İnsansız hava araçları için kayan sektör denetleyici tasarımıve deneysel olarak uygulanması


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Öğrenci: SİNAN ÖZCAN

Danışman: METİN UYMAZ SALAMCİ

Özet:

Helikopterler askıda kalabilme ve dik iniş kalkış yapabilme yeteneklerinden dolayı otonom uçuş algoritma geliştirme çalışmaları için her zaman ilgi çekici olmuşlardır. Doğrusal olmayan modellerin belli denge noktalarında doğrusallaştırılmasına ve bu noktalarda doğrusal algoritmalar kullanılarak tasarım yapılmasına dayanan, kazanç katsayısı ayarlama yöntemi odaklı kontrol algoritmaları, uzun yıllar boyunca helikopter oto-pilot tasarım metotları arasında en çok tercih edilen algoritmalar olmuşlardır. Bu tez çalışmasında, çok girişli doğrusal olmayan dinamik sistemler için yeni bir kayan sektör kontrolcü tasarım metodu geliştirilmiştir. İki yeni teorem ile çoklu kayan sektör oluşturulması ve tasarlanan kayan sektör kontrolcü ile çoklu kayan sektör kesişim kümesine doğrusal olmayan sistem yörüngelerinin yönlendirildiği gösterilmiştir. Ayrıca çalışmada iç içe geçmiş doğrusal mimarilerin aksine, doğrusal olmayan matematik modelin sistem durum değişkenlerine göre parametrize edilmesi ile elde edilen, doğrusal benzeri, durum bağımlı iç içe geçmiş yeni bir oto-pilot mimarisi sunulmuştur. Bu yaklaşım, uçuş zarfı boyunca, hem parametre belirsizliklerine hem de bozucu girişlere duyarsız, doğrusal olmayan algoritma tasarımlarına ve uygulamalarına izin vermektedir. Çalışmada önerilen, durum bağımlı doğrusal olmayan ve zamanla değişen Kayan Sektör kontrolcü yöntemi, hava aracını, herhangi bir kazanç ayarlamasına gerek olmadan ve algoritmayı oluşabilecek dinamik değişimlere başarılı bir şekilde uyarlayarak, farklı uçuş koşullarında kararlı hale getirmiştir. Çalışma içerisinde geliştirilen algoritmanın performansı ve gürbüzlüğü, farklı uçuş senaryolarında, bilgisayar tabanlı benzetimler ve gerçek zamanlı döngüde donanım testleri ile gösterilmiş, tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir.