Model predictive controller implementation to a multicopter for stability augmentations
Model önsezili kontrol ile çok rotorlu hava aracı'nın kararlılığının iyileştirilmesi
- Tez No: 692630
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Model Önsezili Kontrol, Sistem Tanımlama, Çok-rotorlu, Dört-rotorlu, Döngüde Yazılım, Döngüde Donanımsal Benzetim, Model Predictive Control, System Identification, Multirotor, Quadcopter, Software in the Loop, Hardware in the Loop
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çok rotorlu sistemler ucuz, basit olmaları ve gözetleme, yük taşıma gibi farklı alanlarda kullanılmaya elverişli yapıları sayesinde günümüzde askeri, sivil ve akademik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Öte yandan, işlemci ve sensör teknolojilerindeki ilerleme sayesinde, bu küçük sistemler üzerinde bile model önsezili kontrolcü gibi modern ve yüksek işlem gücü gerektiren kontrol yöntemleri uygulanabilir hale gelmiştir. Bu tez çalışması da temelde model önsezili kontrolcü ile çok rotorlu bir sistemin kararlılığında ve performansında iyileştirme sağlanmasını hedeflemektedir. Tez çalışması temel olarak altı ana süreçte özetlenebilir. Çalışma sırasında öncelikle sistem tanımlama ile tutarlı bir sistem modeli elde edilmiştir. Ardından elde edilen bu modelin uçuş testleri ile doğrulaması yapılmıştır. İkinci bölümde ise MATLAB-Simulink yazılımları kullanılarak bir benzetim modeli kurulmuş ve“MPC Designer”ile model önsezili kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan bu kontrolcü benzetim ortamında sınanmış ve referans PID kontrolcü ile karşılaştırılmıştır. Tatmin edici performans sonuçlarının alınmasının ardından“Embedded Coder”ile C kodu üretilmiş, mevcut otopilot yazılımına eklenmiş ve döngüde yazılım testleri tamamlanmıştır. Bu aşamadan sonra üretilen kod Jetson NANO kartı üzerine yerleştirilerek döngüde donanımsal benzetim safhasına geçilmiştir. Bu testlerde de yeterli performansın görülmesinin ardından ise uçuş testlerine geçilmiştir. Son olarak uçuş testlerinde sistemin gerçek uygulamada sınanmış ve referans kontrolcü ile karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Nowadays, multi-rotor systems are widely used in military, civil and academic applications thanks to their cheap, simple and suitable structures for use in different areas such as surveillance and load carrying. On the other hand, thanks to processor and sensor technologies' progress, modern and high computation power-requiring control methods, such as model predictive controller, have become applicable even on these small systems. This thesis study aims to improve the stability and performance of a multi-rotor system with a model predictive controller. The thesis study can be summarized in six main processes. During the study, firstly, a system model consistent with system identification was obtained. Subsequently, this model was verified with flight tests. In the second part, a simulation model was established using MATLAB-Simulink software and, a model predictive controller was designed with“MPC Designer”. This controller has been tested in the simulation environment and compared with the reference PID controller. After satisfactory performance results were obtained, C code was generated with“Embedded Coder”, it was added to the existing autopilot software, and software in the loop tests were completed. After this step, the generated code was implemented on the Jetson NANO board and the hardware in the loop tests were started. After accomplishing sufficient performance in these tests, flight tests were started. Finally, the system was tested in a real application and compared with the reference controller.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a torque-based predictive steering assistance for human-centered and safe automated driving
İnsan-merkezli ve güvenli otomatik sürüş için tork tabanlı öngörümlü direksiyon yardımcı sisteminin tasarımı ve gerçeklenmesi
ZİYA ERCAN
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- An efficient implementation of online model predictive control with practical industrial applications
Çevrimiçi model öngörülü kontrolün pratik endüstriyel uygulamalarıyla etkili bir uygulaması
OKAN ARPACIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
- Model predictive control studies on a cascade temperature control loop
Bir kaskad sıcaklık devresine model öngörümlü denetim tekniğinin uygulanması
AYTEN GENÇ
- Stability and implementation of model based predictive networked control system
Modele dayalı öngörülü ağ bağlantılı kontrol sisteminin kararlılığı ve uygulanması
OZAN MUTLUER
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Model predictive control of a fuel cell hybrid test bench for railway applications
Raylı sistem uygulamalarında kullanılmak üzere yakıt hücreli hibrit bir test düzeneğinin model öngörülü kontrolü
İBRAHİM HAKYEMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ