Kaos ve yapay zekâ teknikleri ile geleneksel endüstriyel karıştırıcıların performanslarının iyileştirilmesi
Improving the performance of traditional industrial mixers with chaos and artificial intelligence techniques
Yazar: ONUR KALAYCI
Danışman: PROF. DR. İHSAN PEHLİVAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Hümik asit = Humic acid ; Kaos = Chaos ; Kaotik sistemler = Chaotic systems ; Karıştırıcılar = Mixers

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı; geleneksel endüstriyel karıştırıcıların -ürün kalitesi, homojenlik, zaman ve enerji tasarrufu gibi önemli kriterler açısından- performanslarının iyileştirilmesi için geleneksel karıştırma yöntemleri, bulanık mantık ve kaotik sistemlerin birlikte ve ayrı ayrı kullanıldığı deneysel karıştırma çalışmaları yapılarak performans sonuçlarının karşılaştırılması ve değerlendirilmesidir.
Tezin ilk aşamasında; geleneksel, kaotik ve bulanık mantık karıştırma yöntemlerinin deneysel çalışmalarda kullanılabilmesi için , "Programmable Logic Controller" (PLC) ile kontrol edilen ve tüm fonksiyonları "Human Machine Interface" (HMI) operatör panel üzerinden yönetilip izlenebilen, yeni bir kaotik ve bulanık mantık kontrollü karıştırıcı (YKBK), endüstriyel ortamlarda kullanılan mekanik örneklerine uygun bir şekilde tasarlanmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. 
İkinci aşamada; kaotik yörüngelerden hız verileri elde etmek için Labview programı kullanılarak Runge Kutta 45 (RK45) sayısal çözüm algoritmasına göre çalışan, kaotik denklem çözüm ve simülasyon programı (KDÇS) geliştirilmiştir. KDÇS programı ile kaotik karıştırma deneyleri için literatürden seçilen, farklı dinamik özelliklerdeki  kaotik sistemlerin  diferansiyel denklemleri çözdürülerek her kaotik sistemin x,y,z kaotik zaman serisi sonuçları ve faz portreleri elde edilmiştir. 
Üçüncü aşamada; KDÇS programından elde edilen kaotik zaman serisi sonuçlarını frekans verilerine dönüştüren ve bu verilere göre YKBK'de bulunan frekans invertörüne bağlı karıştırıcı motorun, seçilen kaotik sistemlere göre değişken hızlarda dönmesini sağlayan PLC ve HMI yazılımı geliştirilmiştir. Bu aşamada su, leonardit ve potasyum hidroksit (KOH) kullanılarak, dünyada ve ülkemizde en çok kullanılan bitki besleme ve toprak düzenleyici ürünlerinden biri olan sıvı Humik Asit elde etmek için, geleneksel yöntemlerin ve kaotik sistemlerin kullanıldığı karıştırma deneyleri yapılmıştır.
Dördüncü aşamada; Labview programı kullanılarak, karıştırma esnasında karıştırıcıdan gelen pH, karıştırma süresi ve  motorun çektiği akım  verilerine göre, en uygun kaotik karıştıma sistemini ve hızını seçebilen bir bulanık mantık denetleyicisi (BMD) geliştirilmiştir. Veri alışverişi için BMD ile karıştırıcı kontrol cihazı PLC arasında "ole for process control" (OPC) server kullanılmıştır.  Bu aşamada yine su, leonardit ve KOH kullanılarak humik asit elde etmek için bulanık mantık karıştırma deneyleri yapılmıştır.
Son aşamada; geleneksel, kaotik ve bulanık mantık yöntemiyle elde edilen karıştırma deneyleri sonuçlarının, ürün kalitesi, çözünme oranı ve toplam enerji tüketimi açısından, karşılaştırmaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; kaotik sistemler ve bulanık mantık kullanılarak yapılan karıştırmanın, ürün kalitesi, homojenlik, zaman, enerji tasarrufu gibi kriterler açısından geleneksel karıştırma yöntemlerine göre daha verimli olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis study is to compare and evaluate the performance results by doing experimental mixing studies in which fuzzy logic and chaotic systems are used together and seperately to improve the performance of traditional industrial mixers in terms of curicial criteria such as product quality, homogenity, time and energy saving.
On the first stage of this thesis, a new chaotic and fuzzy logic controlled mixer (NCFM) which can be controlled by "Programmable Logic Controller" (PLC) and whose all functions can be managed and monitored via the "Human Machine Interface" (HMI) was designed and manufactured in accordance with the mechanical samples used in industrial environments in order to use the traditional chaotic and fuzzy logic mixing methods in experimental studies. 
On the second stage, a chaotic equation solution and simulation (CESS) program which functions according to the Runge Kutta 45 was developed by using Labview program in order to obtain velocity data from chaotic trajectories. Differential equations of chaotic systems were selected from the literature and different dynamic properties were solved for chaotic mixing experiments by CESS program to obtain x, y, z chaotic time series reults and phase portraits of each chaotic system.
On the third stage, a PLC and HMI software has been developed that converts the chaotic time series results obtained from the CESS program to frequency data. According to the data obtained from this program mixing motor connected to frequency invertor in NCFM rotates at variable speeds. Mixing experiments in which traditional methods and chaotic systems were carried out in order to obtain liquid Humic Acid which is one of the most used plant nutrition and soil contditioner in our country and all around the world by using water, leonardite and potassium hydroxide. (KOH)
On the fourth stage, a fuzzy logic controller (FLC) which can chose the most appropriate chaotic mixing system and its speed was developed according to the PH, mixing time, and motor current  coming from the mixer during the mixing by using Labview program. An "ole for process control" (OPC) server was used between FLC and mixer controller PLC for data excahnge. Fuzzy logic mixing experiments were carried out to obtain humic acid by using water, leonardite and KOH. 
On the last stage, the results of the results of the mixing experiments, obtained by conventional, chaotic and fuzzy logic methods, were compared in terms of product quality, dissolution rate and total energy consumption. According to the results obtained; It has been observed that mixing using chaotic systems and fuzzy logic is more efficient than traditional mixing methods in terms of criteria such as product quality, homogeneity, time and energy saving.