Bir kara platformu üzerinde konumlandırılmış iki eksenli anten sisteminin kararlılaştırılması ve hassas takip denetimi
Stabilization and precise tracking control of a 2-axis antenna system mounted on a ground vehicle
- Tez No: 860348
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BÜLENT ÖZKAN, DR. GALİP SERDAR TOMBUL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu çalışmada, bir kara platformu üzerine konumlandırılmış iki eksenli anten yönlendirme sisteminin dolaylı yöntem ile kararlılaştırılması ve takip denetimi problemi ele alınmıştır. Anten yönlendirme sisteminin sinüzoidal yol profili ile A ve B sınıfı sürüş koşullarında model belirsizlikleri ve dengelenmemiş kütle gibi bozucu etkiler altındayken 0,2° hata sınırı içinde kalarak çalıştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, ilk önce mekanik aksamın dinamik modelini elde etmek için Euler-Lagrange yöntemi kullanılmıştır. Yandönüş kardanı üzerine kurulu yükseliş kardanı türündeki yönlendirme mekanizmasının kinematik denklemleri türetilmiştir. Denetim sistemi kurulurken öncelikle oransal, tümlevsel ve türevsel (İng. proportional, integral, and derivative, PID) işlemi esaslı tek çevrimli denetim sistemi tasarlanmıştır. Ayrıca daha yüksek başarımlı farklı bir denetim sistemi tasarlamak amacıyla hesaplamalı tork yöntemiyle geribesleme doğrusallaştırması yapılmış ve bozucu etkileri baskılamak için doğrusal olmayan bozucu gözleyici yapısı kullanılmıştır. Doğrusal hale getirilen sistemin kapalı çevrim denetimi için sırasıyla oransal ve türevsel (İng. proportional and derivative, PD) işlemli ve iç içe oransal (İng. proportional, P)- oransal ve tümlevsel (İng. proportional plus integral, PI) işlemli geribesleme çevrimleri uygulanarak iki farklı iki çevrimli denetim sistemi tasarlanmıştır. Denetim sisteminde faz telafisi hız ve ivme ileri beslemesi yapılarak gerçekleştirilmiştir. İvme değerleri dönüölçer ile ölçülen açısal hızların klasik Kalman filtresinden geçirilerek durum tahmini yöntemiyle elde edilmiştir. Tasarlanan analog denetim sistemi dolaylı tasarım yöntemiyle sayısal denetim sistemine çevrilmiştir. Sistem kararlılığını denetlemek için kutup sıfır yerleşimleri elde edilmiştir. Bunu yaparken denetlenen sistemin sayısal eşdeğeri sıfırıncı mertebeden tutucu dönüşümü yöntemiyle elde edilmiştir. Aracın açısal hızını ölçmek için dönüölçer, motor açısını ölçmek için kodlayıcı modeli oluşturulmuştur. MATLAB yazılımı ve bu yazılımın SIMULINK modülü aracılığıyla yapılan bilgisayar benzetimleri ile tasarlanan denetleyicilerin başarımları ölçülmüştür. Sonuç olarak, tasarlanan denetleyicilerin tanımlanan koşullar altında istenen başarım şartlarını sağladığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the problem of indirect stabilization and tracking control of a two-axis antenna gimbal system mounted on a mobile ground platform was discussed. It was aimed to operate the antenna gimbal system within the 0.2° error limit under disturbances like model uncertainties and unbalanced mass while applying sinusoidal, Class A and Class B motion profiles. In this purpose, the Euler-Lagrange method was used to obtain the dynamic model of the mechanical assembly. The kinematic equations of the gimbal mechanism configured as elevation over azimuth were derived. Firstly, single-loop PID (proportional, integral, and derivative) position controllers were designed separately for each axis neglecting cross coupling effects. After that, to synthesize another control system with higher performance the feedback linearization was realized by applying the computed torque method and a nonlinear disturbance observer was implemented to suppress the effect of disturbances. Also, to end up with closed-loop control of the linearized system, two different two-loop control systems were designed PD (proportional plus derivative) and P-PI (proportional-proportional plus integral) cascaded control. In the control system, phase compensation was performed by making speed and acceleration feedforward. Angular accelerations were obtained from the angular velocities measured with a gyroscope by the state estimation known as classical Kalman filter. The digital counterpart of the analog controllers was designed with the emulation approach. Pole-zero locations were obtained to check stability of digital control system consist of emulated controller and zero order hold transform of the sampled data system. To measure the angular speed of the vehicle a gyroscope model and to measure the motor angles an encoder model was created. The performance of the designed controllers was illustrated via computer simulations using MATLAB software and SIMULINK module. As a result, it has been observed that the designed controllers provide the desired performance criteria under the defined conditions.
Benzer Tezler
- Açık deniz platformlarının konumlandırılması için konum belirleme sistemlerinin entegrasyonu
Positioning systems integration for locating offshore platforms
MAHMUT OLCAY KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2012
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK
- Time difference of arrival based passive sensing and positioning system integrated into moving platforms
Geliş zamanı farkı yaklaşımlı hareketli platformlara entegre pasif yayın algılama ve konumlandırma sistemi
BURAK AHMET ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NURİ AKINCI
- Bridging the GAP between product and user: A design framework to establish a free relationship with tehnology
Ürün ile kullanıcı arasında köprü kurmak: Teknoloji ile özgür bir ilişki kurabilmek için bir tasarım çerçevesi
ENVER TATLISU
Doktora
İngilizce
2023
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNAME TURAN
- Development of motion cueing algorithm for simulators
Simülatörler için hareket algı algoritması geliştirilmesi
ŞEMSETTİN NUMAN SÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VASFİ EMRE ÖMÜRLÜ
- Dost ve düşman kuvvetleri ayırt edebilen akıllı mayın sistemi(DODAMAS)
Smart mine system which differentiates between friendly and hostile forces
TARIK EVİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu KomutanlığıTeknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
DR. LEVENT YENİLMEZ