Eş zamanlı öğrenme kontrol tekniği ile dört pervaneli bir insansız hava aracının aerodinamik kuvvetlerinin araştırılması
Investigation of aerodynamic forces of a quadcopter unmanned aerial vehicle with a concurrent learning based adaptive control techniques
- Tez No: 846768
- Danışmanlar: PROF. DR. MUAMMER ÖZGÖREN, DR. ÖĞR. ÜYESİ SERHAT OBUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu çalışmada, uyarlamalı kontrol yöntemlerinden biri olan eş zamanlı öğrenme kontrol tekniği ile dört pervaneli bir insansız hava aracına etki eden aerodinamik kuvvet ve momentlerin kestirimi yapılmış ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemin uygulanması için öncelikle dört pervaneli hava aracının öteleme ve dönme hareketi için insansız hava aracı üzerine etkiyen kuvvet ve momentlerin toplamı içeren dinamik modeli oluşturulmuştur. Bahsi geçen kuvvet ve momentler; pervaneler tarafından üretilen itki kuvveti, yer çekimi kuvveti, hava aracının gövdesi üzerine etkiyen aerodinamik kuvvetler, yatış momentinden oluşmaktadır. Kontrol tasarımı yapılırken öteleme ve dönme hareketleri için hata sinyallerinden oluşan bir hata sinyal dinamiği tasarlanmıştır. Sistem dinamiği, tasarlanmış olan hata sinyal dinamiğinde yerine konularak açık döngü dinamiği elde edilmiştir. Tasarlanmış olan kontrol sinyali ve parametre kestirim kuralı açık çevrim dinamiğinde yerine konularak, kapalı çevrim dinamiği elde edilmiştir. Lypunov tabanlı kararlılık analizi kullanılarak, insansız hava aracı hem parametre kestirim hatası hem de yörünge takip hatasının küresel üstel olarak yakınsaması ispatlanmıştır. Kontrol sinyali içerisine yerleştirilmiş olan parametre kestirim kuralı ile insansız hava aracının üzerine etkiyen aerodinamik kuvvetler, momentler, yerçekimi kuvveti ve atalet momentleri çevrimiçi olarak kestirilebilmektedir. Bu şekilde uçuş sırasında gerçekleşen herhangi bir uçuş koşulu değişikliği için uyarlamalı olarak yörünge takibi yapılabilmekte ve taşıtın ani değişen koşullara karşı gövdesi üzerine etkiyen aerodinamik ve yapısal parametrelerin çevrimiçi olarak kestirimi sağlanabilmektedir. Ek olarak dört pervaneli insansız bir hava aracı üzerine etkiyen aerodinamik kuvvet ve momentlerin diğer kuvvetlere ve momentlere kıyasla hangi oranda etkili olduğu araştırılmıştır. Ayrıca bu yöntem sayesinde, geleneksel çevrimiçi parametre kestirim yöntemlerinden farklı olarak, sürekli uyarılma koşuluna gerek kalmaksızın sadece sınırlı bir zaman diliminde sistemin uyarılması şartıyla, küresel üstel kararlılığa ulaşılabilmiştir ve belirsiz parametreler tahmin edilebilmiştir. Sistem dinamiğinde bulunan aerodinamik pervane sürükleme kuvvet katsayısı \%0.2, aerodinamik yatış momenti katsayısı \%0.6, yer çekimi kuvveti \%0.1, atalet momentleri ise maksimum \%15 hata ile tahmin edilmiştir. Elde edilen sonuçlar yapılan diğer kaynaklarla kıyaslandığında yakınsama miktarının daha iyi olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the aerodynamic forces and moments acting on a four-propeller unmanned aerial vehicle were estimated with the concurrent learning control technique, which is one of the adaptive control methods. Firstly, a dynamic model containing the sum of the forces and moments acting on the unmanned aerial vehicle for the translational and rotational movements of the four-propeller aircraft was developed. The mentioned forces and moments can be listed as the thrust force produced by the propellers, the gravitational force, the aerodynamic forces acting on the body of the aircraft, and the rolling moment. An error system dynamics for translational and rotational movements of unmanned aerial vehicle was developed. Open loop dynamics was obtained by substituting the dynamics into the designed error system dynamics. For translational and rotational movements of the unmanned aerial vehicle is also placed in the dynamics by substituting the designed control signal and adaptation rule in the open loop dynamics, the closed loop dynamics was obtained. Using Lypunov-based stability analysis, global exponential convergence of both parameter estimation error and trajectory tracking error of the unmanned aerial vehicle is ensured. With the parameter estimation rule embedded in the control signal, the aerodynamic forces, moments, gravitational force and moments of inertia acting on the unmanned aerial vehicle can be estimated online. In this way, trajectory tracking can be guaranteed for any flight condition changes during the flight, and online estimation of the aerodynamic and structural parameters affecting the vehicle's body against suddenly changing conditions can be provided. In addition, unlike traditional online parameter estimation methods, global exponential stability can be achieved and uncertain parameters can be estimated, provided that the system is excited only in a finite time period, without the need for persistence of excitation condition. The aerodynamic propeller drag force coefficient acting on the system was estimated with 0.2\%, the aerodynamic banking moment coefficient 0.6\%, the ground gravity force 0.1\%, and the moments of inertia were estimated with a maximum error of 15\%. When the results obtained were compared with the literature, it was seen that the performance of parameter estimation is significantly improved.
Benzer Tezler
- Ortaokul fen bilimleri dersinde Jigsaw I ve kavram haritası destekli jigsaw I tekniği kullanmanın başarı, tutum ve kalıcılık üzerine etkisi
The effects of using jigsaw I and jigsaw I technique supported by concept map on success, attitude and persistency in secondary school science lesson
EMEL KILIÇ UYAR
- Fake news classification using machine learning and deep learning approaches
Makine öğrenimi ve derin öğrenme yaklaşımlarını kullanarak sahte haber sınıflandırması
SAJA ABDULHALEEM MAHMOOD AL-OBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolGazi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA ÇAĞLIKANTAR
- Die wirkung der pragmalinguistik auf den daf unterricht
Edimbilimin Almanca yabancı dil dersine etkisi
HATİCE KOÇ
Yüksek Lisans
Almanca
2022
Alman Dili ve EdebiyatıNecmettin Erbakan ÜniversitesiYabancı Diller Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YILMAZ
- Quality failure detection technique in simultaneous and sequential multi-valve plastic injection molding
Çok yolluklu eş zamanlı ve sıralı plastik enjeksiyon kalıplarında kalite hatası bulma tekniği
BURAK TOSUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Ozaki tekniği ile aort kapak neoküspidizasyonu yapılan hastaların kısa ve orta dönem sonuçlarının değerlendirilmesi
Evaluation of short and mid-term results of patients who had aortic valve neocuspidization with the Ozaki Technique
ELGIN HAJIZADA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiSağlık Bilimleri ÜniversitesiKalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY KARABACAK