Bir İHA'nın üst sezgisel algoritmalarla enerji yönetimi ve eniyilemesi
Energy management and optimization based on meta-heuristic algorithms for a UAV
- Tez No: 723995
- Danışmanlar: PROF. DR. İLYAS KANDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Havacılık Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Energy, Aeronautical Engineering, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Bu tez çalışmasında öncelikle küçük tipteki insansız hava araçları (İHA) için fosil yakıtlara bağlı motorların (pistonlu veya türbinli) yerine alternatif olarak kullanılabilecek batarya, yakıt hücresi, süperkapasitör ve güneş hücresi gibi enerji elemanları ve bunların İHA'lar bakımından performansları incelenerek literatür araştırması yürütülmüştür. Ayrıca bu enerji bileşenlerinin oluşturduğu hibrit sistemlerin enerji yönetimi ve bunlar üzerine yapılan çalışmalar karşılaştırmalı olarak literatür araştırmasında ele alınmıştır. Bu çalışmada küçük tipteki İHA'larda kullanılmak üzere yakıt hücresi ve bataryadan oluşan hibrit itki sisteminin kavramsal tasarımı ve boyutlandırılması için enerji tüketim odaklı optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Bu hibrit itki sistemi ve İHA'nın boyutlandırılması, İHA'nın maksimum uçuş aşamasındaki enerji tüketiminin minimizasyonu esas alınıp üst sezgisel optimizasyon algoritmaları kullanılarak yapılmıştır. Boyutlandırma için oluşturulan çok değişkenli doğrusal olmayan kısıtlara sahip optimizasyon probleminin çözümünde üst sezgisel algoritmaların klasik optimizasyon yöntemine göre daha makul sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Çalışma sonucunda İHA için kanat yüklemesi, en-boy oranı, uçuş hızı, yakıt hücresi gücü, batarya gücü ve İHA'nın ağırlık oranları belirlenmiştir. Yakıt hücresi, batarya ve süperkapasitörden oluşan üçlü hibrit sistemde güç akışını kontrol etmek amacıyla üst sezgisel algoritmalara dayalı optimizasyon temelli enerji yönetimi ve kontrolü çalışmaları yürütülmüştür. Bu çalışmalarda uygulanılan üst sezgisel algoritmalar içinde hidrojen tüketimi ve hesaplama süresi bakımından en makul sonucu sinüs kosinüs algoritması (SCA) sağlamıştır. Ayrıca bu çalışmada uygulanan üst sezgisel algoritmalara dayalı optimizasyon temelli enerji yönetim tekniğinin hidrojen tüketimi bakımından bazı kural temelli enerji yönetim tekniklerinden daha iyi sonuçlar verdiği gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, firstly, for small-type unmanned aerial vehicles (UAV), energy components such as batteries, fuel cells, supercapacitors, and solar cells that can be used as alternatives to fossil fuel-based engines (piston or turbine) and their performance in terms of UAVs are examined in the literature section. In addition, the energy management of hybrid systems formed by these energy components and the studies on them are discussed comparatively in the literature review. In this study, energy consumption-based optimization studies are carried out for the conceptual design and sizing of the hybrid propulsion system consisting of fuel cells and batteries for use in small-type UAVs. The sizing of this hybrid propulsion system and the UAV, by using meta-heuristic optimization algorithms has been conducted based on the minimization of the energy consumption of the UAV at the endurance flight stage. In solving the multi-variable optimization problem with nonlinear constraints created for sizing, it has been observed that meta-heuristic algorithms provide more reasonable results than the classical optimization method. As a result of the study, wing loading, aspect ratio, flight speed, fuel cell power, battery power, and weight ratios of the UAV are determined. The optimization-based energy management and control studies based on meta-heuristic algorithms are carried out to control the power flow in the triple hybrid system consisting of the fuel cell, battery, and supercapacitor. Among the metaheuristic algorithms applied in this study, the sine cosine algorithm (SCA) provides the most reasonable result in terms of hydrogen consumption and computation time. In addition, it has been observed that the optimization-based energy management technique based on meta-heuristic algorithms applied in this study provides better results in terms of hydrogen consumption than some rule-based energy management techniques.
Benzer Tezler
- Integrating path planning and image processing with UAVs for disease detection and yield estimation in indoor agriculture
Kapalı alan tarımda hastalık tespiti ve verim tahmini için rota planlama ve görüntü işlemenin İHA'larla entegre edilmesi
ONAT ERDOĞMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Unmanned air vehicle routing with multiple objectives
Çok amaçlı insansız hava aracı rotalama
ERDİ DAŞDEMİR
Doktora
İngilizce
2021
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL AZİZOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ DİCLEHAN TEZCANER ÖZTÜRK
- Performans parametreleri iyileştirilmiş yeni insansız hava aracı (İHA) tasarımı
New unmanned aerial vehicle (UAV) design with improved performance parameters
İSMAİL ANIL ARDA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Uçak MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL OKTAY
- Energy harvesting from RF signals and ultra-high voltage transmission lines (UHVTL) for wireless charging of uav
Iha'ları (UAV) kablosuz şarj edebilmek için RF sinyallerden ve ultra yüksek gerilim iletim hatlarından enerji hasadı
MAIGALISA YOHANNA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞATAY AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ DOĞU ÇAĞDAŞ ATİLLA
- Sensor fault tolerant control of a quadrotor uav
Dört rotorlu insansız bir hava aracının sensör arızalarına toleranslı kontrolü
MEHMET GÖKBERK PATAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN