Modeling and controller design of an airborne wind energy system
Uçak temelli rüzgar enerjisi sisteminin modellenmesi ve kontrolcü tasarımı
- Tez No: 877514
- Danışmanlar: PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu çalışmada yerde güç üretimi gerçekleştiren uçak temelli rüzgar enerjisi sisteminin kontrol problemi ele alınmıştır. Önerilen kontrolcü tasarımı güç üretim fazında önceden belirlenen bir yörüngenin takibini gerçekleştirmektedir. Referans yönelim bilgisi; yörünge takip kontrolcüsü tarafından uçağa yerdeki vinci çekecek şekilde kaldırma kuvveti sağlayan uygun bir yunuslama açısında koordineli dönüş gerçekleştirecek şekilde hesaplanmaktadır. Yörünge takip kontrolcüsü tarafından üretilen yönelim komutlarını kullanan dördey (yönelim dörtlüsü) tabanlı doğrusal olmayan özgün bir kontrolcü tasarlanmıştır. Söz konusu komutlar, daha önce doğrusal olmayan dört rotorlu hava aracı uçuş kontrolü ve güneş yelkeni yönelim kontrolü tasarımlarında kullanılmıştır. Ancak, bu çalışmada sabit kanatlı havadan taşınan rüzgar enerjisi sistemi için aerodinamik sapmaları da içerecek şekilde genişletilmiştir. Hava aracının altı serbestlik dereceli matematiksel modeline ek olarak, yerde enerji üretim sisteminin önemli bir parçası olan vinç de modellenmiştir. Güç üretim evresine ek olarak geri sarma evresi de değerlendirilmiştir. Tasarlanan kontrolcünün başarımı, birçok doğrusal olmayan simülasyon tabanlı uçuş testleri ile gösterilmiştir. Üretilen güç, maksimum teorik güç değeriyle ve literatürdeki diğer çalışmalarda elde edilen bulgularla karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
This study addresses the control problem of an airborne wind energy aircraft generating power on the ground. The proposed control tracks a pre-defined trajectory in the power generation phase. The reference attitude information is computed by the trajectory tracking controller such that the aircraft carries out a coordinated turn and maintains a proper pitch attitude to generate the necessary lift to pull the winch. A novel quaternion-based nonlinear attitude controller is designed, utilizing the attitude commands generated by the tracking controller. These commands are in terms of to-go quaternions to utilize a nonlinear attitude controller previously developed for quadrotor flight control as well as solar sail attitude control. However, the approach is extended to fixed-wing airborne wind energy aircraft with aerodynamic nonlinearities. In addition to the six degrees of freedom mathematical model of the aircraft, the winch, an important part of the energy generation system on the ground, is also modeled. Besides the power generation phase, the rewind phase, triggered when the maximum tether length is achieved, is also considered. The success of the developed controller is demonstrated through several nonlinear simulation-based flight tests. The generated power is compared with the theoretical maximum value and other sources from the literature.
Benzer Tezler
- Active vibration control of beams and cylindrical structures using piezoelectric patches
Piezoelektrik yamalar kullanılarak kirişlerin ve silindirik yapıların aktif titreşim kontrolü
CANER GENÇOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
- Ameliyathane havalandırma sistemi tasarımı ve HAD yöntemi ile hava akış analizi
Air conditioning system designing of an operating room and air flow analysis using the CFD technique
MUHAMMED GALİP ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Sayısal Zenit kamera sistemi ile astro-jeodezik çekül sapmalarının belirlenmesi
Determination of astro-geodetic deflections of the vertical using digital Zenith camera system
KEREM HALICIOĞLU
Doktora
Türkçe
2015
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RASİM DENİZ
PROF. DR. HALUK ÖZENER
- Temiz odalarda mahaller basınç kontrolü
Control of air pressure differences in clean rooms
GÖKHAN ÖZŞEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER ÖZKAYNAK
- Destek vektör regresyonu ile PID kontrolör tasarımı
Design of PID controller via support vector regression
KEMAL UÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE