Taktik İHA (TİHA) tasarımı, imalatı ve otonom kontrolü
Design, manufacturing and autonomous control of tactical unmanned aerial vehicle (TUAV)
- Tez No: 513412
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUĞRUL OKTAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Sivil Havacılık, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Taktik İnsansız Hava Aracı (TİHA), Otonom Performans İyileştirme, Optimizasyon, Tactical Unmanned Aerial Vehicle (TUAV), Performance Improvement, Optimization
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu doktora tezinde bir Taktik İnsansız Hava Aracı (TİHA) hem pasif hem de aktif başkalaşabilecek şekilde otopilotla birlikte eş zamanlı olarak tasarlanıp imal edilmiştir. Bu da uçuş performansını iyileştirmiş ve de bazı elverişsiz durumlarda da uçuşu mümkün kılmıştır. İmal edilen ZANKA-III adlı TİHA'nın mevcut TİHA'lardan en temel üstün özelliği başkalaşım yapabilmesidir. Uçuş öncesinde pasif, uçuş sırasında aktif olarak başkalaşan TİHA'nın tasarımı uçuş kontrol sistemi ile eş zamanlı olarak ilk defa adaptif rassal bir optimizasyon yöntemi ile bu doktora tezi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Teorik olarak TİHA ve başkalaşım mekanizmalarının tasarlanmasında bilgisayar ortamında Solidworks, Maple ve MATLAB yazılımlarından faydalanılmıştır. Öncelikle İHA (İnsansız Hava Aracı)'nın dinamik modellemesi gerçekleştirilip, daha sonra boylamasına ve yanal durum uzay modelleri çıkarılmıştır. MATLAB ortamında modellenmesi yapıldıktan sonra, adaptif rassal bir optimizasyon yöntemi olan SPSA (Eş zamanlı pertürbasyon rassal yaklaştırım) kullanılarak, yükselme zamanı, oturma zamanı ve maksimum aşımdan oluşan bir maliyet fonksiyonunu minimize edecek şekilde TİHA ve otopilot sistemi eş zamanlı olarak tasarlanmıştır. Tasarım sonunda elde edilen sonuçlar ile birlikte Erciyes Üniversitesi (ERÜ) Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi (HUBF) Model Uçak Laboratuvarı'nda (MUL) bir TİHA üretilmiştir. TÜBİTAK projesi bütçesi ile Oransal, İntegral, Türevsel katsayılarının istenildiği gibi belli aralıklarda değişimine izin verebilen bir otopilot sistemi temin edilmiştir. Elde edilen kontrol parametreleri otopilota yüklenmiştir. Bunu takiben TİHA, pasif ve aktif başkalaşımı sağlayan tertibat ve mekanizmalar ile birlikte ERÜ HUBF MUL'da üretilmiştir. Başkalaşım parametrelerinin fiziksel büyüklükleri, otopilot kazanç parametreleriyle birlikte adaptif rassal bir optimizasyon yöntemi ile performansı iyileştirmiştir.
Özet (Çeviri)
In this PhD dissertation a Tactical Unmanned Aerial Vehicle (TUAV) having both passive and active morphing capabilities is first time designed with autopilot simultaneously and then manufactured. This has improved flight performance and made flight possible in some bad conditions. The main superiority of our TUAV called as ZANKA-III from existing TUAVs is morphing properties. Design of TUAV able to morph passively before flight and actively during flight has first time made with an adaptive stochastic optimization method simultaneously with flight control system. Initially for theoretical design of TUAV and morphing mechanisms, Solidworks, Maple and MATLAB software have been used. Firstly, the dynamic model of the UAV (Unmanned Aerial Vehicle) has been done then longitudinal and lateral state space models have been obtained. After modeling in MATLAB environment, TUAV and autopilot system have been designed simultaneously to minimize the cost function consisting of rise time, settling time and maximum overshoot using the SPSA (Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation) which is an adaptive random optimization method. Using results obtained after design, a TUAV has been manufactured in Erciyes University (i.e. ERU) Faculty of Aeronautics and Astronautics (i.e. FoAA) Model Aircraft Laboratory (i.e. MAL). An autopilot system has been provided which allows the proportional, integral, derivative coefficients to be varied at certain intervals as desired using budget of TUBITAK. After that control parameters have been loaded into autopilot. Following this, TUAV has been remanufactured with apparatus and mechanism providing passive and active morphing in ERU FoAA MAL. Physical magnitudes of morphing parameters have been determined with autopilot gain parameters using an adaptive stochastic optimization method and performance has been improved.
Benzer Tezler
- Robust controller design for a fixed wing UAV
Sabit kanatlı bir iha için gürbüz kontrolcü tasarımı
ANNA PRACH
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU
- İnsansız hava araçlarının aerodinamik performansının geometrik değişiklikler ile iyileştirilmesi
Improving the aerodynamic performance of unmanned aerial vehicles via geometric changes
METİN UZUN
Doktora
Türkçe
2018
Havacılık MühendisliğiErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞRUL OKTAY
- Design of a medium range tactical uav and improvement of its performance by using winglets
Taktik bir insansız hava aracının tasarımı ve kanat ucu geometrileri kullanılarak performansının iyileştirilmesi
EREN TURANOĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN NAFİZ ALEMDAROĞLU
- Structural design, analysis and composite manufacturing applications for a tactical unmanned air vehicle
Kompozit bir taktik insansız hava aracının yapısal tasarım, analiz ve kompozit üretim uygulamaları
SERCAN SOYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTAN KAYRAN
PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU
- Design and analysis of concept unmanned aerial vehicle
Konsept insansız hava aracı tasarımı ve analizi
RESUL DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Uçak MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET HANİFİ DOĞRU