Küçük bir insansız hava aracı için otopilot sistemi tasarımı
Autopilot system design for a small unmanned air vehicle
- Tez No: 223943
- Danışmanlar: PROF. DR. CİNGİZ HACİYEV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Astronomi ve Uzay Bilimleri, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering, Astronomy and Space Sciences
- Anahtar Kelimeler: Bulanık denetleyiciler, Kalman filtre, Fuzzy controllers, Kalman filter
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı küçük bir boyutta insansız hava aracı için otopilot sistemi tasarlamak ve değişik metodlarla tasarlanan sistemlerin etkinliğini karşılaştırmaktır.Bu amaç için öncelikle istenilen boyutlara yakın bir UAV olan ve çeşitli araştırmalarda kullanılan bir araca ait değerler bulunmuş ve bu lineerleştirilmiş değerler üzerinden bulunan durum denklemleri yardımı ile kararlılık değerleri incelenmiştir. Uzunlamasına ve yanlamasına kontrolör tasarımının 3 metodla yapılmasına karar verilmiştir.Klasik metod kullanılarak uzunlamasına yunuslama açısı kontrolörü,yükseklik kontrolörü ve hız kontrolörü ayrı ayrı transfer fonksiyonları köklerin yer eğrisine göre incelenerek ve istenilen cevap değerleri gözönünde tutularak tasarlanmıştır. P,I ve D etkiler ve sistemin beraberce cevabı gözönünde tutularak değerler belirlenmiştir. Yanlamasına ise değişik hatlardan kararlılığı arttırıcı geri beslemeli bir tasarım yapılmış ve bir yönlenme kontrolörü tasarlanmıştır.İkinci bir metod olarak lineer kuadratik regülatör tasarımı seçilmiştir. Bu kontrolörü oluşturmak amacı ile optimal kazanç değerini bulacak metod belirlenmiş ve durum denklemlerinden yararlanarak değişik ağırlık matrisleri için kazanç değerleri bulunmuştur. Sonrasında ölçüm hatalarının bu kontrolöre etkisini göstermek amacı ile sisteme gürültü eklenmiş ve bir Kalman filtresi tasarımı yapılarak filtrenin etkinliği ve bozucular olması durumunda optimal kontrolörün durumundaki değişim incelenmiştir.Son metod olarak ise bulanık mantık temelli bir kontrolör tasarımı kullanılmıştır. Giriş ve çıkış üyelik fonksiyonlarının değer aralıkları ve sayıları tahmin edilen ve bilinen bazı değerler vasıtası ile belirlenmeye çalışılmış yine kural tabanı basit seçilerek kolay kontrol edilebilir ve basit bir dizayn olmasına dikkat edilmiştir. Giriş ve çıkış katsayıları ile ilgili düzenlemeler yapılarak sonuçlar iyileştirilmeye çalışılmıştır.Tasarımlar yapıldıktan sonra her bir kontrolorün etkinliğinin kıyaslanması amacı ile bazı benzer şartlardaki cevap değerleri bulunmuş,avantaj ve dezavantajları sıralanmıştır.
Özet (Çeviri)
The purpose of this thesis is to design a control system for a small size UAV with different methods and to compare the efficacy of these systems.For this aim the linearized equations of motion for a small size UAV is firstly obtained. Then the state space equations are used to check the stability characteristics of the UAV. Three different methods are used for the control system design.Firstly classical control methods are used to design a longitudinal control system which includes a pitch angle controller,an altitude hold controller and a speed hold controller. Root locus of the transfer functions for different systems are investigated and P,I and D control effects are used to obtain the desired response characteristics. The lateral part of the control system is designed with several feedback loops to obtain the desired stability characteristics and a heading hold controller to obtain the desired heading value.Secondly linear quadratic regulator is used to design a control system for the UAV. The method for obtaining the gain values is decided and the gain values are solved for different weighting matrices to make a comparison of their effects. In order to investigate the effect of Kalman filtering technique and the white noise on the overall response of the controller the system with white noise is then considered and the results are compared.The third controller design is based on fuzzy logic. The range and quantity of the membership functions are selected with guessed and known values of the dynamic system. The rule base is kept simple to design the controller with ease with changing functions. The gain values are chosen and set as scalers in the last section of the design process so as to reach the desired response.Finally the responses of the controllers under same conditions are obtained and the advantages of each design technique are examined.
Benzer Tezler
- Design of an autopilot system for a micro-air vehicle
Küçük bir hava aracı için otopilot sistemi tasarımı
SERDAR ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Robust autopilot design via mu-synthesis for an unmanned aerial vehicle
Bir insansız hava aracı için mu-sentezi ile dayanıklı otopilot tasarımı
BURCU ELİF KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Antenna and frequency selective surface design for 3.1 GHZ detect and avoid radar system on unmanned aerial vehicle
İnsansız hava aracında 3.1 GHZ tespit ve kaçınma radar sistemi için anten ve frekans seçici yüzey tasarımı
MOHAMMAD HAROON AZAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
DOÇ. DR. HÜSEYİN ŞERİF SAVCI
- Hardware in the loop system development for modeling and control of multirotor vehicles
Multi rotorlu hava araçlarının modellenmesi ve kontrolü için donanım çevrimli benzetim sistemi tasarımı
MUHSİN HANÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL BAYEZİT
- Development of inertial navigation system with applications to airborne collision avoidance
Ataletsel seyrüsefer sistemi geliştirilmesi ve hava aracı çarpışma önleme uygulamalarında kullanımı
MEHMET HASANZADE
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ