Abstract
ÖzetDört rotorlu(quadrotor), son yıllarda bir çok araştırmacı tarafından çalışılan çok popüler bir insansız hava aracıdır(İHA). Dört rotorlu, dikey iniş kalkış(VTOL) özelliği ve yüksek manevra kabiliyeti sayesinde klasik insansız hava araçlarına göre bir çok avantaja sahiptir. VTOL özelliği sayesinde, özellikle engebeli ve kısıtlı ortamlarda, uzun iniş ve kalkış pistine ihtiyaç duymadan kullanılabilmektedir. Ayrıca, dört rotorlu, VTOL özelliği taşıyan diğer İHA'lara göre, mekanik olarak daha basit bir yapıya sahiptir. Fakat, belirtilen avantajların yanı sıra, dört rotorlu, yüksek derecede doğrusal olmayan ve kararsız bir dinamiğe sahiptir. Bu nedenle, dört rotorlu'nun otonom kontrolü çeşitli zorluklar içermektedir ve bir çok araştırmacının ilgisini çekmektedir.Bu çalışmada, dört rotorlu bir insansız hava aracının, doğrusal olmayan bir kontrol metodu olan geri-adımlama yöntemi kullanılarak, yol(yörünge) takibi kontrolü sağlanmıştır. Kontrol sistemi oluşturulurken, dört rotorlu'nun yönelimi iç döngü olarak, pozisyonu ise dış döngü olarak kontrol edilerek, hava aracının istenilen yolu yüksek doğrulukla takip etmesi amaçlanmıştır. İlk olarak, dört rotorlu'nun doğrusal olmayan dinamik modeli Newton hareket denklemleri kullanılarak elde edilmiştir. Doğrusal olmayan bu model simülasyonlarda dinamik model olarak kullanılmıştır. Daha sonrasında, doğrusal olmayan dinamik model, kontrolcü tasarımında kullanılmak üzere, belirli varsayımlar aracılığıyla basitleştirilmiştir. Basitleştirilmiş dinamik model kullanılarak, geri adımlamalı kontrolcü, üç aşamada elde edilmiştir. Elde edilen kontrolcü, MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve test edilmiştir. Ayrıca, kontrolcünün güçlü derecedeki bozuculara karşı dayanıklılığı da simülasyon ortamında denenmiştir. Elde edilen simülasyon sonuçları, geri-adımlamalı kontrolcü sayesinde, istenilen yolun yüksek doğrulukta takip edildiğini göstermiştir. Ayrıca, bozucular eklenerek yapılan simülasyonlarda, kontrolcünün güçlü derecedeki çeşitli bozucuları etkili şekilde bastırdığı görülmüştür.
Highlights
Dört-Rotorlu Bir İnsansız Hava Aracının Geri-Adımlama Yöntemi İle Yol Takibi Kontrolü environment
Disturbance rejection properties of the controller are tested by simulations
Simulation results show that, desired path is tracked with high accuracy thanks to backstepping controller
Summary
Dört rotorlu'nun Dünya üzerindeki pozisyon ve yönelimini, yer-sabit koordinat sisteminde(FE) belirten matrisler, sırasıyla denklem (7) ve (8)'de tanımlanmıştır. Gövde-sabit koordinat sistemi(FB)'nin, eylemsiz koordinat sistemi olarak tanımlanan yer-sabit koordinat sistemi(FE)'ne göre doğrusal ve açısal hızları, sırasıyla denklem (9) ve (10)'da tanımlanmıştır [6]. Newton hareket denklemleri, FB koordinat sisteminde yazıldığında, doğrusal ve rotasyonel hareket denklemleri sırasıyla, denklem (11) ve (12)'deki şekilde elde edilmiştir [3]. Bu çalışmada elde edilen geri-adımlamalı kontrol sistemi simülasyon aracılığıyla test edilirken, dinamik model olarak denklem (13) ve (14)'te elde edilen doğrusal olmayan dinamik model kullanılmıştır. Bu varsayıma göre denklem (14)'teki açısal hızlar arasındaki dönüşüm matrisi, küçük ve θ değerleri için birim matrise eşit kabul edilebilir. Geri adımlamalı kontrolcünün türetilmesinde kullanılmak üzere, doğrusal ve rotasyonel hareket için, sırasıyla denklem (13) ve denklem (17)'de elde edilen dinamik modeller kullanılacaktır. Simülasyon sonuçlarının daha gerçekçi sonuçlar vermesi için, simülasyonlarda dinamik model olarak denklem (13) ve (14)'te elde edilen basitleştirilmemiş dinamik modellerin kullanıldığını hatırlatmakta fayda vardır
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Journal of Aeronautics and Space Technologies (Havacilik ve Uzay Teknolojileri Dergisi)
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
