Geri Dön

Flight simulation and control of a helicopter

Helikopter uçuş simulasyonu ve kontrolü

  1. Tez No: 237640
  2. Yazar: GÜLSÜM HİLAL ERÇİN
  3. Danışmanlar: DR. İLKAY YAVRUCUK, PROF. DR. OZAN TEKİNALP
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2008
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. Modeling and control of a helicopter slung load system

    Helikopter asılı yük sisteminin modellenmesi ve kontrolü

    ÖMER OĞUZHAN GÜNGÖREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN

  2. 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

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN

  3. Mars helikopterinin matematiksel modellenmesi, simülasyonu ve kontrolcü performans karşılaştırması

    Mathematical modeling, simulation and controller performance comparison of mars helicopter

    FURKAN SEYREKBASAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU

  4. 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

    Türkçe

    2015

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN

  5. Mikro hava araçlarının bilinmeyen ortamlarda görüntü temelli kontrolü

    Vision based control of micro air vehicles in unknown environments

    CİHAT BORA YİĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ