Design of two wheeled twin rotored hybrid robotic platform
İki tekerlekli iki dönerkanat sistemine sahip melez robotik sistem tasarımı
- Tez No: 286281
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BÜLENT İRFANOĞLU, YRD. DOÇ. DR. KUTLUK BİLGE ARIKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Sivil Havacılık, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Tez kapsamında iki tekerlekli iki dönerkanat sistemine sahip melez robotik sistem yapısı ayrıntılarıyla açıklanmıştır. Bu çalışma, yerde seyredebilen, gerektiğinde dikey kalkış gerçekleştirip havada seyredebilen melez sistem projesinin ilk aşamasıdır. Fiziksel sistemin ilk tasarımını, matematiksel modele göre tasarlanmış çeşitli kontrol sistemlerini ve bu kontrol sistemlerinin benzetimlerini içermektedir. Sistem mekatronik tasarım prensiplerine göre tasarlanmış ve fiziksel olarak inşa edilmiştir. Eyleyiciler, algılayıcı sistemi, kontrol donanımı ve fiziksel yapı tasarımı konuları, matematiksel model ve kontrol sistem tasarımı süreçleri ile eş zamanlı olarak düşünülmüştür. Kara ve hava hareketleri için, doğrusal olmayan hareket denklemleri türetilmiştir ve bu denklemler durum uzayı biçiminde doğrusallaştırılmıştır. LQR ve hata uzayı yaklaşımı türünde kontrol sistemleri matematiksel model ve benzetimler kullanılarak tasarlanmıştır. Kara hareketi için LQR ve hata uzayı yaklaşımı türünde kontrol sistemleri tasarlanıp gerçek sistem üzerinde uygulanmıştır. Hava hareketi içinse PID ve LQR tipi kontrol sistemleri viiigerçek sistem üzerinde uygulanmıştır. Bu çalışmada, hava hareketi kısmında sistemin yönelim dinamiklerinin dengelenmesi düşünülmüştür. Tasarlanan kontrol sistemleri fiziksel sistem üzerinde uygulanmış ve deneysel olarak ayarlanmıştır. Kontrol sistemleri, Matlab ortamında geliştirilmiş ve gerçek zamanlı uygulaması Simulink arayüzü ile gerçekleştirilmiştir. Gömülü kontrolcü tasarımı ve uygulanması bu aşamada çalışmaya dahil edilmemiştir. Kara hareketinde, LQR ve PID tipi kontrol sistemleri sistemin davranışının kararlı hale getirilmesi için, hata uzay yaklaşımı ise referans takip kontrolü için kullanılmıştır. Hava hareketinde ise sistemin davranışının kararlı hale getirilmesi için LQR tipi kontrolcü kullanılmıştır. Hava ve Kara hareketleri kontrol sistemleri arasındaki geçiş, sistemin yer ile arasında olan mesafeyi ölçen bir mesafe ölçüm algılayıcısı ile sağlanması öngörülmüştür. Gerçekleştirilen deneyler, sistemin kara ve hava hareketlerinde davranışının dengelenebildiğini göstermektedir. Sistem kara ve hava hareketlerinde seyir kontrolünün gerçekleştirilmesine açıktır.
Özet (Çeviri)
The design of the two wheeled twin rotored hybrid robot (TWTR) structure is explained in the thesis. This study is the initial phase of the project to reach a hybrid platform that can navigate on ground and hover and navigate in air whenever necessary. This initial phase includes the design of the initial version of the physical system and design of basic controllers depending on the mathematical models and simulations. The system is designed and physically constructed based on the mechatronics design principles. Selection of actuators, sensor set, and the control hardware and the physical structure design are all considered simultaneously with the mathematical model and controller design phases. Nonlinear equations of motion of the physical system are derived and linearized in state space form for both ground and flying modes of motion. Linear Quadratic Regulator (LQR) and Error Space Approach type of controllers are designed employing the mathematical model and simulations. For ground motion, LQR and Error Space Approach controllers are designed and implemented on the real system; whereas PID and LQR type control systems are designed and implemented for the flying motion of the real robotic platform. Stabilization of the attitude dynamics is considered for the flying motion in this study. Designed control systems are implemented on the physical system and the control parameters are tuned experimentally. The control system is developed in Matlab/Simulink and real time implementation is achieved by using Simulink Real Time Windows Target utility. Embedded controllers are not utilized in this first stage. Control systems are designed for the stabilization of the system and error space approach is applied for tracking a reference for the motion of the robot on ground. LQR?s are designed to stabilize the attitude dynamics of the robot for flying motion. Switching between the control systems on ground and in air modes are achieved using a proximity sensor that can sense the distance of the platform body to the ground. Experiments show that system can be stabilized on ground and the attitude dynamics can be stabilized in air. The system will be developed to fully guide on ground and in air.
Benzer Tezler
- Design of two wheeled electric vehicle
İki tekerlekli elektrikli araç tasarımı
AYÇA GÖÇMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT İRFANOĞLU
YRD. DOÇ. DR. KUTLUK BİLGE ARIKAN
- Kendini dengeleyebilen iki tekerlekli aracın tasarımı ve kontrolü
Design and control of self-balancing two wheeled vehicle
ULAŞ ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- The design of an unmanned ground vehicle and its trajectory-tracking control by using GPS
İnsansız bir yer aracının tasarımı ve GPS ile yörünge kontrolü
FIRAS MUHAMMAD SAIB M.M. AL-NAQSHBANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLLA BAYRAM
- Nesne takibi yapan denge robot tasarımı
Designing an object tracker self balancing robot
YUNUS ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİT GÜNEŞ
- Eğimli düzlemde kendini dengeleyen iki tekerlekli gezer manipülatörün tasarımı
Design of self-balancing two-wheel mobile manipulator on inclined plane
SERTAÇ EMRE KARA
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ YAKUT