Flight simulation and control of a helicopter
Helikopter uçuş simulasyonu ve kontrolü
- Tez No: 237640
- Danışmanlar: DR. İLKAY YAVRUCUK, PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu tezin amacı, uçuş mekaniği matematiksel benzetim modeli ve otomatik kontrol sistemi algoritmas{\i} geliştirmektir. Tezin birinci bölümünde, doğrusal olmayan dinamik bir benzetim modeli MATLAB/SIMULINK kodlama arkayüzü kullanılarak geliştirilmiştir. Helikopterin ana rotor (akış ve flaplama dinamiği dahil olmak üzere), kuyruk rotoru, gövde, dik kuyruk, yatay kuyruk bölümleri, uçuş benzetim modeli için gerekli olan helikopter üzerindeki toplam kuvvet ve momentleri hesaplamak üzere modellenmiştir. Helikopter üzerindeki kuvvet ve momentler, 6 serbestlik dereceli hareket denlemleri modelinde kullanılmakta ve helikopterin askı durumu ve ileri uçuş durumu gibi belirlenmiş uçuşlardaki durum değerleri hesaplanmaktadır. Uçuş mekaniği matematiksel modelinin denge durumu değerlerini hesaplayan ve doğrusallaştıran programlar geliştirilmiştir. Helikopter doğrusal otomatik kontrol modelleri, klasik kontrol yöntemleri kullanılarak askı durumu ve ileri uçuş durumu olmak üzere her iki uçuş durumu için de tasarlanmaktadır. Otomatik uçuş kontrol modeli pilota yardımcı sistemlerden oluşmaktadır. Helikopter açısal hız değerlerini kontrol ederek helikopterin denge durumunu korumasını sağlayan uçuş kontrol modeli ile helikopteri hedeflenen yükseklik, hız ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritmaları klasik kontrol metodları kullanılarak tasarlanmıştır. İç kararlılık döngü modeli için hız geri besleme metodu ve model evirimi metodu kullanılarak iki ayrı kontrol sistemi tasarlanmış, hız geri besleme yöntemi kullanılarak tasarım tamamlanmıştır. Askı uçuş durumu dış kararlılık döngüsü için helikopteri hedeflenen yükseklik ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritması ile ileri uçuş durumu dış kararlılık döngüsü için helikopteri hedeflenen yükseklik, hız ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritması tasarlanmıştır. Sonuç olarak tasarlanan tüm benzetim ve kontrol modelleri helikopterin askı durumu ve ileri uçuş durumu için incelenmiş ve model performansları ilgili grafiklerle gösterilmiş ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis the development of a nonlinear simulation model of a utility helicopter and the design of its automatic flight control system is addressed. In the first part of this thesis, the nonlinear dynamic model for a full size helicopter is developed using the MATLAB/SIMULINK environment. The main rotor (composed of inflow and flapping dynamics parts), tail rotor, fuselage, vertical stabilizer, horizontal stabilizer of the helicopter are modeled in order to obtain the total forces and moments needed for the flight simulation of the helicopter. Total forces and moments are used in 6 degrees of freedom equations of motion model and helicopter states are calculated for the specified flight conditions such as hover and forward flight. Trim and linearization programs are developed. The linearized models of hover and forward flight conditions are used for the automatic flight control system design. Automatic flight control system model consists of necessary systems in order to ease the pilot control of the helicopter. A classical inner stability loop and outer flight directory mode approach is taken to design the automatic flight control system. For the inner stability loop both classical rate feedback and truncated system state feedback control approaches are used. The outer loop modes implemented are heading hold, attitude hold (pitch, roll), altitude acquire and hold mode for hover condition and heading hold, attitude hold (pitch, roll), altitude acquire and hold mode and airspeed hold for forward flight condition. Finally, the success of the controllers are demonstrated through nonlinear simulations for different flight directory modes in hover and forward flight conditions.
Benzer Tezler
- Modeling and control of a helicopter slung load system
Helikopter asılı yük sisteminin modellenmesi ve kontrolü
ÖMER OĞUZHAN GÜNGÖREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Mars helikopterinin matematiksel modellenmesi, simülasyonu ve kontrolcü performans karşılaştırması
Mathematical modeling, simulation and controller performance comparison of mars helicopter
FURKAN SEYREKBASAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU
- Dikey iniş kalkış yapabilen sabit kanatlı insansız hava aracı tasarım, üretimi ve uçuş testleri
Design, manufacturing and flight tests of a fixed-wing vertical take-off and landing unmanned air vehicle
UĞUR ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Mikro hava araçlarının bilinmeyen ortamlarda görüntü temelli kontrolü
Vision based control of micro air vehicles in unknown environments
CİHAT BORA YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ