Geri Dön

Çırpan Kanatlı İnsansız Hava Aracı Tasarımı ve uzaktan kontrolü

Design and remote control of a Flapping Wing Unmanned Aerial Vehicle

PDF İndir

  1. Tez No: 745026
  2. Yazar: YALÇIN OLGAÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEGÜL UÇAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Defense and Defense Technologies
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Fırat Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 100

Özet

Savunma teknolojileri alanında insansız hava araçları keşif, gözetleme ve taarruz gibi alanlarda çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak kullanılan bilindik insansız hava araçlarının verimlilik, hareket kabiliyeti ve gizlenme gibi bazı dezavantajları olduğu için bu tez çalışmasında bilindik insansız hava araçlarından daha verimli ve hareket kabiliyeti olduğu bilinen Çırpan Kanatlı İnsansız Hava Aracı Tasarımı yapılmıştır. Birçok bilimsel yazım araştırmalarından sonra elde edilen veriler neticesinde, Solidworks ortamında birçok kanat profili tasarımı yapılmıştır. Elde edilen profil tasarımları üzerindeki aerodinamik kuvvetleri incelemek için Ansys programının bir algoritması olan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği algoritması ile analizler yapılmıştır. Uygun görülen profil Solidwork ortamında üç boyutlu hale getirilerek istenilen kanat yapısı elde edilmiştir. Daha sonra hava aracının dengeli uçmasını ve yönelimini sağlayacak olan kuyruk uzvu ve gövde tasarlanarak ikici aşamaya geçilirmiştir. Bu aşamada çırpma hareketini sağlayacak olan dört çubuk mekanizması ele alınmıştır. İstenilen maksimum ve minimum çırpma açılarını verecek şekilde elde edilen kinematik denklemler ile Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılarak mekanizmanın uzuv boyutları ve gerekli açı değeri bulunmuştur. Daha sonra, temel kanat hareketleri olan çırpma ve bükme hareketlerinin senkron bir şekilde olması için Matlab-Simulink ortamında Hopf osilatörü ile bir Merkezi Örüntü Üreteci tasarlanmıştır. Bükme hareketleri kanat ucuna bağlı olan servo motorlar ile sağlanmaktadır. Ancak, çırpma hareketini sağlayacak olan motor üç fazlı fırçasız bir doğru akım motorudur. Bu motorun kontrolünü sağlamak amacıyla öncelikle Matlab-Simulink ortamında motorun benzetimi yapılmıştır. Daha sonra bu model ile PSO kullanılarak uygun bir kontrolör tasarımı yapılmıştır. Son olarak elde edilen tasarımlar sonucu kanat hareketlerinin gözlemlenmesi ve uzaktan kontrol sisteminin test edilmesi amacıyla bir prototip yapılmıştır. Prototip sonucu kanat hareketlerinin istenilen şekilde hareket ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan teorik hesaplamalar sonucu hava aracı faydalı yük olarak 1.315 kg taşıyabilmektedir. 4.52 m yarıçapında 76.88°'lik bir açı ile irtifa kaybetmeden dönüş yapabilmektedir. Bu çalışmadan elde edilen veriler neticesinde robotik bir kuşun ileriye yönelik çalışmalara zemin oluşturması hedeflenmiştir.

Özet (Çeviri)

In the field of defense technologies, unmanned aerial vehicles are widely used in areas such as reconnaissance, surveillance, and attack. However, since the known unmanned aerial vehicles used have some disadvantages such as efficiency, mobility, and concealment, in this thesis, the Flapping Wing Unmanned Aerial Vehicle Design, which is known to be more efficient and mobility than the known unmanned aerial vehicles, has been made. As a result of the data obtained after many scientific spelling studies, many airfoil designs have been made in the Solidworks environment. In order to study the aerodynamic forces on the resulting profile designs, analyzes were performed with the Computational Fluid Dynamics algorithm, which is an algorithm of the Ansys program. The desired wing structure was obtained by making the appropriate profile three-dimensional in a solidwork environment. After that, the tail limb and fuselage were designed, which would ensure the stable flight and orientation of the aircraft, and the second stage was moved on. At this stage, the four-rod mechanism is considered, which will ensure the movement of the whisk. Using the kinematic equations obtained to give the desired maximum and minimum flapping angles and the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, the limb dimensions of the mechanism and the required angle value were found. Next, a Central Pattern Generator with a Hopf oscillator was designed in a Matlab-Simulink environment for synchronous flapping and bending movements, which are the basic wing movements. Bending movements are provided by servo motors connected to the wing tip. However, the motor that will provide the flapping motion is a three-phase brushless direct current motor. To ensure the control of this engine, the engine was first simulated in the Matlab-Simulink environment. Then, an appropriate controller design was made using PSO with this model. As a result of the final designs obtained, a prototype was made for the purpose of observing the wing movements and testing the remote control system. As a result of the prototype, it was observed that the wing movements moved in the desired way. In addition, as a result of theoretical calculations, the aircraft can carry 1.315 kg as a useful load. it is capable of turning at a radius of 4.52 m at an angle of 76.88° without losing altitude. As a result of the data obtained from this study, it was aimed to create a robotic bird as a basis for future studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    363546

    Modelling, control and implementation of an unmanned vertical take-off and landing aircraft

    Dikey iniş kalkış yapabilen bir insansız hava aracının modellenmesi, kontrolü ve gerçeklenmesi

    FARABİ AHMED TARHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ

  2. Tez No

    847172

    Çırpan kanatlı dikey kalkış yapabilen sinek kuşu benzeri mikro hava aracı tasarımı ve imalatı

    Design and manufacturing of a hummingbird-like micro air vehicle capable of vertical take-off with flapping wings

    AHMET REMZİ KOÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF ŞAHİN

  3. Tez No

    864242

    Large scale wireless propagation channel characterization of air-to-air and air-to-ground drone communications

    Hava-hava ve hava-yer drone haberleşmesi için büyük ölçekli kablosuz yayılım kanalı karakterizasyonu

    UBEYDULLAH ERDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN

  4. Tez No

    416696

    Experimental analysis of 3D sweeping wings

    Üç boyutlu süpürme hareketi yapan kanatların deneysel analizi

    HASAN ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ

  5. Tez No

    756599

    Sabit kanatlı insansız hava araçlarında kanat uç vortekslerinin aerodinamik kuvvetlere etkisi

    The effect of tip vortexs on aerodynamic forces in fixed-wing unmanned aerial vehicle

    YUSUF İLHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiHarran Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF IŞIKER

Geri Dön