Flight simulation and control of a helicopter
Helikopter uçuş simulasyonu ve kontrolü
- Tez No: 237640
- Danışmanlar: DR. İLKAY YAVRUCUK, PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezin amacı, uçuş mekaniği matematiksel benzetim modeli ve otomatik kontrol sistemi algoritmas{\i} geliştirmektir. Tezin birinci bölümünde, doğrusal olmayan dinamik bir benzetim modeli MATLAB/SIMULINK kodlama arkayüzü kullanılarak geliştirilmiştir. Helikopterin ana rotor (akış ve flaplama dinamiği dahil olmak üzere), kuyruk rotoru, gövde, dik kuyruk, yatay kuyruk bölümleri, uçuş benzetim modeli için gerekli olan helikopter üzerindeki toplam kuvvet ve momentleri hesaplamak üzere modellenmiştir. Helikopter üzerindeki kuvvet ve momentler, 6 serbestlik dereceli hareket denlemleri modelinde kullanılmakta ve helikopterin askı durumu ve ileri uçuş durumu gibi belirlenmiş uçuşlardaki durum değerleri hesaplanmaktadır. Uçuş mekaniği matematiksel modelinin denge durumu değerlerini hesaplayan ve doğrusallaştıran programlar geliştirilmiştir. Helikopter doğrusal otomatik kontrol modelleri, klasik kontrol yöntemleri kullanılarak askı durumu ve ileri uçuş durumu olmak üzere her iki uçuş durumu için de tasarlanmaktadır. Otomatik uçuş kontrol modeli pilota yardımcı sistemlerden oluşmaktadır. Helikopter açısal hız değerlerini kontrol ederek helikopterin denge durumunu korumasını sağlayan uçuş kontrol modeli ile helikopteri hedeflenen yükseklik, hız ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritmaları klasik kontrol metodları kullanılarak tasarlanmıştır. İç kararlılık döngü modeli için hız geri besleme metodu ve model evirimi metodu kullanılarak iki ayrı kontrol sistemi tasarlanmış, hız geri besleme yöntemi kullanılarak tasarım tamamlanmıştır. Askı uçuş durumu dış kararlılık döngüsü için helikopteri hedeflenen yükseklik ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritması ile ileri uçuş durumu dış kararlılık döngüsü için helikopteri hedeflenen yükseklik, hız ve yönelim durumuna getirip bu durumu koruyarak uçmasını sağlayacak uçuş kontrol algoritması tasarlanmıştır. Sonuç olarak tasarlanan tüm benzetim ve kontrol modelleri helikopterin askı durumu ve ileri uçuş durumu için incelenmiş ve model performansları ilgili grafiklerle gösterilmiş ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis the development of a nonlinear simulation model of a utility helicopter and the design of its automatic flight control system is addressed. In the first part of this thesis, the nonlinear dynamic model for a full size helicopter is developed using the MATLAB/SIMULINK environment. The main rotor (composed of inflow and flapping dynamics parts), tail rotor, fuselage, vertical stabilizer, horizontal stabilizer of the helicopter are modeled in order to obtain the total forces and moments needed for the flight simulation of the helicopter. Total forces and moments are used in 6 degrees of freedom equations of motion model and helicopter states are calculated for the specified flight conditions such as hover and forward flight. Trim and linearization programs are developed. The linearized models of hover and forward flight conditions are used for the automatic flight control system design. Automatic flight control system model consists of necessary systems in order to ease the pilot control of the helicopter. A classical inner stability loop and outer flight directory mode approach is taken to design the automatic flight control system. For the inner stability loop both classical rate feedback and truncated system state feedback control approaches are used. The outer loop modes implemented are heading hold, attitude hold (pitch, roll), altitude acquire and hold mode for hover condition and heading hold, attitude hold (pitch, roll), altitude acquire and hold mode and airspeed hold for forward flight condition. Finally, the success of the controllers are demonstrated through nonlinear simulations for different flight directory modes in hover and forward flight conditions.
Benzer Tezler
- Eğitimde simülasyon/ simülatör uygulamaları: Haraketli bir helikopter uçuş eğitim simülatörünün incelenmesi ve sınıflandırılması; örnek bir bilgisayar simülasyonu uygulaması
Simulation/ simulator applications in education: Investigation and qualification of a helicopter flight training simulator with motion system; a sample computer simulation application
MURAT DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELMA YÜNCÜ
- Development and numerical test of a generic flight dynamics model of a helicopter
Jenerik helikopter uçuş dinamiği modeli geliştirilmesi ve sayısal testi
OSMAN AYCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Havacılık ve Uzay MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA KAYA
- Modeling and control of a helicopter slung load system
Helikopter asılı yük sisteminin modellenmesi ve kontrolü
ÖMER OĞUZHAN GÜNGÖREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN
- A comparison of model following control systems for helicopter flight control near hover
Askı uçuşunda helikopter kontrolü için model takip eden kontrol sistemleri karşılaştırması
ILGAZ DOĞA OKCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Helikopter uçuş simülatörleri için uyarlanabilir yapıda kumanda yükleme sistemi geliştirilmesi
Development of a reconfigurable control loading system for helicopter flight simulator
MEHMET MURAT AYGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YİĞİT TAŞCIOĞLU