Dikine iniş kalkış yapabilen dört rotorlu hava aracının (Quadrotor) uçuş kontrolü
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MEHMET KEMAL BAYRAKÇEKEN
Danışman: ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bir hava aracının gerçekleştirebileceği görevin niteliği ve etkinliği o aracın manevra kabiliyeti ile doğrudan ilgilidir. İstenen düzeyde manevra kabiliyeti ise ancak başarılı bir uçuş kontrol sistemi ile elde edilir. Uçuş faaliyeti, kendi doğası gereği hesaplanamayan parametreler ve doğrusal olmayan dinamiklere sahiptir. Diğer yandan kullanılan platformun yapısal tipine göre problemin zorluğu önemli ölçüde değişmektedir. Kanatlı uçaklarda belli hız ve irtifada herhangi bir itki kuvveti olmaksızın kararlı uçuş mümkün iken, helikopter gibi dikine iniş kalkış yapabilen hava araşlarında, hareket değişkenleri önemli ölçüde birbirine bağlı olmakta ve en basit manevra gibi gözüken sabit irtifada asılı kalma esnasında bile karmaşık hesaplamalar yapılması gerekmektedir.Dikine iniş-kalkış yapan hava araçları çok alçak irtifalarda ve ulaşılması zor bölgelerde görev yapabilme özellikleri ile diğer hava araçlarına üstünlük sağlamaktadırlar. Deprem, sel ve yangın gibi doğal afetlerden sonra hasar tespiti için görüntü çekme, iletişim sağlama, trafik kontrolü, sınır emniyeti için gözetleme, orman yangınları, zirai mücadele gibi sivil ve askeri pek çok uygulama sahası mevcut ve potansiyel kullanım alanlarına örnek olarak verilmektedir.Bu tez çalışmasında, dikine iniş-kalkış yapabilen dört rotorlu hava aracının dinamik modelinin oluşturulması, gerçek zamanlı oryantasyon kontrol amaçlı donanımlı benzetim tekniğini esas alan deney düzeneğinin tasarlanarak imal edilmesi ve doğrusal/doğrusal olmayan kontrol yöntemlerinin deney düzeneği üzerinde gerçeklenerek farklı kontrolör yapılarının performans analizinin yapılması ana hedefler olarak belirlenmiştir. Ana hedefler doğrultusunda deney düzeneğinin yapısal parametrelerinin belirlenmesi, ataletsel algılayıcı tasarımı ve imalatı ile itki ve denge deney düzenekleri kurulması gibi yan çalışmalar da icra edilmiştir. Diğer yandan deney düzeneği lisans ve lisansüstü kontrol mühendisliği eğitiminde kullanılmış, buna ilişkin öğrenme hedefleri konu bazında belirlenmiş ve öğrenme çıktılarının değerlendirilmesine yönelik kıstaslar ortaya konmuştur.Tez çalışmasının geniş kapsamlı uygulama içermesi nedeni ile ilk bölümde literatür araştırmasına ek olarak ticari ve akademik amaçla üretilmiş benzer platformların incelenmesine de yer verilmiştir. İkinci bölüm quadrotor oryantasyon kontrolüne yönelik dinamik modelin oluşturulmasına ve kullanılacak hareket denklemlerinin belirlenmesine ayrılmıştır. Üçüncü bölümde; deney düzeneğinin tasarımı ve imalatı detaylı olarak anlatılmış, kazanılan tecrübelere yer verilmiştir. Dördüncü bölümde; PD (Proportional Derivative), bulanık mantık ve kayma kipli kontrol yöntemleri kullanılarak kontrolör türetilmiş, uygulamaya yönelik detaylar aktarılmıştır. Beşinci bölümde; bir önceki bölümde anlatılan kontrol yöntemlerine ait deneysel sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiş, performans analizleri yapılmıştır. Altıncı bölümde quadrotor deney düzeneğinin lisans ve lisansüstü eğitimde kullanılmasına yönelik öğrenme hedef ve çıktıları listelenmiş, uygulama neticesinde yapılan öğrenci anketleri değerlendirilmiştir. Son bölümde; elde edilen sonuçların irdelenmesi ve gelecek çalışmaların değerlendirmesi yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Dikine İniş Kalkış Yapabilen Sistemler, Uçuş Kontrol Sistemleri, Doğrusal/Doğrusal Olmayan Kontrol, Donanımlı Benzetim Tekniği, Kontrol Mühendisliği Eğitimi.