Development of a model unmanned aerial vehicle with simulink: Modelling and control
Simulink ile model insansız hava aracı geliştirilmesi: Modellemesi ve kontrolü
- Tez No: 421133
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 201
Özet
Günümüz tarihe gelmeden önce insansız hava araçının tarihçesinden başlayarak ayrıntılı olarak gelişimi araştırılmıştır.M.Ö yıllarda birçok araştırmacı, filozof gibi düşünürlerin buluşları günümüz için esin kaynağı olmuştur.Tezimin başlarında tarihçesinden başlayarak günümüzde kullanılan insansız hava taşıtlarıyla ilgili kısa bilgiler yer almıştır.Aynı zamanda kullanılan bu araçların günümüzde ne amaçlarla kullanıldığı belirtilmiştir. Doğrusal olmayan bir model insansız hava taşıtımız yer çekimi, atmosferik ve rüzgar türbülansına kalarak modeller oluşturularak 6 serbeslik dereceli hareket denklerindeki aerodinamik bileşenleri göz önünde bulundurularak benzetim modelleri Matlab/Simulink® programında geliştirilmiştir.Geliştirilmiş olan doğrusal olamayan modellimiz doğrusallaştırma işlemi yapılarak analizler elde edilmeye çalışılmıştır.3 yaklaşım metodu kullanılarak doğrusal kontrolcüler tasarlanmıştır. Kontrolcüler yunuslama, yuvarlanma, sapma hareketleri kullanılarak kök yer eğrisi, PID tabanlı bulanık kontroller ve doğrusal olmayan sistem üzerinde belirtilen koşullara göre eğitilmiş verilerimiz elde edilerek adaptif sinirsel bulanık çıkarım sistemi kullanırak bağlantılı kontrolcü girdileri baz alınarak optimum sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. Uçuş kontrol sistemleri için açık ve kapalı çevrim olarak geri besleme yöntemi ile üç farklı hareket kontrolleri verilen referansa uygun şekilde sıfıra en kısa sürede ulaşacak şekilde kontrol edilmiştir. Bulanık kontrol kullanılarak PID değerleri ayarlanması sağlanarak sistem kontrolü elde edilmeye çalışılmıştır.Aynı zamanda PID değerlerinin buluması tezin en zor kısmını teşkil etmekle birlikte popülasyon değer aralıkları belirlenerek sistemin tanıtılması sonucunda üç hareket üzerinde en optimum değerler belirlenerek sisteme gömülmüştür.Ve sonuç olarak kontrol çeşitleri karşılaştıralarak tablolar halinde en iyi oturma süresine ait kontrolcüler belirlenmiştir. Sinirsel bulanık sistemler için yapay sinir ağlarının hesaplanması ve öğrenebilme kabileyeti için bulanık mantık uzman bilgilerine ihtiyaç duyulmuştur.Bunlar için önceki bölümde tasarlanan otamatik pilot modelimizin eğitilmiş verileri ve linear olmayan uçak modelimizin verileri ayarlanarak en küçük hata değerine kadar indirgenmiştir.Ve bu şekilde ele alınan model için oluşturulan yapı ve kurallar veriler yardımıyla uzman ataması gerçekleştirilmiştir.Anfis'de öğrenme algoritması olarak, en küçük kareler yöntemi ile geri yayılma öğrenme algoritması bir arada kullanılarak melez öğrenme algoritması kurulmuştur.Birçok katman içinde gerçekleşen üyelik fonsiyonları sistemimiz üzerinde uzunlamasına ve yanlama olarak uçağımızın kontrolü sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
The nonlinear simulation model of an unmanned aerial vehicle (UAV) for Piper J3-Cub in MATLAB/Simulink® environment is developed by taking into consideration all the possible major system components such as actuators, gravity, engine, atmosphere, wind-turbulence models, as well as the aerodynamics components in the 6 DOF equations of motion. Trim which is determined at the specific value and linearization is derived from the nonliner model at trim point are accomplished and various related analyses are carried out. The model is validated by comparing with a similar UAV data in terms of open loop dynamic stability characteristics. Using two main approaches; namely, fuzzy based on PID which is the obtained value using genetic algorithm and adaptive neural fuzzy inference system , linear controllers are designed. The controllers are designed for control of roll, heading with coordinated turn, flight path, attitude command in pitch, altitude in achieving desired, i.e., for the achievement of control functions. These linear controllers are integrated into the nonlinear model, by gain scheduling with respect to altitude, controller input in terms of longitudinal and lateral linearization regarding the perturbed states and control. The responses of the nonlinear model controlled with the two controllers by various aspect are compared based on flight control requirements. The fuzzy logic control based on PID system is applied to control three angular angles of nonlinear model.The body axis roll, pitch, yaw are determined parameter tuning process of PID due to obtaining satisfactory using genetic algorithm to elevator, aileron and rudder actuators. The ANFIS architecture is formulized a systematic approach to generate the fuzzy rule and membership functions.The training data and the checkhing data is obtained from systems which have nonlinear and controlled system model for UAV.The ANFIS controller system architecture and design are applied in the related section in terms of longitudinal and lateral motions respectively.
Benzer Tezler
- DÖRT ROTORLU İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI İÇİN VERİYE DAYALI KONTROL SİSTEM TASARIMI
DATA DRIVEN CONTROL SYSTEM DESIGN FOR QUADROTOR UNMANNED AERIAL VEHICLES
ATAKAN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Pekiştirmeli öğrenme ile robot kol yörünge kontrolü
Robotic arm trajectory control with reinforcement learning
ABDURRAHMAN SEFER DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mekatronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET MERT
- Dört dinamik rotorlu insansız hava aracının tasarımı, prototip üretimi, matematiksel modellenmesi ve hareket simülasyonu
Design, prototype production, mathematical modeling and motion simulation of a quad tilt rotor unmanned aerial vehicle
ÖMER BAYRAKTAR
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULMECİT GÜLDAŞ
- Dört rotorlu insansız hava aracı (Quadrotor)nın pd ve bulanık kontrolcü tasarımı ve benzetim uygulaması
Quad-rotor unmanned aerial vehicle (Quadrotor) design and simulation with pd and fuzzy controller
SONGÜL AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSA ALCI
- 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