Geri Dön

Yüksek dereceli kayan kipli denetleyiciler kullanılarak dört rotorlu insansız hava araçlarının (İHA) davranış kontrolü ve yörünge takibi

Attitude control and trajectory tracking of four rotor unmanned aeri̇al vehicles (UAV) using higher order sliding mode controllers

  1. Tez No: 639753
  2. Yazar: ALİ CAN ERÜST
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT TİLKİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 93

Özet

Son yıllarda robotik çalışmalarda yaşanan gelişmelerle beraber dört motorlu insansız hava araçlarına (İHA, Quadrotor) olan ilgi sürekli artarak devam etmektedir. Günümüzde kullanılan quadrotorların yapmış oldukları otonom uçuşlarında yüksek hassasiyet beklenmektedir. Bu sebeple uygulanan kontrol yapıları bu hava araçlarında giderek önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında da günümüz ihtiyaçlarına çözüm olabilmesi için quadrotorun doğrusal olmayan matematiksel modeline eklenen belirsizlikler ve gürültüler ile yörünge takip problemi üzerinde farklı tipteki kontrolcü yapıları uygulanmış ve yeni kontrol metotları önerilmiştir. İlk olarak kayan kipli denetleyici yapısı oluşturularak yörünge takip performansı elde edilmiştir. Literatürde bulunan doğrusal kontrol yapılarına göre daha başarılı olduğu yapılan benzetim sonuçları ile gösterilmiştir. Kalıcı durum hataları ve ayrı ayrı kontrol edilen koordinat eksenlerine bağlı olarak bir sonraki çalışmada ikinci dereceden kayan kipli denetleyici tasarımı yapılmıştır. Bu çalışmada anlık olarak beraber kontrol edilebilen koordinat yapıları tanımlanmış ve sistemin katsayıları önceden rastgele olarak belirtilen karakteristik denklem yardımı ile elde edilmiştir. Kontrol giriş sinyallerinde elde edilen torklar kayan kipli denetleyiciye göre çok daha hızlı ve çok daha az salınımlı olarak gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Üç boyutlu düzlemde yörünge takip performansını iyileştirmek için literatüre önerilen ikinci dereceden kayan kipli denetleyici ile yörünge takip performansı arttırılmış kalıcı durum hataları daha da azaltılmıştır. Bir sonraki çalışmalarda quadrotor uygulamalarından bir tanesi olan faydalı yük taşıma senaryosu küresel hızlı dinamik terminal kayan kipli denetleyici ve uyarlamalı geriadımlamalı hızlı terminal kayan kipli denetleyici ayrı ayrı uygulanmış ve benzetim sonuçları elde edilmiştir. Son olarak literatüre önerilen uyarlamalı geriadımlamalı küresel hızlı dinamik terminal kayan kipli denetleyici çalışması yapılmıştır. Yapılan benzetim sonuçları ile önerilen denetleyici yapısının yörünge takibinde diğer denetleyicilere göre daha yüksek performans gösterdiği sonucu elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

With the latest developments in robotics, interest in four-rotor unmanned aerial vehicles (UAV, Quadrotor) continues to increase. Whit this growing interest, the areas of the usage of this vehicle are expanding. High precision is expected in the autonomous flights of quadrotors used nowadays. For that reason, control algorithms become critical point. From this point of view, to solve today's flight problem in this thesis different type of nonlinear controller algorithms applied for nonlinear quadrotor mathematical model and two controller algorithms proposed to the literature. First of all, sliding mode controller designed for trajectory tracking and simulation results are obtained. Based on these results sliding mode control proved its robustness against traditional linear control algorithms. Hence, steady state errors and control mechanism on the coordinate axes were still poor. Thus, in the next study second order sliding mode controller is designed. In this control mechanism coordinate axes are controlled simultaneously. Coefficients of the controller are determined with randomly predefined characteristic equation. Simulation results are proved the effectiveness of controller algorithm. When the results are compared with sliding mode controller, second order sliding mode controller produced faster and better torques. In the next study, optimum characteristic equation is obtained for second order sliding mode controller. Also, this method is proposed first time in literature. In this study axes errors are reduced and more stable results are obtained. Later, global fast terminal sliding mode control and adaptive backstepping terminal sliding mode controllers are used for payload carrying missions. Both controller results are obtained and compared with each other. In final study new controller method is introduced which is called adaptive backstepping global fast terminal sliding mode control. With the results of the simulation, it is concluded that the proposed controller structure shows a higher performance than other controllers in trajectory tracking.

Benzer Tezler

  1. Bir dörtpervanelinin modellenmesi ve denetimi

    Modeling and control of a quadrotor

    AHMET DEMİRYÜREK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN DEMİRCİOĞLU

  2. Modeling and control of 4DOF robot arm

    4DOF robot kolu modelleme ve kontrolü

    ISLAM MAHBOUBEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assoc. Prof. Dr. MAHMUT TENRUH

  3. Body roll control of a lightweight military ground vehicle under recoil impulse using gyrostabilizers

    Hafifletilmiş askeri kara aracında silah kaynaklı yalpa hareketinin jiroskopik dengeleyiciler ile kontrol edilmesi

    AHMET FURKAN EKİNCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN

  4. Bir su altı aracının modellenmesi, benzetimi ve denetleyici tasarımı

    Modelling, simulation and control of an underwater vehicle

    CEVDET CESUR OKUTAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT AYDIN

    DOÇ. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL

  5. Uçuş kontrol sistemlerinde kullanılan hidrolik kanat yön verme elemanlarının pozisyon kontrolü

    Position control of aerodynamic surface actuators of hydraulic type in flight control systems

    ALİ ŞENER KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ZEKİ BİLGİN

    PROF. DR. BEKİR ÇAKIR