Modeling and experimental identification of quadrotor aerodynamics
Dört rotorlu aracın aerodinamiğinin modellenmesi ve deneysel tanımlanması
- Tez No: 385059
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Bu çalışmanın amacı dört rotorlu bir helikopterin pervanelerinde oluşan aerodinamik kuvvet ve momentleri veren matematiksel modeller elde etmek ve bu modellerin parametrelerini askıda kalma, tırmanış ve ileri uçuş koşulları için rüzgar tüneli testleri ile belirlemektir. Dört rotorlu insansız hava aracının hareketini belirleyen temel etkenler aracın pervaneleri tarafından oluşturulan, üç eksendeki kuvvet ve momentlerdir. Dolayısıyla, pervane üzerindeki kuvvet ve momentlerin hassas olarak hesaplanması doğru bir benzetim modelinin oluşturulması için önemlidir. Bu amaçla, pervane kuvvet ve momentleri için pala elemanları ve momentum teorileri ile elde edilmiş analitik modeller kullanılmıştır. Bu modeller pala üzerinde pala dönüşü ve araç hareketi sebebiyle oluşan aerodinamik akış sonucu üç eksende oluşan kuvvet ve momentleri tahmin etmektedir. Bu modellerdeki parametreler daha sonra rüzgar tünelinde farklı pervane hızı, araç hızı ve hücum açısı değerlerinde elde edilen kuvvet ve moment ölçümleri kullanılarak tanımlanmıştır. Analitik model, deneysel olarak gözlemlenmiş bazı bağımlılıkları yakalayamadığı için, ikinci derece bir polinom modeli olan yüzey fiting geliştirilmiştir. Geliştirilen model, farklı pervane hızı ve uçuş koşullarında dört rotorlu aracın üzerindeki aerodinamik kuvvetlerin hassas olarak tahmin edilebilmesini sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to obtain mathematical models for aerodynamic forces and moments of rotors of a quadrotor helicopter, and estimate their parameters through wind tunnel tests for hover, vertical climb, and forward flight conditions. The main factors which determine the movement of a quadrotor UAV are the aerodynamic forces and moments in three axes created by four rotors of the vehicle. Hence, accurate calculation of rotor forces and moments in varying flight conditions are essential to establish a precise simulation of the vehicle. For this purpose, analytical models for aerodynamic forces and moments of a rotor are derived using blade element and momentum theories. These models predict the aerodynamic rotor forces and moments generated by air flows around the blades due to blade rotation and vehicle motion on all three axes. Parameters of the mathematical models are then identified through experimental force and moment measurements obtained in a wind tunnel at various rotor speed, free stream velocity, and vehicle angle of attack values. Since the analytical model cannot capture certain experimentally observed dependencies, an empirical rotor model has been developed by surface fitting a second order polynomial model to test data. The developed model allows us to accurately predict aerodynamic loads on a quadrotor in various rotor speeds and flight conditions.
Benzer Tezler
- Modelling, control and implementation of an unmanned vertical take-off and landing aircraft
Dikey iniş kalkış yapabilen bir insansız hava aracının modellenmesi, kontrolü ve gerçeklenmesi
FARABİ AHMED TARHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Dikine iniş kalkış yapabilen dört rotorlu hava aracının (Quadrotor) uçuş kontrolü
Flight control of a four rotor vtol (Quadrotor) aircraft
MEHMET KEMAL BAYRAKÇEKEN
Doktora
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU
YRD. DOÇ. DR. AYDEMİR ARISOY
- Modeling, identification and simulation of a quadrotor using real-time flight data
Bir dört rotorlu hava aracının gerçek zamanlı uçuş verisi ile modellemesi, tanılaması ve simülasyonu
ATAKAN SARIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- Oransal valf ve hidrolik silindirden oluşan bir sistemin tanılanması ve konum kontrolu
Identification and pasition control of a system consisting of a proportional valve and hydraulic cylinder
İLYAS İSTİF
Doktora
Türkçe
2003
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KENAN KUTLU
- Temperature and force modeling on grinding
Taşlama operasyonlarında sıcaklık ve kuvvet modelleme
MERT KOCAEFE
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK