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: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Havacılık Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Astronomy and Space Sciences, Aeronautical Engineering, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 146
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
Makine Mühendisliğiİstanbul 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
- Döner kanatlı bir insansız hava aracı için yer kontrol istasyonu tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a ground control station of a rotary wing unmanned aerial vehicle
ZAFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ
- Turaç insansız hava aracının yapısal modelinin hazırlanması ve analizlerinin yapılması
Structural modeling and analysis of turac unmanned air vehicle
YASİN DERELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- 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
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ