Döner kanatlı iha'lar için konvolüsyonel model öngörülü kontrol
Convolutional model predictive control for rotary-wing uavs
- Tez No: 946111
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ARSLAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MEMDUH SUVEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Denetim sistemleri, Konvolüsyon, Model öngörümlü denetim, Optimal denetim teorisi, İnsansız hava aracı, İnsansız otonom hava sistemleri, Control systems, Convolution, Model predictive control, Optimal control theory, Unmanned aerial vehicle, Unmanned autonomous aerial vehicles
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Döner kanatlı İHA'lar, özellikle quadrotorlar, çeşitli uygulamalardaki çeviklikleri ve çok yönlülükleri sayesinde yaygın bir kullanım alanı bulmuştur. Bu sistemlerin doğrusal olmayan ve eksik tahrikli dinamikleri, kararlı ve verimli bir operasyon sağlamak için gelişmiş kontrol stratejileri gerektirmektedir. Model Öngörülü Kontrol (MPC), performansı optimize etme ve sistem kısıtlarını dikkate alma yeteneğiyle bu zorlukları ele almak için öne çıkan bir yöntem haline gelmiştir. Geleneksel MPC çerçevelerinde, kuadratik maliyet fonksiyonunun ağırlık matrisleri (Q ve R) başlangıçta ayarlandıktan sonra sabit kalır, bu da dinamik senaryolarda uyarlanabilirliği sınırlar. Bu çalışma, maliyet fonksiyonu ağırlıklarını gerçek zamanlı olarak dinamik bir şekilde ayarlayan yenilikçi bir Konvolüsyonel Model Öngörülü Kontrol (CMPC) çerçevesi sunmaktadır. Belirli bir kontrol sinyaliyle yapılan konvolüsyon işlemi sayesinde, CMPC, iteratif adaptif yöntemlere kıyasla daha düşük hesaplama karmaşıklığı ile yüksek bir duyarlılık sağlamaktadır. Önerilen CMPC çerçevesi, zaman-optimal yol parametrelendirmesi ve minimum snap yörünge planlamasına dayalı iki zorlu yörünge ile bir quadrotor platformunda test edilmiştir. Bu simülasyonlar, CMPC'nin yüksek performanslı hareket gereksinimleri altında etkili bir şekilde uyum sağlama yeteneğini ortaya koymaktadır. Sonuçlar, CMPC'nin Doğrusal, Doğrusal Olmayan ve Adaptif MPC ile LQR gibi geleneksel yöntemlere kıyasla daha düşük izleme hatası ve azaltılmış enerji tüketimi sağladığını göstermektedir. Hesaplama verimliliği ile kontrol hassasiyeti arasındaki dengeyi başarıyla sağlayan CMPC, dinamik ve kaynak kısıtlı kontrol uygulamaları için umut verici bir çözüm sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Rotary-wing UAVs, particularly quadrotors, have gained widespread use due to their agility and versatility in various applications. Their nonlinear and underactuated dynamics necessitate advanced control strategies to achieve stable and efficient operation. Model Predictive Control (MPC) has become a prominent method for addressing these challenges, offering the ability to optimize performance while considering system constraints. In traditional MPC frameworks, the quadratic cost function's weighting matrices (Q and R) are fixed after initial tuning, limiting adaptability in dynamic scenarios. This study introduces Convolutional Model Predictive Control (CMPC), a novel framework that dynamically adjusts cost function weights in real-time through convolution with a predefined control signal. Unlike iterative adaptive methods, CMPC reduces computational complexity while maintaining high responsiveness. The proposed CMPC framework is validated on a quadrotor platform with two challenging trajectories: one using time-optimal path parametrization and the other employing minimum snap trajectory planning. These simulations demonstrate CMPC's ability to adapt effectively under high-performance motion requirements. Results show that CMPC outperforms traditional MPC methods, including Linear, Nonlinear, and Adaptive MPCs, as well as LQR, by achieving lower tracking errors and reduced energy consumption. Its balance between computational efficiency and control precision highlights CMPC as a promising solution for dynamic and resource-constrained control applications.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Testosteron dihidrotestosteron ve östrojenin benign prostat hiperplazisindeki etyolojik rolleri
The roles of testosterone, dihydrotestosterone and estradiole on the etiology of benign prostatic hyperplasia
HALUK TOKUÇOĞLU
- Karıştırıcılar ve karıştırma kabındaki akım olaylarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
NADİR İLTEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖMER SAMİH MERTBAŞ
- Bromtimol mavisi, bromkresol moru ve klorfenol kırmızısı indikatörleri katılmış özel besiyerlerinin sütlerde antibiyotik belirtilmesine uygunluğu üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ESENGÜL TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSüt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YAYGIN
- Bir pamuk iplikhanesinde fiili çalışma metodlarının incelenmesi ve mevcut işlemlerin standart sürelerinin saptanması
Başlık çevirisi yok
MÜRŞİDE KESEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İşletmeEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA NAZMİ ERCAN