Sabit kanatlı bir hava aracının dinamik modellemesi, kontrolü ve optimizasyonu
Dynamic modeling, control and optimization of a fixed-wing aircraft
- Tez No: 984353
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma kapsamında, sabit kanatlı bir hava aracının dinamik modeli oluşturulmuş, kararlılık analizi yapılmış ve oluşturulan bu model için kontrol sistemi tasarlanmıştır. Kontrolcü parametreleri, çeşitli optimizasyon algoritmaları kullanılarak geliştirilmiş ve sistem cevabı üzerinden bir kıyaslama yapılmıştır. Hava aracına ait matematiksel model, nonlineer denklemeler kullanılarak oluşturulmuş, doğrusallaştırma işlemlerinin ardından elde edilen lineer hareket denlemleri ile kararlılık analizleri yapılmış ve bu denklemler kullanılarak PID kontrol sistemi tasarımı yapılmıştır. Doğrusallaştırma işlemi, hava aracının üç farklı trim noktası (steady state) için simule edilmek üzere yapılmış ve büyük ölçüde boylamsal dinamik hareket incelenmiştir. Hava aracına etki eden kuvvetler, ANSYS Fluent ile sonlu hacimler metodu kullanılarak elde edilmiş ve nonlineer denklemlerde bu yöntem ile elde edilen aerodinamik katsayılar kullanılmıştır. Lineer denklemlerde ise gerekli kararlılık türevleri, bu yöntemle hesaplanmış ve ayrıca elde edilen kuvvet grafiklerinden faydalanılmıştır. Simulasyonlar için MATLAB ve Simulink kullanılmış, doğrulama amacıyla farklı yöntemler biribiri ile kıyaslanmıştır. Kontolcü tasarımının ardından, kontrolcülere ait kazanç katsayıları, GA, PSO ve DE metodları ile optimize edilmiş, bu yöntemler kendi aralarında kıyaslanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a dynamic model of a fixed-wing aircraft has been developed, stability analysis has been performed, and a control system has been designed for the created model. The controller parameters have been developed using various optimization algorithms, and a comparison has been made based on the system response. The mathematical model of the aircraft has been developed using nonlinear equations, and after the linearization process, stability analyses have been performed with the resulting linear motion equations. A PID control system has been designed using these equations. The linearization process has been carried out for three different trim points (steady states) of the aircraft to simulate them, with a focus on longitudinal dynamic motion. Forces acting on the aircraft have been obtained using the finite volume method in ANSYS Fluent, and the aerodynamic coefficients obtained through this method have been used in the nonlinear equations. In the linear equations, the necessary stability derivatives have been computed with this method, and force graphs have also been utilized. MATLAB and Simulink were used for simulations, and different methods were compared for validation purposes. After the controller design, the gain coefficients of the controllers were optimized using GA, PSO, and DE methods, and these methods were compared with each other.
Benzer Tezler
- Kanat çırpma hareketi bulunan dinamik sistemlerin stabilizasyonu
Stabilization of dynamic systems with wing flapping motion
MUSTAFA KAAN ATİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
- Nonlinear model predictive control with real time iteration for F-16 attitude control
F-16 duruş kontrolü için gerçek zamanlı iterasyon iledoğrusal olmayan model öngörülü kontrol
SİYAMİ GÜRKAN KUZUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Span morphing rotorcrafts: Performance analysis and mechanism selection
Döner kanatlarda değişken pal açıklığı: performans analizi ve mekanizma seçimi
ÖYKÜ ETÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR
- Modeling and attitude control of a quadcopter using model predictive controller
Dört rotorlu bir hava aracı modellemesi ve model öngörülü kontrolör ile yönelim kontrolü
CEMRE ESEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN