Autonomous rendezvous of multiple fixed-wing UAVs using pso-driven optimal control
Çoklu sabit kanatlı İHA'ların pso-güdümlü optimal kontrol ile otonom buluşması
- Tez No: 1002786
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİT ERGEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Sivil Havacılık, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Civil Aviation, Aeronautical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan kontrol teorisi, Optimal kontrol, Parçacık sürü optimizasyonu, Sabit kanatlı hava araçları, İnsansız hava aracı, Nonlinear control theory, Optimal control, Particle swarm optimization, Fixed-wing aircraft, Unmanned aerial vehicle
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsansız Hava Araçlarına (İHA) atanan roller, askeri ve sivil havacılık operasyonları kapsamında gün geçtikçe çeşitlenmektedir. Bu rolleri başarıyla yerine getirmek için geliştirilen otonom sürü yetenekleri kritik bir öncelik haline gelmiştir. Dinamik ve karmaşık görev ortamlarında çoklu İHA'ların yüksek hassasiyetli koordinasyonu, görev başarısı için temel teşkil etmektedir. Ancak bu koordinasyon problemi modern kontrol süreçlerinin sınırlarını zorlamaktadır. Bu tez, söz konusu koordinasyon probleminden yola çıkarak çoklu sabit kanatlı İHA'ların otonom buluşma problemini ele almaktadır. Çalışmanın ana amacı, İHA'ların belirlenen buluşma noktasına mümkün olan en kısa sürede, çarpışmasız ve eş zamanlı olarak ulaşmalarını sağlamaktır. Problemin çözüm uzayı, çok boyutlu ve dışbükey olmayan bir yapıdadır. Bu doğrultuda, literatürdeki mevcut optimizasyon yaklaşımlarının eksikliklerini gidermek amacıyla bütünleşik bir Sentezlenmiş Parçacık Sürü Optimizasyonu yöntemi geliştirilmiştir. Bu yaklaşım, farklı gelişmiş optimizasyon stratejilerini bütünleştirerek algoritmanın kararlılığını ve küresel çözüme ulaşma yeteneğini artırmaktadır. Geliştirilen yöntem ile tüm İHA'ların kontrolcü katsayıları, bütünleşik bir maliyet fonksiyonu üzerinden eş zamanlı olarak optimize edilmiştir. Ayrıca, literatürde yaygın kullanılan kinematik veya doğrusal yaklaşımların kısıtlarını aşmak amacıyla doğrusal olmayan dinamik bir uçak modeli oluşturulmuştur. Benzetim çalışmaları, önerilen yaklaşımın geleneksel yöntemlere kıyasla önemli ölçüde daha iyi performans sergilediğini doğrulamakta ve sürü koordinasyonu için ölçeklenebilir ve modüler bir yapı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The roles assigned to Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are diversifying daily within the scope of military and civil aviation operations. Autonomous swarm capabilities developed to successfully fulfill these roles have become a critical priority. High-precision coordination of multiple UAVs in dynamic and complex mission environments is crucial for mission success. However, this coordination problem pushes the limits of modern control processes. Based on the coordination problem in question, this thesis addresses the autonomous rendezvous problem of multiple fixed-wing UAVs. The primary objective of the study is to ensure that the UAVs reach the designated rendezvous point simultaneously, without collisions, and in the shortest possible time. The solution space of the problem is multi-dimensional and non-convex in structure. In this regard, an integrated Synthesized Particle Swarm Optimization (SynthPSO) method has been developed to address the shortcomings of existing optimization approaches in the literature. This approach enhances the stability of the algorithm and its capability to reach a global solution by integrating different advanced optimization strategies. With the developed method, the controller coefficients of all UAVs have been simultaneously optimized through an integrated cost function. Furthermore, a non-linear dynamic aircraft model has been created to overcome the limitations of kinematic or linear approaches commonly used in the literature. Simulation studies confirm that the proposed approach exhibits significantly better performance compared to traditional methods, offering a scalable and modular structure for swarm coordination.
Benzer Tezler
- A novel approach to the rendezvous problem for aerial refueling of multi-UAV systems
Çoklu İHA sistemlerinin havada yakıt ikmali için buluşma problemine yeni bir yaklaşım
AHMET FARUK GÜNALP
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL
- Autonomous spacecraft rendezvous and docking on safe trajectories
Uzay aracının güvenli yörüngelerde otonom olarak yaklaşarak kenetlenmesi
ALİ TEVFİK BÜYÜKKOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Dikey iniş kalkış yapabilen insansız hava aracının hareketli platformlara otonom inişi
Autonomous landing of a vtol UAV on a moving platform
GÖKHAN GÜLMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖKKEŞ TOLGA ALTINÖZ
- An optimal solution for the multi-agent rendezvous problem appearing in cooperative control
İşbirlikli kontrolde görülen çok araçlı buluşma problemi için optimal bir çözüm
FATİH KÖLMEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİTAY ÖZBAY
- Comparison of consensus algorithms in wireless sensor networks
Kablosuz sensör ağlarında kullanılan uzlaşı algoritmalarının karşılaştırılması
ABDULMAJEED SULAIMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriÇankaya ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ÖZGÜR ERGÜL