A comparison of model following control systems for helicopter flight control near hover
Askı uçuşunda helikopter kontrolü için model takip eden kontrol sistemleri karşılaştırması
- Tez No: 416361
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Aeronautical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- 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: 94
Özet
Helikopterler kararsız özelliklere sahip karma¸sık, birle¸sik dinamik sistemlerdir. Literatürde yapılan pek çok ara¸stırmanın gösterdigi gibi, helikopterler dinamiklerini ay- ˘ rı¸sık hale getirmek pilot i¸s yükünü büyük oranda azaltmakta ve helikopter kullanım kalitesini arttırmaktadır. ADS-33E-PRF gibi, herhangi bir helikopterin kullanım kalitesini sınıflandırmak için olu¸sturulmu¸s olan tasarım standardı dokümanları, helikopterlerin yunuslama, yalpa ve sapma eksenlerindeki hareketlerinin ayrı¸sık olmasının istendigini açıkça belirtmektedir. Bu ayrı¸sıklı ˘ gı sa ˘ glamak ve kullanım kalitesini arttır- ˘ mak için çagda¸s helikopterler kararlılık arttırıcı sistemler ve tam otorite uçu¸s kontrol ˘ sistemleri ile donatılmı¸stır. Uçu¸s kontrol sistemleri temel olarak helikopter kararsız dinamiklerini karalı hale getirmekte, salınımlı tepkileri yatı¸stırmada kullanılmakta, ayrıca helikopter yönelimi tutma ve e¸s-güdümlü dönü¸s gibi i¸slevleri yerine getirmektedir. Tüm bu otomasyona baglı olarak pilot i¸s yükünün azalması, uçu¸s güvenli ˘ ginin ˘ garanti altına alınmasını saglamakta ve helikopter uçu¸s performansını olumlu yönde ˘ etkilemektedir. ˙ Ideal davranı¸slar sergileyen bir modelin olu¸sturabildigi kontrol prob- ˘ lemleri için model takip eden kontrol sistemleri en akla yatkın çözümlerden biridir. Helikopter uçu¸s kontrol uygulamaları için model takip eden kontrol sistemleri pek çok degi¸sik yapıda kullanılmı¸stır. Bu çalı¸smada, optimal model takip eden kontrol yön- ˘ temleri Bell 206B helikopteri için ADS-33E standartlarına uygun uçu¸s kontrolcüleri tasarlamak için kullanılmı¸stır. Optimal kontrol tercihinin nedeni, yöntemin basitligi ˘ve pek çok farklı probleme uygulanabilir olmasıdır. Tasarlanan kontrolcüler yunuslama ve yalpa eksenlerinde yönelim komutu yönelim tutumu, sapma ve batma-çıkma eksenlerinde ise sürat komutu yönelim tutumu prensiplerine göre tasarlanmı¸stır. Bu davranı¸slara uygun bir referans model, model takip eden kontrolcüler için tasarlanmı¸stır. Uygulanan kontrol yöntemleri için matematiksel temeller açıklanmı¸stır. Askı uçu¸suna yakın ko¸sullarda dogrusal ve do ˘ grusal olmayan benzetim sonuçları sunul- ˘ mu¸stur. Tasarlanan kontrolcüler gürbüzlük, takip performansı ve ayrı¸stırma performası açısından zaman ve frekans bölgelerinde incelenmi¸stir.
Özet (Çeviri)
Helicopters are complex, coupled dynamic systems with unstable behavior. Countless studies have shown that decoupling the helicopter flight dynamics greatly reduces pilot work load and increases the handling qualities. Design guidelines such as Aeronautical Design Standard 33E-PRF (ADS-33E), which are developed as a means of measuring the handling qualities of a given helicopter, emphasizes that coupling between pitch, roll, yaw and heave degrees of freedom are undesired. ADS-33E also gives flight dynamics engineers guidance about the aircraft response characteristics that are preferred by the pilots. Majority of the helicopters are equipped with stability augmentation systems and full authority flight control systems to mimic these response characteristics. Flight control systems stabilize the unstable modes, damp the oscillatory responses and provide functions such as attitude hold or coordinated turn to help ease the pilot work load. Reducing the pilot work load during flight assures a safe flight and increases the helicopter performance. Model following control is best suited for applications for which an ideal plant model, with the desired closed loop performance objectives, can be constructed. It has been used in helicopter flight control applications extensively in different forms. In this study; optimal model following control methods are used to construct decoupling flight controllers for the Bell 206B helicopter using ADS-33E guidelines. Optimal control is preferred for its simplicity and flexibility. The response type of the controllers is attitude command attitude hold (ACAH) in pitch and yaw plus rate command heading hold (RCHH) in yaw and heave. A reference model representing these requirements is constructed. The mathematical basis for the controllers are given. Linear and nonlinear simulation results for near hovering flight cases are presented. Robustness, tracking, and decoupling performances of the controllers are compared in frequency and time domain.
Benzer Tezler
- Adaptive control of a novel tilt-roll rotor quadrotor UAV
Adaptif dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi ve kontrolü
ABDULKERİM FATİH ŞENKUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- 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
- Comprehensive investigation of rotor stall onset for future helicopters
Rotor tutunma kaybı başlangıcının yeni nesil helikopterler için kapsamlı incelenmesi
ENES UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR
- Dynamic and aeroelastic analysis of a helicopter blade with actively controlled trailing edge flap in forward flight
Aktif olarak kontrol edilen firar kenarı flabına sahip bir helikopter palinin ileri uçuş şartları altında dinamik ve aeroelastik incelemesi
ÖZGE ÖZDEMİR ÖZGÜMÜŞ
Doktora
İngilizce
2012
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİH ORHAN KAYA
- Development of motion cueing algorithm for simulators
Simülatörler için hareket algı algoritması geliştirilmesi
ŞEMSETTİN NUMAN SÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ