Geri Dön

İnsansız bir kara aracının yörünge takibi kontrolü için yeni adaptif kontrolcü yaklaşımları

New adaptive control approaches for the trajectory tracking control of an unmanned ground vehi̇cle

PDF İndir

  1. Tez No: 840846
  2. Yazar: HAYRİYE TUĞBA SEKBAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDULLAH BAŞÇİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: insansız kara aracı, yörünge takibi, kayan kipli kontrol, adaptif kontrol, adaptif kayan kipli kontrol, unmanned ground vehicle, trajectory tracking, sliding mode control, adaptive control, adaptive sliding mode control
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kontrol ve Kumanda Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 113

Özet

Amaç: Teknolojinin gelişimi ile birlikte insansız kara araçları (İKA), özellikle askeri ve akademik çevrelerce yoğun olarak çalışılan bir platform haline gelmiştir. Pek çok farklı alanda kullanılan İKA'larda genel olarak karşılaşılan problemler tasarım, işletme ve kontrol problemleridir. Tasarım ve işletme aşamasında karşılaşılan problemler yapılan işe özgü iken, kontrol problemleri daha geneldir. Kontrol problemleri arasında yer alan yörünge takip problemi yıllardır çalışılıyor olmasına rağmen, güncelliğini halen korumaktadır. Bu tez çalışmasında, İKA'nın önceden belirlenmiş olan referans yörüngeyi minimum hata ile takip edebilmesi amacıyla yeni adaptif yörünge takip kontrolcüleri önerilmiştir. Yöntem: İKA'nın kinematik ve dinamik modeli kullanılarak tasarlanan kontrolcüler bozucu etkilere ve parametre belirsizliklerine karşı oldukça hassas olduğundan kontrolcü seçimi oldukça önemlidir. Bu nedenle, bu tez çalışması kapsamında ilk olarak, İKA'nın yörünge takip kontrolü için aracın doğrusal ve açısal hız hatalarını işleyerek, sistemi asimptotik kararlılığa getirecek olan kinematik kontrolcünün tasarımı gerçekleştirilmiştir. Ardından, İKA'nın istenilen referans yörüngeyi başarılı bir şekilde takip edebilmesi için parametre değişimlerine, ani bozucu etkilere ve kayan kipli kontrolcünün (KKK) çatırtı etkisine karşı sağlam özellikte model tabanlı adaptif kayan kipli kontrolcü (AKKK) tasarımları gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Tez kapsamında önerilen üç farklı AKKK yönteminin, karmaşık kontrolcü tasarımına ve parametrelerin aşırı büyük seçilmesine ihtiyaç duymadan daha az hesaplama yükü ile tatmin edici bir yörünge takip performansı sergiledikleri gözlemlenmiştir. Önerilen adaptasyon yöntemleri, kontrolcülerin bilinmeyen parametre belirsizlikleri ve dış bozucuları hesaba katarak istenen performansı yerine getirebilmesini sağlamıştır. Ayrıca önerilen kontrolcüler, İKA'nın istenen referans yörüngeye sonlu zamanda yakınsamasını ve sistemin asimptotik olarak kararlılığını garanti etmektedir. Sonuç: Simülasyon ortamında elde edilen sonuçlar incelendiğinde, önerilen üç kontrol yönteminin İKA'nın yörünge takip kontrolünü geleneksel KKK'ya oranla daha başarılı bir şekilde gerçekleştirdikleri gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Purpose: With the development of technology, unmanned ground vehicles (UGV) have become a platform intensively studied, especially by the military and academic circles. The problems generally encountered in UGVs used in many different areas are design, operation and control problems. While the problems encountered during the design and operation phases are specific to the work done, control problems are more general. Although the trajectory tracking problem, which is among the control problems, has been studied for years, it still remains up-to-date. In this thesis, new adaptive trajectory tracking controllers have been proposed with the aim of enabling the UGV to follow a predefined reference trajectory with minimum error. Method: Since the controllers designed using the kinematic and dynamic model of UGV are highly sensitive to disturbances and parameter uncertainties, the choice of controller is of great importance. Therefore, as part of this thesis study, the design of a kinematic controller, which processes the linear and angular velocity errors of the vehicle for trajectory tracking control of the UGV and brings the system to asymptotic stability, was first carried out. Then, adaptive sliding mode controller (ASMC) designs that are robust against parameter changes, sudden disturbances and the chattering effect of the sliding mode controller (SMC) were developed so that the UGV can successfully follow the desired reference trajectory. Findings: Within the scope of the thesis, it was observed that the three different proposed ASMC methods exhibited satisfactory trajectory tracking performance with less computational burden, without the need for complex controller design or excessively large parameter selections. The proposed adaptation methods enabled controllers to achieve the desired performance by taking into account unknown parameter uncertainties and external disturbances. In addition, the proposed controllers guarantee that the UGV converges to the desired reference trajectory in finite time and that the system is asymptotically stable. Results: When the results obtained in the simulation environment were examined, it was observed that the three proposed control methods performed the trajectory tracking control of the UGV more successfully than the traditional SMC.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    837073

    Differential flatness-based fuzzy controller design for aggressive maneuvering of quadcopters

    Çok rotorlu hava araçlarının agresif manevra kontrolü için diferansiyel düzlük tabanlı bulanık kontrolör tasarımı

    ÇAĞRI GÜZAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUFAN KUMBASAR

  2. Tez No

    605809

    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

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN

  3. Tez No

    506651

    Adaptif bulanık kesir dereceli kayan kipli kontrol yapısının insansız araçların denetimine uygulanması

    Application of adaptive fuzzy fractional order sliding mode control structure to the control of unmanned vehicles

    KAMİL ORMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN DERDİYOK

  4. Tez No

    895433

    Döner kanatlı insansız hava araçlarının hareketli platforma otonom iniş sistemi tasarımı

    Autonomous landing system design of rotary wing unmanned aerial vehicles on a moving platform

    CEMAL IŞILAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN OKTAL

  5. Tez No

    244795

    İnsansız bir kara aracı için hız denetim sistemi tasarımı ve uygulaması

    Speed control system design and implementation for an unmanned ground vehicle

    HALİL ONUR ŞİRİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN DEMİRCİOĞLU

Geri Dön