Hybrid nature-inspired optimization for stability and disturbance rejection in tethered unmanned aerial vehicles.
Bağlı insansız hava araçlarında istikrar ve bozukluk giderme için hibrit doğadan ilham alan optimizasyon
- Tez No: 1000808
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEFER KURNAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aktif güvenlik, Denetleyici alan ağları, Optimizasyon, Optimizasyon modelleri, Parçacık sürü optimizasyonu, Reddedilme duyarlılığı, Active security, Controller area networks, Optimization, Optimization models, Particle swarm optimization, Rejection sensitivity
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çalışma, bağlı insansız Hava Araçlarında (İHA) uygulanacak üst düzey bir tutum kontrol sisteminin tasarımında kullanılması amaçlanan yeni bir hibrit optimizasyon modeli önermektedir.alışma, bağlı insansız Hava Araçlarında (İHA) uygulanacak üst düzey bir tutum kontrol sisteminin tasarımında kullanılması yeni bir hibrit optimizasyon modeli önermektedir. Önerilen çözüm, Harris Hawks Optimizasyonunun, Kartal Stratejisinin ve Parçacık Sürüsü Optimizasyonunun (HHHO-ES-PSO) bir birleşimi olacak hibrit bir optimum algoritmanın yanı sıra Kesirli Sıralı Orantılı Türev İntegral (FOPDD-I) denetleyicisine dayanmaktadır. Optimize edilmiş FOPDD-I denetleyici performansının, Geleneksel PID, Kademeli PID, klasik Aktif Bozulma Reddetme Kontrolü (ADRC) ve Gelişmiş ADRC gibi bir dizi kıyaslama kontrol şemasıyla sistematik bir karşılaştırması yapılır.ptimize edilmiş FOPDD-I denetleyici performansının, Geleneksel PID, Kademeli PID, klasik Aktif Bozulma Reddetme Kontrolü (ADRC) ve Gelişmiş ADRC gibi bir dizi kıyaslama kontrol şemasıyla sistematik bir karşılaştırması yapılır. MATLAB ile yapılan kapsamlı simülasyonlar, HHHO-ES-PSO ayarlı FOPDD-I denetleyicisinin, geleneksel olanlardan daha yüksek kararlılık, daha hızlı geçici yanıt ve daha iyi rahatsızlık reddi ile karakterize edilen daha iyi bir dinamik davranışa sahip olduğunu göstermektedir. Optimizasyonun niceliksel sonuçları, orantılı kazançta (K_p)% 56,5 ve integral (K_i) kazançta% 65,2 artış ve türev kazançta (K_d)% 98,4'lük bir azalmanın yaw aşımını ve salınım davranışını etkili bir şekilde azalttığını göstermektedir.ptimizasyonun niceliksel sonuçları, orantılı kazançta (K_p)% 56,5 ve integral (K_i) kazançta% 65,2 artış ve türev kazançta (K_d)% 98,4'lük bir azalmanın yaw aşımını ve salınım davranışını etkili bir şekilde azalttığını göstermektedir. Ek olarak, kesirli düzenin parametreleri de uyarlanabilir bir şekilde ayarlandı, bu da doğrusal olmayan dinamik koşullarda% 12.5 ve% 14.7'lik uyarlanabilirlik kazanımlarıyla sonuçlandı. Tersine, geleneksel PID ve Kademeli PID denetleyicileri ayarlamada yalnızca küçük kazançlar sunarken, klasik ve geliştirilmiş ADRC yöntemleri performansta ılımlı ancak nispeten küçük kazançlar gösterdi.ersine, geleneksel PID ve Kademeli PID denetleyicileri ayarlamada yalnızca küçük kazançlar sunarken, klasik ve geliştirilmiş ADRC yöntemleri performansta ılımlı ancak nispeten küçük kazançlar gösterdi. Çalışmanın sonuçları ayrıca, hibrit meta-sezgisel optimizasyon ile birlikte kesirli sıralı bir kontrol uygulamanın değerinin önemli bir kısmının.
Özet (Çeviri)
The study proposes a new hybrid optimization model that is intended to be used in the design of a high-level attitude control system to be applied in tethered Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The suggested solution is based on a Fractional-Order Proportional-Derivative-Integral (FOPDD-I) controller alongside a hybrid optimum algorithm that will be a fusion of Harris Hawks Optimization, the Eagle Strategy, and Particle Swarm Optimization (HHHO-ES-PSO). A systematic comparison of the optimized FOPDD-I controller performance with a number of benchmark control schemes is made, such as the Conventional PID, Cascade PID, classical Active Disturbance Rejection Control (ADRC), and Advanced ADRC. Extensive simulations with MATLAB indicate that the HHHO-ES-PSO-tuned FOPDD-I controller has a better dynamic behavior, which is characterized by higher stability, quicker transient response, and better disturbance rejection than the traditional ones. The quantitative results of optimization show an increase in the proportional gain (K_p) by 56.5% and in the integral (K_i) gain by 65.2% and a reduction in the derivative gain (K_d) by 98.4% effectively reducing the yaw overshoot and oscillatory behavior. In addition, the parameters of the fractional-order were also adjusted in an adaptive manner, which resulted in adaptability gains of 12.5% and 14.7% in nonlinear dynamic conditions. Conversely, traditional PID and Cascade PID controllers only offered small gains in tuning, whereas classical and improved ADRC methods demonstrated moderate, but relatively small, gains in performance. The results of the study have also demonstrated that a significant portion of the value of applying a fractional-order control in conjunction with hybrid metaheuristic optimization lies in the fact that the suggested model, FOPDD-I controller, is a powerful and adaptable approach to tethered UAV attitude control in highly complex and uncertain operating conditions.
Benzer Tezler
- Yenilenebilir enerji sistemleri ile entegre iki alanlı güç sisteminde yük frekans kontrolü için optimizasyon yöntemleri kıyaslaması
Comparison of optimization methods for load frequency control in a two-area power system integrated with renewable energy systems
FATİH DEMİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN DEMİRÖREN
- Pasif optik ağların analizi ve optimizasyonu
Analysis and optimization of passive optical networks
SERAP KILINÇ EVRAN
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NECMİYE ÖZLEM ÜNVERDİ
- Fotovoltaik sistemlerde mgnt performansının artırılmasına yönelik PSO, MFO, GOA ve ABC algoritmalarının karşılaştırılmalı analizi ve hibrit yaklaşım önerisi
Comparative analysis of PSO, MFO, GOA AND ABC algorithms and hybrid approach proposal for increasing mgnt performance in photovoltaic systems
GÖKTUĞ RECEP AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAT PAMUK
- Statcom içeren güneş-rüzgar hibrit mikroşebekenin modellenmesi ve optimizasyonu
Modeling and optimization of a solar-wind hybrid microgrid with statcom
HALE BAKIR
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AFŞİN KULAKSIZ
- Doğadan esinlenmiş hibrit bir optimizasyon algoritmasının yol planlama problemine uygulamasının istatistiksel sonuçları
Statistical results of applying a nature-inspired hybrid optimization algorithm to the path planning problem
MERVE GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İstatistikArtvin Çoruh Üniversitesiİstatistik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADRİ DOĞAN