Arıza durumlarına karşı sabit kanatlı bir hava aracı için bozucu etki gözlemcisi tabanlı geri adımlamalı hata toleranslı kontrolcü tasarımı
Design of a disturbance observer-based backstepping fault-tolerant controller for a fixed-wing aircraft under fault conditions
- Tez No: 930930
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ADIGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Havacılık tarihinin ilk günlerinden itibaren hava araçlarının, uçuş sırasındaki kontrol kararlılığı ve uçuş güvenliğinin sağlanması birincil önceliklerden biri olmuştur. Bu tez çalışmasında, Boeing 747-200 model sabit kanatlı hava aracı için hata toleranslı uçuş kontrol sistemi tasarımı yapılmıştır. Tasarımdaki genel amaç farklı hata ve arıza durumları için hava aracının referans uçuş koşulu gereksinimlerini yerine getirmesini sağlamaktır. Hava aracı dinamik yapısı itibari ile doğrusal olmayan bir yapıya sahiptir. Bu yüzden hava aracı için farklı doğrusal olmayan kontrolcü yapıları geliştirilmiştir. Bu kontrolcüler; doğrusal olmayan dinamik tersleme (DODT), oransal-integratör tabanlı doğrusal olmayan dinamik tersleme(DODT-PI), bozucu etki gözlemcisi tabanlı doğrusal olmayan dinamik tersleme (BEG-DODT), geri adımlamalı kontrol (GAK), bozucu etki gözlemcisi tabanlı geri adımlamalı kontroldür (BEG-GAK). Tasarlanan bu kontrolcü yapıları ile ilk olarak hava aracının, referans açısal durumları kontrol etmesi istenmiş ve kontrolcüler arası karşılaştırma yapılmıştır. Daha sonra ise hava aracında oluşabilecek yapısal bozukluklardan meydana gelen parametre belirsizliği, aktüatör etkinlik kaybı ve sistem durumlarında oluşabilecek bozucu etkilere karşı hava aracının referans uçuş kararlılığını sürdürmesi istenmiştir. Gözlemci tasarımı olarak ikinci dereden kayan kipli bozucu etki gözlemcisi (İDKKBEG) önerilmiştir. Bu sayede hata ve arıza durumlarının bir sonucu olarak sistem durumlarının istenen referans giriş değerine karşı oluşan kalıcı durum hatası elimine edilerek durumların referans giriş takip performansı arttırılmıştır. Tüm bu etkiler karşılaştırmalı şekiller üzerinden gösterilmiştir. Bu tez kapsamında önerilen kontrolcü yapısı; ikinci dereceden kayan kipli bozucu etki gözlemcisi tabanlı geri adımlamalı (İDKKBE-GA) kontrol yapısıdır.
Özet (Çeviri)
Since the early days of aviation history, ensuring flight stability and safety during flight has been one of the primary concerns in aircraft design. In this thesis, a fault-tolerant flight control system is designed for the Boeing 747-200 fixed-wing aircraft. The main objective of the proposed design is to ensure that the aircraft meets the reference flight condition requirements under various fault and failure scenarios. Due to its inherent nonlinear dynamic structure, different nonlinear control architectures have been developed for the aircraft. These controllers include Nonlinear Dynamic Inversion (NDI), Proportional-Integrator-based Nonlinear Dynamic Inversion (NDI-PI), Disturbance Observer-based Nonlinear Dynamic Inversion (DOB-NDI), Backstepping Control (BSC), and Disturbance Observer-based Backstepping Control (DOB-BSC).Initially, the designed controllers were evaluated based on their ability to regulate the reference angular states of the aircraft, and a comparative analysis was conducted. Subsequently, the controllers were tested under conditions involving structural degradations, parameter uncertainties, actuator effectiveness loss, and external disturbances affecting the system states, with the objective of maintaining the reference flight stability. For state estimation, a second-order sliding mode disturbance observer (SOSMDO) was proposed. This approach effectively eliminates steady-state errors caused by faults and failures, enhancing the reference tracking performance of the system states. The effects of the proposed methods have been demonstrated through comparative figures.The primary contribution of this thesis is the development of a second-order sliding mode disturbance observer-based backstepping control (SOSMDO-BSC) strategy.
Benzer Tezler
- An effective adaptive and fault tolerant controller for helicopters
Helikopterler için etkin adaptif ve arıza toleranslı kontrolör
MUHAMMED ALİ NUR ÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Fatigue failure analysis of a turbine blade
Türbin kanatları yorulma arıza analizi
NEMAT CHAPARI ILKHECHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Deep neural networks for robust time delay fault tolerant autonomous landing control system design under severe disturbances
Ağır bozuntular altında derin öğrenme tabanlı gürbüz zaman gecikmeli arıza toleranslı otomatik ıniş kontrol sistemi tasarımı
MUSTAFA ÇAĞATAY ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZIM KEMAL ÜRE
- Multy-agent approach to adaptive protection of microgrid
Mikro şebeke korumasına malti-agent yaklaşımı
MATIN JAMALIYAN DARYANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Mikroşebekelerin aşırı akım rölesi ile adaptif ve entegre korunması
Adaptive and integrated protection of the microgrids with overcurrent relays
FATİH ÖZVEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA