot studies, transmitting the signal over long distances, and generating signals at microwave frequencies. In this thesis, nonlinear transmission lines (NLTLs) are used for soliton wave generation. Theoretical equations of NLTL circuits are created and analyzed. At the end of the analysis, soliton modeling was performed and particle swarm optimization (PSO) algorithm was used to design NLTL circuits instead of using trial and error methods in the literature. With this algorithm used, optimum results were created for 4 different central frequency value parameters. NLTLs were modeled for the circuit element numbers and values determined from the optimization stage. The simulations of these models were repeated for 10 different central frequency values between 10MHz and 100MHz. After the simulation results obtained, the experiments were carried out. Experiments were repeated for 3 different central frequency values. Soliton wave production; it has been seen that the designs that are simulated and tested are compatible.