Control and guidance of a multi-mode unmanned aerial vehicle for increased versatility
Arttırılmış çok maksatlı kullanım için çok-modlu bir insansız hava aracının kontrolü ve güdümü
- Tez No: 442254
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU, DOÇ. DR. İLKAY YAVRUCUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Havacılık Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 221
Özet
Bu çalışmada, dikey kalkış ve iniş kabiliyetine (Vertical Takeoff and Landing-VTOL) sahip sabit kanatlı (Fixed Wing-FW) bir platform olan VTOL-FW adındaki VTOL, FW ve hibrit modlarına sahip bir insansız hava aracının (İHA) kontrol ve güdüm problemine, çok maksatlı kullanımın klasik platform tiplerine göre arttırılması için bir çözüm yaklaşımı sunulmaktadır. FW İHA platformları uzun mesafe ve yüksek uçuş süresi sağlayabilmelerine karşı, düşük hız limitlerinden dolayı havada asılı kalma ve VTOL kabiliyetlerine sahip değildir. VTOL İHA platformları ise havada asılı kalabilmelerine rağmen, yüksek güç ihtiyacı uçuş süresini ve mesafesini kısaltmaktadır. Bu kısıtlamalar, yeni İHA tiplerine ihtiyacı ortaya koymaktadır. FW ve VTOL İHA'lar konusunda literatürde bir çok çalışma bulunmasına rağmen, her iki hava aracının karakteristiklerine sahip hibrit bir İHA'nın kontrolü ve güdümü, yeni bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Ne zaman ve nasıl mod değiştirileceğinin belirlenmesi, verimli uçuşla uzun uçuş süresine ulaşılması ve dış etkilere karşı gürbüzlük için en fazla kontrol otoritesinin sağlanması, söz konusu problemin alt başlıklarını oluşturmaktadır. Bu çerçevede, VTOL-FW İHA platformu uçak ve çok rotorlu kontrol yüzeylerine sahip olacak şekilde tasarlanmış, aerodinamik prensiplere göre matematiksel olarak modellenmiş ve uçuş karakteristiği, güç ihtiyacı ile kararlılığı analiz edilmiştir. Analizler, hava aracının VTOL ve FW karakteristiklerinin yanında çoklu-modların kullanımıyla genişletilmiş bir uçuş zarfında ek faydalar sağladığını göstermiştir. Hava aracının arttırılmış kabiliyetlerinin ortaya konulabilmesi için, operasyonel modlar arasında geçiş sağlayan hibrit kontrol ve güdüm algoritması tasarlanmıştır. Sonuç olarak, gerçek dünyada gerçekleştirilen uçuş testleri ve simulasyonlar, önerilen algoritmaların ve VTOL-FW platformunun uygulanabilirliğini ortaya koyarak, çok-modlu işletimin çok maksatlı kullanımı arttırdığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This work is an approach about producing a solution to control and guidance problem of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) platform, named as VTOL-FW, having vertical takeoff/landing (VTOL), fixed-wing (FW) and hybrid modes for increasing versatility of conventional types by enabling extended mission capabilities. FW UAVs provide long range with high endurance, but minimum flight speed limitation does not allow hover and VTOL. Although VTOL UAVs can hover and takeoff/land vertically, high power requirement limits flight time and distance. Thus, the physical limitations of these conventional platforms necessitate a search for new platform types. Although the subject of FW and VTOL UAVs is a mature field of research, a hybrid platform possessing general characteristics of both types present new challenges from control and guidance aspects. These challenges include determination of how to switch between modes, obtaining high endurance through efficient flight and allowing maximum control authority in order to provide robustness. Thus, VTOL-FW UAV is physically designed by incorporating both airplane and multirotor control surfaces, mathematically modeled based on aerodynamical principles and analyzed in terms of stability, power requirements and flight characteristics. The analysis showed that the aircraft demonstrates both VTOL and FW characteristics with extra benefits through utilization of multi-modes in an enlarged flight envelope. A hybrid control and guidance algorithm is designed which allows mode-switching and management of multi-modes. Finally, flight tests in the real world and simulations proved the feasibility of the asserted algorithms and the VTOL-FW platform, which enables increased versatility through utilization of multi-modes.
Benzer Tezler
- Birinci ve yüksek mertebeden kayma kipli kontrol algoritmalarının minimum olmayan fazlı füzelerin kontrolüne uygulanması
Application of first and higher order sliding mode control algorithms on control of nonminimum phase missile systems
YAĞIZ PARALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELBRUS JAFAROV
- 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
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- 1938-1950 dönemi kültürel miras politikaları
Cultural heritage policies in the era between 1938 and 1950
SEMRA KIR ŞİMŞEK
- Sürü robotlar için yönlendirme ve izleme platformunun tasarımı ve geliştirilmesi
Design and develop of a routing and monitoring platform for swarm robots
MURAT AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiUluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VAHID AKRAM