Design of control systems for an aerial manipulator
Hava manipülatörü için farklı kontrol sistemlerinin tasarımı
- Tez No: 605259
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMAD UMER KHAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ KUTLUK BİLGE ARIKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Uçan Manipülatör, Kuadkopter, ADRC, Takipçi LQR, Ardışık PID, Naze 32, Raspberry Pi, İç Mekan Konumlama, Yönelim Denetimi, Pozisyon Denetimi, Aerial Manipulator, Quadcopter, ADRC, Tracking LQR, Cascaded PID, Manipulator, Naze32, Aerial Robots, Raspberry Pi, Indoor Localization, Position Control
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Bu tez kapsamında, dört rotorlu bir multikopter ve tek serbestlik dereceli robot koldan oluşan bir uçan manipülatör için yönelim ve pozisyon denetimcileri tasarlanmış ve tartışılmıştır. Robotik kol uçan platformun yunuslama düzleminde çalışmaktadır. Seçilen senaryolara yönelik çeşitli denetim algoritmaları tasarlanmıştır. Bütüncül sistem dinamiğine (multikopter ve manipülatörün etkileşimli doğrusal olmayan modeli) yönelik merkezi denetimciler tasarlanmıştır. Bununla birlikte, platform ve manipülatörü ayrı ayrı denetleyen dağıtılmış kontrol sistemleri de tasarlanmıştır. Robotik kolun uçan sisteme etki eden bozucu girdinin bertaraf edilmesine, sistemin yönelim ve pozisyon kontrolüne yönelik kullanımı senaryolar çerçevesinde çalışılmıştır. ADRC, T-LQR ve ardışık PID denetim algoritmaları tasarlanmıştır. Seçilen denetim yapısı ve senaryo iç mekanda çalışan bir uçan manipülatör üzerinde uygulanmıştır. Ultra geniş bant konumlandırma sistemi pozisyon ve yükseklik ölçümü için kullanılmıştır. Raspberry Pi 3 B +, Naze 32 donanımı ile Phyton kodu ve Matlab/Simulink yazılımı kullanarak gerçek zamanlı testler gerçekleştirilmiştir. Yönelik denetimcisi parametrelerinin test düzeneği üzerinde ince ayarları gerçekleştirilmiştir. Temel uçuş testleri ile yönelim ve pozisyon kontrolcü parametreleri düzenlenmiştir. Benzetimler ve testler ile robotik manipülatörün bozucu girdileri bertaraf etmeye, yönelim ve pozisyon denetimini sağlamaya yönelik kullanımı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, attitude and position control systems are designed and discussed for an aerial manipulator which is composed of a quadcopter and a single degree of freedom robotic arm. The arm is working in the pitch plane of the aerial manipulator. Several control schemes exist to control its movements, but, most of them have been tested only under simulation scenarios. The comprehensive system dynamics (i.e. the coupled quadcopter and manipulator dynamics) is controlled by the centralized control architecture. In addition, the decentralized control approach is applied by designing separate control systems for the quadcopter and the arm. The use of the arm for the purposes of disturbance rejection, regulation, agility enhancement, and the steering are discussed in the scenarios. The Active Disturbance Rejection Control (ADRC), Tracking type Linear Quadratic Regulator (LQR), and the Cascaded PID control algorithms are designed. The selected control architecture is applied on an aerial manipulator that is working indoor for the selected scenario. Ultra-wideband localization system is used to measure the position and altitude of the system. The designed control system is implemented in real-time using Raspberry Pi 3 B +, Phyton script and Matlab/Simulink. A test bench is used to tune the parameters of the attitude controller. Then, basic flight tests are utilized to tune the altitude and position controllers. The simulations and tests show that the manipulator assists the aerial manipulator to reject the disturbances, control the attitude dynamics, and to steer the system.
Benzer Tezler
- Differential flatness-based fuzzy controller design for aggressive maneuvering of quadcopters
Çok rotorlu hava araçlarının agresif manevra kontrolü için diferansiyel düzlük tabanlı bulanık kontrolör tasarımı
ÇAĞRI GÜZAY
Doktora
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN KUMBASAR
- Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
Dört rotorlu insansız hava aracı için makaralı yük alma-bırakma mekanizması tasarımı ve kontrolü
MEHMET OKAN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Analysis, design and control of an autonomous drone delivery system
Otonom drone teslimat sisteminin analiz, tasarım ve kontrolü
MERT TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ BIDIKLI
- Control of a quadrotor unmanned aerial vehicle equipped with a delta robot manipulator
Delta robot ile donatılmış bir dört döner kanatlı insansız hava aracının denetimi
AHMED AKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mühendislik BilimleriAtılım ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KUTLUK BİLGE ARIKAN
- Paletli mobil manipülatör tasarımı ve modellenmesi
Tracked mobile manipulator design and dynamical modelling
MUSTAFA TOLGA YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ