Control and guidance of a multi-mode unmanned aerial vehicle for increased versatility
Arttırılmış çok maksatlı kullanım için çok-modlu bir insansız hava aracının kontrolü ve güdümü
- Tez No: 442254
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU, DOÇ. DR. İLKAY YAVRUCUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, dikey kalkış ve iniş kabiliyetine (Vertical Takeoff and Landing-VTOL) sahip sabit kanatlı (Fixed Wing-FW) bir platform olan VTOL-FW adındaki VTOL, FW ve hibrit modlarına sahip bir insansız hava aracının (İHA) kontrol ve güdüm problemine, çok maksatlı kullanımın klasik platform tiplerine göre arttırılması için bir çözüm yaklaşımı sunulmaktadır. FW İHA platformları uzun mesafe ve yüksek uçuş süresi sağlayabilmelerine karşı, düşük hız limitlerinden dolayı havada asılı kalma ve VTOL kabiliyetlerine sahip değildir. VTOL İHA platformları ise havada asılı kalabilmelerine rağmen, yüksek güç ihtiyacı uçuş süresini ve mesafesini kısaltmaktadır. Bu kısıtlamalar, yeni İHA tiplerine ihtiyacı ortaya koymaktadır. FW ve VTOL İHA'lar konusunda literatürde bir çok çalışma bulunmasına rağmen, her iki hava aracının karakteristiklerine sahip hibrit bir İHA'nın kontrolü ve güdümü, yeni bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Ne zaman ve nasıl mod değiştirileceğinin belirlenmesi, verimli uçuşla uzun uçuş süresine ulaşılması ve dış etkilere karşı gürbüzlük için en fazla kontrol otoritesinin sağlanması, söz konusu problemin alt başlıklarını oluşturmaktadır. Bu çerçevede, VTOL-FW İHA platformu uçak ve çok rotorlu kontrol yüzeylerine sahip olacak şekilde tasarlanmış, aerodinamik prensiplere göre matematiksel olarak modellenmiş ve uçuş karakteristiği, güç ihtiyacı ile kararlılığı analiz edilmiştir. Analizler, hava aracının VTOL ve FW karakteristiklerinin yanında çoklu-modların kullanımıyla genişletilmiş bir uçuş zarfında ek faydalar sağladığını göstermiştir. Hava aracının arttırılmış kabiliyetlerinin ortaya konulabilmesi için, operasyonel modlar arasında geçiş sağlayan hibrit kontrol ve güdüm algoritması tasarlanmıştır. Sonuç olarak, gerçek dünyada gerçekleştirilen uçuş testleri ve simulasyonlar, önerilen algoritmaların ve VTOL-FW platformunun uygulanabilirliğini ortaya koyarak, çok-modlu işletimin çok maksatlı kullanımı arttırdığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This work is an approach about producing a solution to control and guidance problem of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) platform, named as VTOL-FW, having vertical takeoff/landing (VTOL), fixed-wing (FW) and hybrid modes for increasing versatility of conventional types by enabling extended mission capabilities. FW UAVs provide long range with high endurance, but minimum flight speed limitation does not allow hover and VTOL. Although VTOL UAVs can hover and takeoff/land vertically, high power requirement limits flight time and distance. Thus, the physical limitations of these conventional platforms necessitate a search for new platform types. Although the subject of FW and VTOL UAVs is a mature field of research, a hybrid platform possessing general characteristics of both types present new challenges from control and guidance aspects. These challenges include determination of how to switch between modes, obtaining high endurance through efficient flight and allowing maximum control authority in order to provide robustness. Thus, VTOL-FW UAV is physically designed by incorporating both airplane and multirotor control surfaces, mathematically modeled based on aerodynamical principles and analyzed in terms of stability, power requirements and flight characteristics. The analysis showed that the aircraft demonstrates both VTOL and FW characteristics with extra benefits through utilization of multi-modes in an enlarged flight envelope. A hybrid control and guidance algorithm is designed which allows mode-switching and management of multi-modes. Finally, flight tests in the real world and simulations proved the feasibility of the asserted algorithms and the VTOL-FW platform, which enables increased versatility through utilization of multi-modes.
Benzer Tezler
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Mikro bilgisayarla güç kompanzasyonu
Başlık çevirisi yok
NAFİZ ÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUludağ ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Alopesia areatalı olgularda tedavi öncesi ve tedavi sonrası immünolojik özellikler
Başlık çevirisi yok
AYLA GÜLEKON
- Akaryakıtla çalışan endüstriyel tav fırınlarında yanma, sıcaklık ve basıncın optimum kontrolu
Optimum control of combustion temperature and pressure in industrial tempering furnaces working with fuel-oil
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ERCAN