Physical subspace identification for helicopters
Helikopterler için fiziksel alt uzay esaslı sistem tanımlama
- Tez No: 550363
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Havacılık Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- 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: 206
Özet
Alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi oldukça güçlü bir sistem tanımlama yöntemidir. Bu özelliği kendini kanıtlamış dikey izdüşüm ve alt uzayların kesişimi gibi doğrusal cebir yöntemleri ile QR ayrıştırması ve tekil değerlerine ayrıştırma gibi sayısal açıdan sağlam sayısal yöntemlerin kullanılmasından gelir. Ancak, alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi ile elde edilen durum uzay modeli herzaman fiziksel durum vektörleri ile eşleşmeyebilir. Bu sebeple; alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi fiziksel parametre kestiriminin önemli olduğu çalışmalar için yetersiz kalmaktadır. Bu durum, fiziksel parametre kestiriminin matematik model iyileştirme, aerodinamik parametre doğrulama ve uçuş kontrolcüsü iyileştirme faaliyetlerinde kullanıldığı helikopter uçuş dinamiği alanında da geçerlidir. Bu çalışmanın ana amacı helikopter fiziksel parameterlerini alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi ile kestirebilmektir. Bu amacı gerçekleştirmek için, bir genel maksat taarruz helikopterine ait veriler kullanılarak N4SID alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi uygulanmıştır. Gerekli veriler FLIGHTLAB uçuş benzetimlerinden ve gerçek uçuş testlerinden elde edilmiştir. Alt uzay esaslı sistem tanımlama yöntemi ile elde edilen sistem matris elemanları doğrusal olmayan optimizasyon yöntemleri kullanılarak fiziksel parametrelere çevrilmiştir. Bunun için“Sıralı Karesel Programlama”ve“İç Nokta”optimizasyon algoritmaları kullanılmıştır. Burada amaç fonksiyonu benzerlik dönüşüm denklemlerinin karelerinin toplamı olarak ifade edilmiştir. Kısıtlar oluşturulurken parametrelerin fiziksel anlamlarından yararlanılmıştır. Kısıtlar dahilinde, rastgele seçilmiş değerler ile çok sayıda optimizasyon yapılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki; doğrusal helikopter modelinden yola çıkılarak yapılan sistem tanımlama faaliyeti kapsamında, fiziksel anlamda baskın olan parametreler oldukça yüksek doğrulukla elde edilebilmiştir. Bu durum; kullanılan yöntemin doğruluğunu kuvvetli bir biçimde desteklemektedir. Doğrusal olmayan helikopter modelinden yola çıkılarak tekrarlanan sistem tanımlama ve fiziksel parametre kestirimi faaliyeti de istatistiksel doğruluk analizi sonuçlarına göre başarılı olmuştur. Çalışma ayrıca gerçek uçuş test verileri kullanılarak tekrar edilmiş, düzgün olarak uyarılabilen uçuş modları ile ilişkili parameterler kestirilebilmiştir.
Özet (Çeviri)
Subspace identification is a powerful tool due to its well-understood techniques based on linear algebra (orthogonal projections and intersections of subspaces) and numerical methods like QR and singular value decomposition. However, the state space model matrices which are obtained from conventional subspace identification algorithms are not necessarily associated with the physical states. This can be an important deficiency when physical parameter estimation is essential. This holds for the area of helicopter flight dynamics where physical parameter estimation is mainly conducted for mathematical model improvement, aerodynamic parameter validation and flight controller tuning. The main objective of this study is to obtain helicopter physical parameters from subspace identification results. In order to achieve this objective, N4SID subspace identification algorithm is implemented for a multi-role combat helicopter using both FLIGHTLAB simulation and real flight test data. After obtaining state space matrices via subspace identification, constrained nonlinear optimization methodologies are utilized for extracting the physical parameters. The state space matrices are transformed into equivalent physical forms via both“Sequential Quadratic Programming”and“Interior Point”nonlinear optimization algorithms. The required objective function is generated by summing the square of similarity transformation equations. The constraints are selected with physical insight. Many runs are conducted for randomly selected initial conditions. It can be concluded that all of the parameters with high significance can be obtained with a high level of accuracy for the data obtained from the linear model. This strongly supports the idea behind this study. Results for the data obtained from the nonlinear model are also evaluated to be satisfactory in the light of statistical error analysis. Results for the real flight test data are also evaluated to be good for the helicopter modes that are properly excited in the flight tests.
Benzer Tezler
- Identification of legged locomotion via model-based and data-driven approaches
Model tabanlı ve veri güdümlü yöntemlerle bacaklı hareketlilik için sistem tanılaması
İSMAİL UYANIK
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
DOÇ. DR. ULUÇ SARANLI
- Evaluation of seismic health monitoring system of Golden Horn Metro Bridge
Haliç Metro Köprüsü sismik sağlık izleme sisteminin değerlendirilmesi
ERAY TEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ
- Structural health monitoring of small-scale vertical axis wind turbine blade
Küçük ölçekli dikey eksenli rüzgar türbini kanadı yapısal sağlık incelemesi
OZAN ÖĞÜNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRSOY TURAN
- Kustaanhemio-stiefel dönüşümü ve fizikteki uygulamaları
Kustaanhemio-stiefel transformation and applications in physics
ALİ SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ÖNER
- Alt-uzay dönüşüm yöntemi ile Fır süzgeç tasarımı
Finite-duration impulse response filter design using subspace transformations
MEHMET DEVRİM AZAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ NUR GÖNÜLEREN