Biyolojik yapıların fizyolojik karakteristiklerini ve bilgi transfer mekanizmalarını taklit ederek, hesaplamalı donanımlar geliştirilmesi konusunu ele alan araştırma alanı nöromorfik mühendisliktir. Merkezi desen üreteçlerinin hesaplamalı donanımlarla taklit edilmesi de bu araştırma alanının konuları dâhilindedir. Bu çalışmada merkezi desen üreteci dinamiklerinin taklidi için kullanılan osilatör modellerinden biri olan Rayleigh osilatörünün fraksiyonel tanımlaması üzerinde durulmuştur. Öncelikle sistemin kararlılık analizi yapılmış, ardından bu sistemin osilasyon sergileyebileceği en düşük fraksiyonel derece belirlenmiştir. En düşük fraksiyonel dereceden daha yüksek bir derece ile tanımlanan fraksiyonel sistemde ritmik osilasyon desenini gözlemlemek için sistemin nümerik simülasyonu yapılmıştır. Fraksiyonel Rayleigh osilatörünün nümerik simülasyonu için Grünwald-Letnikov (G-L) fraksiyonel türev yöntemi kullanılmıştır. Ardından fraksiyonel Rayleigh osilatörünün ayrık donanım elemanları kullanılarak deneysel gerçekleştirimi yapılmıştır. Gerçekleştirim sürecinde Matsuda yaklaşıklık metodu ve FOSTER-I R-C ağ dönüşümünden yararlanılmıştır. Tasarlanan bu devre yapısının doğrulaması için SPICE devre simülasyon programı kullanılmıştır. Böylece fraksiyonel derece ile tanımlanan ve merkezi desen üreteçlerinin ritmik desenlerinin elde edilmesinde sıklıkla kullanılan bir osilatör yapısının donanım gerçekleştirim sonuçları başarılı bir şekilde elde edilmiştir.
Rayleigh Osilatörü Fraksiyonel Kapasitör Devre Sentezi Matsuda Yaklaşıklık Yöntemi FOSTER-I Ağı.
The research area that deals with the development of computational hardware is neuromorphic engineering by mimicking the physiological characteristics and the information transfer mechanisms of biological structures. The emulation of the central pattern generators with computational hardware is also within the scope of this research area. In this study, the fractional definition of the Rayleigh oscillator, which is one of the oscillator models used for emulation of the central pattern generator dynamics, is handled. First of all, the stability analysis of the system has been made and then, the lowest fractional order at which this system could oscillate is determined. The numerical simulation of this system is made in order to observe the rhythmic oscillation pattern in the fractional system that is defined by a higher fractional order than the lowest one. The Grünwald-Letnikov (G-L) fractional derivative method is used for the numerical simulation of the fractional Rayleigh oscillator. After that, the experimental implementation of the fractional Rayleigh oscillator is made by using the discrete hardware elements. It is utilized from the Matsuda approximation method and the FOSTER-I R-C network transformation in this implementation process. SPICE circuit simulation program is used to verify the functionality of this designed circuit structure. Therefore, the hardware realization results of a fractional-order oscillator structure, which is frequently used in obtaining the rhythmic patterns of the central pattern generators, have been obtained successfully.
Rayleigh oscillator Fractional Capacitor Circuit Synthesis Matsuda Approximation Method FOSTER-I Network.
Primary Language | Turkish |
---|---|
Subjects | Electrical Engineering |
Journal Section | Electrical and Electronics Engineering |
Authors | |
Publication Date | July 18, 2022 |
Submission Date | December 21, 2021 |
Acceptance Date | May 27, 2022 |
Published in Issue | Year 2022 Volume: 11 Issue: 3 |