Yapısal sistemlerde titreşim ve akustik dalgaların tekil değerlere ayrıştırma yöntemi ile adaptif kontrolü
Adaptive control of vibration and acoustic waves in structural systems via singular value decomposition method
Yazar: KAYRA KURŞUN
Danışman: PROF. DR. HAKAN ERSOY
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aktif gürültü kontrolü = Active noise control ; Sistem parametreleri = System parameters ; Tekil değer ayrışımı = Singular value decomposition

Özet:
Mühendislik sistemlerinde ses ya da titreşim kaynakları nedeniyle meydana gelen elastik dalgalar bozucu veya tahrip edici durumlara neden olabilmektedir. Bu durumun önüne geçebilmek için kullanılan önemli yaklaşımlardan biri aktif kontrol olarak adlandırılmaktadır. Aktif kontrol kavramı en genel tanımıyla, ses veya titreşim etkileri nedeniyle katı, sıvı veya gaz ortamlarında oluşan elastik dalgaların kontrol edilmek istenen büyüklüklerini, genlik, faz veya frekansları değiştirilmiş diğer dalga ya da dalgaları aynı ortama uygulayarak minimize etme işlemidir. Bahsedilen operasyonların gerçekleştirilebilmesi için dalgaların kontrol edilmek istenen büyüklüklerinin belirli sınırlar içinde algılanması ve algılanan büyüklere göre uyarlanan yapay dalgaların sisteme geri besleme ya da ileri besleme ile tekrar dahil edilmesi gerekmektedir. 
Bu tez çalışmasında gürültü kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için titreşim kontrol kaynakları ile akustik algılama yöntemleri tercih edilmiş ve üç bölümden oluşan bir iş akışı planlanmıştır. İlk bölümde, yapısal eleman ve akustik alan arasında modal bağlaşım yürütücü denklemleri elde edilmiş ve uygun sınır şartları belirlenerek oluşturulan modelin hata kriteri tespit edilmiştir. İkinci bölümde sistem parametreleri hata kriterine göre tekil değerlere ayrıştırma kullanılarak optimize edilmiş, sonlu elemanlar modeli ile doğrulanmış ve elde edilen veriler aktif kontrol sisteminin yapılandırılmasını sağlamıştır. Üçüncü bölümde ise deneyler yürütülmüştür. Deneyde kullanılan metal elemanlar kontrol ortamında yapay olarak oluşturulmuş gürültü seviyelerine maruz bırakılmıştır. Titreşim halindeki yapı nedeniyle kapalı boşlukta meydana gelen ses seviyeleri sistem içerisine yerleştirilen kalibrasyon mikrofon düzenleri ile ölçülmüş ve bu büyüklüklere göre oluşturulan dalgalar sisteme beslenmiştir.  
Elde edilen bulguların ayrıntılı olarak analizi ve değerlendirilmesi sonucunda kontrol sistem parametreleri optimizasyonu, sonlu elemanlar modeli ve deneysel verilerin birbirleriyle uyumlu olduğu tespit edilmiş ve kurulan aktif gürültü kontrolü sisteminde ses basınç seviyelerinde 17 – 20 dB azalma sağlandığı görülmüştür.

Abstract:
In engineering systems, it is possible for sound or vibration sources to generate elastic waves that can have disruptive or destructive effects. One of the important approaches utilized to prevent these situations is called active control. The concept of active control, in its most general definition, is the process of minimizing the amplitudes of elastic waves that occur in solids, liquids or gases due to sound or vibration, by applying other waves with altered amplitude, phase or frequency to the same environment. In order to carry out the aforementioned operations, the magnitudes of waves to be controlled must be measured within certain boundaries and artificial waves adjusted according to measured magnitudes must be reintroduced to the system as feedback or feedforward signals. 
In this thesis, a layout including vibration control sources and acoustic sensors is chosen and a workflow consisting of three stages has been planned for noise control. In the first part, the modal coupling governing equations between structural element and the acoustic field were obtained and the error criterion of the model was determined by applying the appropriate boundary conditions. In the second part, system parameters were optimized using single value decomposition for the specified error criterion, then verified with the finite element model results, and finally obtained data provided the configuration of the active control systems. In the third and last part experiments were carried out. The metal elements were used in the experiment were exposed to artificially created noise levels in the control environment. The sound levels occurring in the enclosed space due to the vibrating structure were measured with the calibration microphones, and the adapted waves were fed back to the system. 
As a result of detailed analysis and assessment of the findings, it was determined that the optimization of the control system parameters, the finite element model and the experimental data were compatible with each other, and it was observed that the sound pressure levels were reduced by 17 – 20 dB in the established active noise control system.