İnsansız hava araçları için otonom uçuş algoritması geliştirme ve simülasyonu
Autonomous flight algorithms development and simulation for unmanned aerial vehicles
- Tez No: 708775
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUĞBA SELCEN NAVRUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal kontrol, Doğrusal olmayan kontrol, İnsansız hava aracı, Linear control, Nonlinear control, Unmanned aerial vehicle
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Askeri, sivil ve ticari alanlardaki zorlu görevler gerçekleştirilirken, insan faktörü nedeni ile pilot ve hava aracı kayıpları yaşanabilmektedir. Hava aracı sistemlerinin insansız hale getirilmesi ile bu kayıpların önüne geçilmesi hedeflenmiştir. İnsansız hava aracı sistemleri içerisinde insan bulunmayan hava aracı türleridir. İnsansız hava araçları (İHA) otomatik iniş ve kalkış gerçekleştirebilme, otonom olarak belirli bir uçuş planı üzerinde hareket edebilme, faydalı yükler taşıyabilme, uzaktan kontrol edilebilme gibi gelişmiş özelliklere sahip hava araçlarıdır. Uçuş anında pilotların iş gücünü azaltmak amacıyla otopilot sistemleri geliştirilmiştir. Otopilot sistemleri ile sabit kanatlı İHA'ların kuyruk ve kanatlarından yer alan kontrol yüzeyleri otomatik olarak kontrol edilebilmekte ve belirlenen rotada uçuş yapılabilmektedir. İHA'lar uzaktan kumandayla kontrol edilebilmekte ya da otonom görev yapabilmektedir. Günümüzde pilot kontrolünde görev yapan İHA'lar gelecekte otonom görev yapma kabiliyetine sahip olacaktırlar. Şimdilerde belirli bir seviyede otonom olan İHA'lar, yapay zeka temelli otonom çalışabilme kabiliyeti ile gelecekte önceden belirlenmiş durumlara göre uçuş görevlerini gerçekleştirebilecek, sürü halinde hareket edebilecek, görev paylaşımı ve koordinasyonu sağlayabilecektir. Bir hava aracının ötesinde uçan sistemler haline dönüşecektirler. Bu tez kapsamında, X-Plane benzetim ortamındaki Cessna 172 hava aracı için Matlab/Simulink üzerinde PID tabanlı otopilot tasarımı gerçekleştirilmiştir. Matlab/Simulink üzerinde tasarımı gerçekleştirilen güdüm sistemi ile hava aracının belirlenen rotada otonom uçuş yapabilmesi sağlanmıştır. Güdüm sistemi otopilot üzerinden hava aracının yönelimini kontrol etmektedir. Belirlenen dört farklı uçuş senaryosunun ve otopilot tasarımının performans testi X-Plane uygulaması üzerinden benzetim ortamı ile hazırlanmıştır. Hazırlanan benzetim ortamı ile geliştirilen otonom uçuş algoritmalarının gerçek platform yerine sanal platform üzerinden doğrulaması yapılabilmektedir. Bu tez çalışması sonucunda, hava araçları için verimli otonom uçuş algoritmalarının ve güvenli otopilot sistemlerinin geliştirilmesi amacıyla benzetim alt yapısı kurulmuştur.
Özet (Çeviri)
Pilot and aircraft may be lost due to the human factor while performing challenging missions in military, civil and commercial areas. It is aimed to prevent these losses with unmanned aerial vehicle systems. Unmanned aircraft systems are the types of aircraft that do not include humans. Unmanned aerial vehicles (UAV) are aerial vehicles with advanced features such as the ability to landing and take-off automatically, to act autonomously on the flight plan, to carry payloads, to be remotely controlled. Autopilot systems have been developed to reduce the workforce of pilots during flight. Fixed-wing UAVs with the autopilot systems can be controlled automatically with the control surfaces located on the tail and wings. The UAVs can be controlled by remote control or can perform autonomous missions or can be fly on the route. UAVs which are controlled by pilots nowadays, will have the ability to perform autonomous missions in the future. UAVs, which are semi-autonomous now, will be able to perform flight missions according to predetermined situations with the ability to operate autonomously based on artificial intelligence in the future. In addition, UAVs will be able to move in swarms and provide mission sharing and coordination. They will evolve into flying systems beyond an aircraft. In this thesis report, PID based autopilot on Matlab/Simulink was designed for Cessna 172 aircraft on X-Plane. The autonomous flight of the aircraft on the determined route is ensured by the guidance system designed on Matlab/Simulink. The heading, altitude and airspeed of the aircraft is controlled with the guidance and autopilot system. Simulation environment that was prepared on X-Plane, is used for testing of autopilot design and four different flight scenarios. Simulation and test results were shown on Matlab/Simulink and X-Plane. Developed autonomous flight algorithms can be verified via virtual platform instead of real platform. As a result of this thesis, a simulation environment has been prepared for aircraft with the aim of developing safety autopilot systems and efficiently autonomous flight algorithms.
Benzer Tezler
- Android işletim sistemi kullanılarak insansız araçların otonom kontrol sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of unmanned aerial vehicle autonomous system using android operation system
CİHAN İSPİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHaliç ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ KARAN
- Nonlinear model predictive control with real time iteration for F-16 attitude control
F-16 duruş kontrolü için gerçek zamanlı iterasyon iledoğrusal olmayan model öngörülü kontrol
SİYAMİ GÜRKAN KUZUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Antenna and frequency selective surface design for 3.1 GHZ detect and avoid radar system on unmanned aerial vehicle
İnsansız hava aracında 3.1 GHZ tespit ve kaçınma radar sistemi için anten ve frekans seçici yüzey tasarımı
MOHAMMAD HAROON AZAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
DOÇ. DR. HÜSEYİN ŞERİF SAVCI
- Sabit kanatlı insansız hava araçları için kilitlenme algoritması
Lock-on algorithm for fixed-wing unmanned aerial vehicles
MERVE İSMAİLVELİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
- UAV quadcopter guidance: GPS-denied 3D mapping and collision avoidance
Dört rotorlu İHA güdümü: GPS erişimi olmayan ortamlarda 3B haritalama ve çarpışmadan kaçınma
MEHMET KADRİ AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELBRUS M. JAFAROV