Küçük ölçekli insansız helikopter dinamiğinde kaosun incelenmesi ve kontrolü
Investigation and control of chaos in small-scale unmanned helicopter dynamics
- Tez No: 775107
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYDAR LİVATYALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Küçük ölçekli helikopterin karmaşık mekanik yapısı ve yüksek düzeyde nonlineerliği açık döngü kontrolü altında istenmeyen salınımlar yaparak kolayca kararsız dinamik davranışlar sergilemesine neden olmaktadır. Özellikle yüksek ana rotor hızına ve hafif ağırlığa sahip olması rüzgâr gibi dış bozulmalara karşı helikopteri oldukça hassas hale getirerek gövdenin şiddetli bir şekilde sallanmasına ve bazen de açısal hız dinamiğinde kaos üretmesine neden olmaktadır. Bu bağlamda bu tezde helikopter havada asılı kalma modu açısal hız (HHAKMAH) dinamik modeli kaosu tespit etme yöntemleri kullanılarak analiz edilmiş ve kaos tespit edilmiştir. Sistemin farklı başlangıç koşullarında ve çeşitli parametre değerlerinde dinamik davranışının nasıl değişeceği gösterilmiştir. Kaotik çekiciler ile kararlı sabit nokta çekicisinin sistemde bir arada bulunduğu (multistability) tespit edilmiştir. Çeşitli değerlerde çekim havzaları oluşturularak sistemin gizli kaotik çekim setleri bulunmuştur. Ayrıca HHAKMAH dinamik modelinin zaman gecikmeli modeli oluşturularak helikopterin çalışma esnasında meydana gelmesi muhtemel zaman gecikmelerinde kaos incelenmiştir. Düşük zaman gecikmelerinde meydana gelen kaotik çekici ile zaman gecikmesiz modelin kaotik çekicilerinin benzer dinamik özellik gösterdiği tespit edilirken, büyük zaman gecikmelerinde sistemin kaotik çekicisinin tamamen değişerek yeni bir kaotik çekici meydana geldiği tespit edilmiştir. Son olarak helikopterin açısal hızlarının kontrolü için normal çalışma modunda tasarlanan kontrolcülerin kaotik çalışma modunda sistemin kaotik çekicilerini stabilize edemedikleri tespit edilirken kaotik çalışma modunda tasarlanan kontrolcülerin hem kaotik çekicileri stabilize edebildikleri hem de normal çalışma modunda iyi bir şekilde çalıştıkları tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The complex mechanical structure and high nonlinearity of the small-scale helicopter cause undesirable oscillations under open-loop control and easily exhibit unstable dynamic behaviors. Especially having high main rotor speed and light body weight makes the helicopter very sensitive to external disturbances such as wind effect, causing the body to swing violently and sometimes to produce chaos in angular velocity dynamics. In this context, a helicopter hover mode angular velocity dynamic model is analyzed using chaos detection methods, and chaos is detected in this thesis. It is shown how the dynamic behavior of the system will change under different initial conditions and various parameter values. It has been determined that chaotic attractors and stable fixed-point attractors coexist (multistability) in the system. The hidden chaotic attraction sets of the system were found by creating basin of attractions at various values. In addition, the time delay model of the helicopter hover mode angular velocity dynamic model is created and the chaos in the possible time delays that may occur during the operation of the helicopter is investigated. It has been determined that the chaotic attractor that occurs at small time delays and the chaotic attractors of the model without time delay have similar dynamic properties. However, it has been determined that at large time delays, the chaotic attractor of the system changes completely and a new chaotic attractor occurs. Finally, it has been determined that the controllers designed in the normal operating mode for the control of the angular velocity of the helicopter cannot stabilize the chaotic attractors of the system in the chaotic operating mode, while the controllers designed in the chaotic operating mode can both stabilize the chaotic attractors and work well in the normal operating mode.
Benzer Tezler
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Design, modelling and control of a nano quadrotor withmicrocontroller based vision system for object tracking
Nesne takibi için bir nano dört rotorlu helikopterin tasarımı, modellenmesi ve mikrodenetleyici tabanlı görüntü sistemi ile kontrolü
MUSTAFA ENES KIRMACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜLYA YALÇIN
PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Mekânsal dijital ikizlere yönelik yapı modeli üretiminde prosedürel modelleme yönteminin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of procedural modeling method in generating structure models for spatial digital twins
GÜÇLÜ ŞENYURDUSEV
Doktora
Türkçe
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ÖZGÜR DOĞRU
- Towards to the direct numerical simulation of insect flight
Böcek serbest uçuşunun doğrudan sayısal simülasyonuna doğru
EZGİ DİLEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- Robust control design for mechatronic systems having non-symmetric input gain matrix
Bakışımlı olmayan giriş kazanç matrisine sahip mekatronik sistemler için gürbüz denetleyici tasarımı
BARIŞ BIDIKLI
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENVER TATLICIOĞLU