Modeling and control of a helicopter slung load system
Helikopter asılı yük sisteminin modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 899733
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 205
Özet
Asılı yüklerin taşınması hem sivil hem de askeri helikopterler için her zaman önemli bir görev olmuştur. Asılı yük sisteminin doğru bir şekilde entegre edilmesiyle kargo ve mühimmat sevkiyatının, arama kurtarma operasyonlarının ve hatta yangına müdahalenin çok etkili bir şekilde yapılabileceği düşünüldüğünde bu durumun pek de şaşırtıcı olmadığı söylenebilir. Ancak, asılı yük sistemi bu faydalarının yanı sıra helikopterin stabilitesi ve kullanım kalitesi ile ilgili sorunları da beraberinde getirmekte, bu da helikopterin kontrolünü olumsuz yönde etkileyebilmekte ve pilotun iş yükünü artırabilmektedir. Bu çalışma, uygun bir asılı yük modelleme yaklaşımı ve etkili asılı yük sönümlemesi sağlama kapasitesine sahip bir kontrol stratejisi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Matematiksel modelin geliştirilmesi genel Newton-Euler denklemlerine dayanmaktadır. Asılı yük kontrolü ile ilgili olarak, giriş şekillendirme, gecikmeli geri beslemeli kontrol, açısal hız geri beslemeli kontrol ve model öngörülü kontrol dahil olmak üzere çeşitli yöntemler incelenmiştir. Simülasyon sonuçlarına dayanarak, optimal özelliklere sahip önerilen kontrol algoritması, girdi şekillendirme ve model öngörülü kontrolün birleşimi olarak seçilmiştir. Bununla birlikte, asılı yük durumlarının, ölçülen helikopter durumlarıyla verimli bir şekilde tahmin edilebilmesini sağlayacak bir Kalman Filtre algoritması oluşturulmuştur. Helikopter ile asılı yük arasında güçlü bir bağlantı olduğu göz önüne alındığında, çalışmada doğrusal olmayan bir helikopter modelinin geliştirilmesi ve bir uçuş kontrol sisteminin uygulanması da ele alınmaktadır. Helikopterin uçuş kontrol sistemi iç döngü-dış döngü kontrol mimarisini içerir. Önerilen uçuş kontrol sistemi gürbüzlüğün yanı sıra maksimum aşma ve yerleşme zamanı özellikleri de dikkate alınarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Carrying slung loads has always been an important mission for both civil and military helicopters. Considering that with a proper implementation of a slung load system, cargo and ammunition delivery, search and rescue operations and even fire intervention can be performed very effectively, this is not surprising. However, beside these benefits, slung load systems bring about problems related to the stability and handling quality of the helicopter, which can also affect control of the helicopter adversely and increase the pilot workload. This study aims to provide a proper slung load modeling approach and a control strategy with the capability of yielding efficient slung load damping. Development of the mathematical model is based on generic Newton-Euler equations. Regarding the slung load control, several schemes are considered, including input shaping, delayed feedback control, angular rate feedback control and model predictive control. Based on the simulation results, proposed control algorithm with optimal characteristics is selected as the combination of input shaping and model predictive control. Moreover, a Kalman Filter algorithm is generated such that slung load states can be efficiently estimated with measured helicopter states. Given that there is a strong coupling between the helicopter and the slung load, the study considers the development of a full nonlinear helicopter model and implementation of a flight control system as well. The flight control system of the helicopter involves inner loop-outer loop control architecture. The proposed flight control system is evaluated by considering the maximum overshoot and settling time characteristics as well as the robustness.
Benzer Tezler
- Modeling and control of a new unmanned aerial vehicle (SUAVI) with tilt-wing mechanism
Döner-kanat mekanizmalı yeni bir insansız hava aracının (SUAVİ) modellemesi ve kontrolü
KAAN TAHA ÖNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Havacılık MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNEL
- 2 roturlu çok girişli çok çıkışlı helikopter sisteminin değişik kontrol teorileri kullanarak modellemesi ve kontrolü
Modeling and control of a twin rotor mimo helicopter system using various control theories
DJABER MAOUCHE
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS EKER
- Quadrotor VTOL aracının modellenmesi ve kontrolü
Modeling and control of a quadrotor VTOL vehicle
BORA ERGİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Küçük ölçekli bir helikopterin modellenmesi ve kontrolü
A small scale helicopter modeling and control
BAŞARAN BAHADIR KOÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Fault tolerant control of a quadrotor helicopter
Dört pervaneli helikopterin hata toleranslı kontrolü
YARKIN HOCAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL