Geri Dön

Design and implementation of an enhanced framework for complex mechatronic systems software development

Karmaşık mekatronik sistemler için yazılım oluşturulmasına yönelik geliştirilmiş bir çerçeve tasarımı ve uygulanması

PDF İndir

  1. Tez No: 478643
  2. Yazar: AHMET ÖZCAN NERGİZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ASIF SABANOVIC, PROF. DR. ERKAY SAVAŞ, DOÇ. DR. ALİ KOŞAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Yazılım geliştirme, Yazılım mimarisi, Software development, Software architecture
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Mekatronik; makine mühendisliği, elektrik ve elektronik mühendisliği, bilgisayar mühendisliği ve kontrol mühendisliği şeklinde sıralanabilecek birçok farklı disipline ait öğeler içeren çok disiplinli bir mühendislik dalıdır. Bu kapsamda geliştirilen sistemlerin istenilen şekilde çalışabilmesi için de yine bu çeşitli disiplinlere ait donanım/elektronik, bilgisayar, işletim sistemi ve sistem yazılımı gibi katmanların ahenk içinde çalışabilmelerine yönelik oluşturulmuş bir birlikteliğe gerek duyulmaktadır. Sistemin operasyona geçirilmesi, kontrol edilmesi, kullanıcı-sistem etkileşiminin yaratılması ve operasyona ait verilerin kaydedilmesi gibi birçok kullanım alanından ötürü bilgisayarlar ve yazılım, karmaşık mekatronik sistemlerin vazgeçilemez bileşenlerindendir. Dolayısıyla, yazılım tasarımı ve geliştirilmesi süreçleri genel sistem tasarım ve geliştirme süreçlerinden ayrı biçimde ele alınamaz. Yazılımı da sistem modelleme sürecine katmak ve daha da önemlisi modelleme yaklaşımını sistem bileşenlerinin yazılım birimleri tarafından kolaylıkla temsil edilebileceği bir şekile getirmek için yeni bir modelleme metodolojisi ortaya konulmalı ve beraberinde bunu destekleyen yapısal bileşenleri, geliştirme araçları ve prosedürleri ile sunulmalıdır. Bu metodolojinin temel tasarım prensibi bütün sistemin, mevcut yazılım geliştirme yaklaşımları ile oluşturulabilecek en küçük yapı taşlarına ayrıştırılabilirliği olmalıdır. Bu gereksinim tanımı ve işbu çalışmaya yönelik eforun temellendirildiği diğer çeşitli faktörlerin yönlendirmesi sonucunda karmaşık mekatronik sistem tanımına uygun bütün sistemler için yazılım geliştirilebilmesine olanak sağlayacak bir çerçeve yaratılmış ve hayata geçirilmiştir. Ortaya konulan çerçeve Karmaşık Mekatronik Sistemler Yazılım Çerçevesi (CMSFRAME) şeklinde isimlendirilmiştir. İsminden de anlaşılacağı üzere CMSFRAME, karmaşıklık seviyesi ve bileşen çeşitlerinden bağımsız olarak bütün mekatronik sistemler için kullanılabilmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu çerçevenin formülasyonu sırasında şimdiye dek bu alana yönelik kullanılmış olan en iyi pratiklerle bunları daha da geliştirmeye yönelik olarak oluşturulmuş ve günümüze kadar yapılmış olan benzeri çalışmalarda bulunmayan ekstra özellikler harmanlanmıştır. Bu çalışmanın devam ettiği dönemde Sabancı Üniversitesi Mikromekatronik Laboratuarı bünyesinde üretilmiş olan sistemler bu çalışmanın hedeflediği karmaşık mekatronik sistemlere mükemmel örnekler teşkil etmektedirler. Bu nedenle, önerilen yazılım çerçevesi sırasıyla Lazer Destekli Mikro-işleme İş İstasyonu ve Mikro-Fabrika olarak adlandırılan bu sistemlerin yazılımlarının geliştirilmesinde kullanılmış ve çerçevenin uygulanabilirliği ve bileşenleri ile yöntemlerinin performansı değerlendirilmiştir. Yazılımları bu çalışmada önerilen çerçeve kullanılarak geliştirilmiş her iki sistem üzerinde yapılan deneyler sonucunda sistemlerin tamamen fonksiyonel olduğu ve deney sonuçlarının tamamının beklenen şekilde olduğu gözlemlenmiştir. Buradan hareketle yazılım çerçevesinin başarılı olduğu ve karmaşık mekatronik sistem yazılımı geliştirilmesine yönelik ilk uygulamalarında kendini ispat ettiği belirtilebilir. Beraberinde sunduğu; bir grafik arayüzü üzerinden sistem modelinin tasarlanabilmesine ve sistem yazılımını meydana getiren kodların otomatik olarak yaratılabilmesine olanak sağlayan görsel tasarım bileşenleri sayesinde, hem sistem modelleme hem de yazılım geliştirme aracı olarak kullanılabilecek ilk çerçeve olma özelliğiyle CMSFRAME ilgili alandaki literatüre yapılmış somut bir katkı olarak nitelendirilebilir. Sunduğu bileşenlerin içeriği ve kullanım prosedürlerine yönelik anlaşılır tanımlar yardımıyla çerçevenin genişletilebilmesi ve teorik olarak herhangi bir yeni fonksiyon ya da fiziksel sistem bileşenine yönelik ekstra paketler oluşturulabilmesi mümkün kılınmıştır. Zamanla daha çok ve daha farklı çeşitte sistemler için yazılım geliştirilmesi amacıyla kullanıldıkça, çerçevenin uygulanmasına yönelik deneyim artacak ve ihtiyaca yönelik olarak geliştirilecek yeni paketler ile çerçevenin boyutu ve kapsamı daha da genişleyecektir.

Özet (Çeviri)

Mechatronics is a multidisciplinary engineering and design eld that includes a combination of mechanical engineering, electrical engineering, computer engineer- ing and control engineering. Operation of systems within this eld depends on the smooth cooperation of several layers, namely: hardware, electronics, computer, operating system and software. Regarding the realization of system operation and control, creating human-system interaction and recording information related to the operation of the system; computers and softwares are inevitable parts of the com- plex mechatronic systems. Therefore, design and development of the software can not be separated from the overall system design process. In order to incorporate the software into the system modeling process and more importantly, to modify the modeling approach in such a way that system components can be easily represented by software units; a new kind of modeling methodology has to be proposed and then supported by the related common procedure, tools and building blocks. The most basic design consideration for this methodology would be the decomposability of the whole system into lowest level building units that can be directly implementable using current software engineering methods. Based on the problem de nition and the other factors that motivated the e orts put within the context of this study, a framework is created and realized to be used for the software development of any kind of system that falls within the complex mechatronic system concept. Proposed framework is called Complex Mechatronics Systems Software Framework (CMS- FRAME). As the name implies, CMSFRAME is planned with an intention to cover all mechatronic systems with any type of components and in any level of complexity. Regarding the formulation and creation of CMSFRAME, the intention was to create a blend of the best practices taken so far and to enhance with some extra features which can not be found within the frameworks that are already developed to serve for similar purposes in mechatronics or related elds. The systems that are developed in Sabanci University MicroMechatronics Laboratory during the period of this study are all perfect examples of the so called complexity of mechatronic platforms. Thus, the proposed framework is applied for the software development of these systems, namely; Laser Assisted Micro-Machining Workstation (LAMMW) and Micro-Factory in order to evaluate applicability and performance of the frame- work components along with the methodology structured to serve as a guideline for application. As a result of experiments that were realized on both systems which were run by software developed using the proposed framework, it has been noted that both systems were fully functional and outcomes of all experiments were as targeted which can be translated to the success and the accuracy of CMSFRAME on complex mechatronic systems software development. Being the rst complex mechatronic systems framework that can serve as a system modeling tool and a software development tool at the same time with its visually representable structure that enables the creation of a system model via a graphical user interface which also allows automatic generation of source code that constitutes the system soft- ware, CMSFRAME itself stands as a substantial contribution to the related eld. Providing clear de nitions regarding the composition of packages and procedures it introduces, CMSFRAME facilitates a higher level expandability via the preparation of new packages which paves the way of covering any new functional or physical sub-component. The more it is going to be applied on di erent systems successfully, the more experience on it will be gathered based on the application notes along with the possible new components that will be implemented as additions to the initial version of the framework during these applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    1003696

    Robust estimation-based fault detection and isolation framework for autonomous aerial and navigation systems

    Otonom hava ve seyrüsefer sistemleri için dayanıklı kestirim tabanlı arıza tespiti ve izolasyonu çerçevesi

    MEHMET GÖKBERK PATAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU

  2. Tez No

    1002403

    Helikopter uygulamaları için doğrusal olmayan dinamik titreşim yutucusu tasarımı ve analizi

    Design and analysis of a nonlinear dynamic vibration absorber for helicopter applications

    ÖZKAN KARAYİĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TATAR

  3. Tez No

    982086

    Optimizasyon tabanlı bir su kaynakları sistemi modelleme aracının geliştirilmesi ve çok amaçlı sektörel tahsise uygulanması

    Development of an optimization-based modeling tool for water resources systems and application to multi-objective sectoral allocation

    SALİM YAYKIRAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPASLAN EKDAL

  4. Tez No

    1004543

    Development and experimental validation of a novel shape sensing strategy for composite aircraft wings using inverse finite element method and FBG sensors

    Ters sonlu elemanlar yöntemi ve FBG sensörleri kullanılarak kompozit uçak kanatları için yeni bir şekil algılama stratejisinin geliştirilmesi ve deneysel doğrulanması

    EMRE YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Mühendislik BilimleriSabancı Üniversitesi

    Mühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADNAN KEFAL

  5. Tez No

    957452

    Genişletilmiş mesleki kimliğin rolü: Meslekler arası iş birliği ve iletişim programının geliştirilmesi ve değerlendirilmesi

    The role of extended professional identity:Development and evaluation of an interprofessional collaboration and communication program

    MUKADDER İNCİ BAŞER KOLCU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Sağlık EğitimiEge Üniversitesi

    Tıp Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZLEM SÜREL KARABİLGİN ÖZTÜRKÇÜ

Geri Dön