Filtre devrelerinde evrimsel algoritmalar kullanarak transfer fonksiyonu optimizasyonu
Transfer function optimization using evolutionary algorithms in filter circuits
Yazar: TUĞBA SAATÇI AYTEN
Danışman: PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktif devreler = Active circuits ; Filtre devreleri = Filter circuits ; Parametre optimizasyonu = Parameter optimization

Özet:
Filtre devrelerinin sentezinde transfer fonksiyonunun elde edilmesi önemli bir yer tutmaktadır. Genlik-frekans karakteristiği veya faz-frekans karakteristiği üzerinden istenilen özellikleri sağlayan analog veya sayısal filtre devresinin tasarımı için belirlenen özellikleri sağlayan transfer fonksiyonlarının elde edilmesi gerekmektedir. Bu yaklaşıklık problem için son yıllara kadar Butterworth, Chebyshev gibi geleneksel matematiksel yaklaşım yöntemleri kullanılmıştır. Evrimsel algoritmalar veya benzeri akıllı algoritmalar ile arama uzayını daha detaylı bir şekilde taranması ve hata oranını azaltılması mümkün olmuştur.
Bu tez çalışmasında evrimsel algoritmalardan bal arısı çiftleşme algoritması, ateş böceği algoritması ve yapay arı kolonisi algoritması kullanılarak transfer fonksiyonlarının optimizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu işlem ile ideal alçak geçiren filtrenin genlik-frekans karakteristiğine yaklaşılmaya çalışılmıştır. Butterworth, Chebyshev gibi geleneksel matematiksel yaklaşım yöntemlerine göre evrimsel algoritmalar ile daha az hata oranlarına sahip transfer fonksiyonlarının elde edildiği gösterilmiştir. 
Ayrıca faz-frekans karakteristiği üzerinden optimizasyon işlemlerinin de yapılabileceği ve bu durumda gecikme karakteristikleri daha iyi olan transfer fonksiyonlarının elde edilebileceği gösterilmiştir.  Bu yaklaşım ile lineer gecikme karakteristiğine yaklaşan optimize transfer fonksiyonları elde edilmeye çalışılmıştır. 
Bu tez çalışmasında son olarak, evrimsel algoritmalar kullanılarak elde edilen transfer fonksiyonlarından aktif filtre devreleri elde edilmiş ve geleneksel yöntemler ile elde edilmiş transfer fonksiyonlarına göre aynı sayıda aktif ve pasif eleman kullanarak daha az hata oranına sahip devrelerin elde edilebileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Obtaining the transfer function of the synthesis filter circuit occupies an important place. For the design of the analog or digital filter circuit which provides the desired characteristics over the amplitude-frequency characteristic or phase-frequency characteristic, transfer functions that provide the specified features must be obtained. Traditional approximation methods such as Butterworth and Chebyshev have been used for this approximation problem. With the help of evolutionary algorithms or similar intelligent algorithms, it was possible to scan the search space in more detail and reduce the error rate. 
In this thesis, honey bee mating algorithm, firefly algorithm and artificial bee colony algorithm are used for the optimization of transfer functions. With this process, the amplitude-frequency characteristic of the ideal low pass filter is tried to be approached. It has been shown that transfer functions with less error rates are obtained with evolutionary algorithms than traditional mathematical approach methods such as Butterworth and Chebyshev. 
 It is also shown that optimization operations can be performed over phase-frequency characteristic and in this case transfer functions with better delay characteristics can be obtained. With this approach, optimized transfer functions approaching linear delay characteristic are tried to be obtained. 
Finally, in this thesis, active filter circuits are obtained from transfer functions obtained using evolutionary algorithms and it is shown that less error rate can be obtained by using same number of active and passive elements compared to transfer functions obtained by traditional methods.