Askıda yük taşıyan dört rotorlu İHA için kontrolcü tasarımı
Suspended payload transportation controller design for quadrotor UAV
- Tez No: 540812
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI MEHMET GÜZEY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsansız hava araçları (İHA) ile havadan yük taşıma uygulamaları, son zamanlarda büyük ilgi gören bir alan olarak dikkat çekmektedir. Özellikle dört rotorlu İHA (quadrotor)'lar, basit yapıları, dikey iniş-kalkış yapabilmeleri ve istenilen yükseklikte asılı kalabilmeleri gibi önemli avantajlarından dolayı coğrafi olarak ulaşılması zor yerlere veya tehlikeli bölgelere yük teslimatı yapmak için önemli rol oynayabilirler. Bu tez çalışmasında, yük taşıyan bir quadrotor için kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Öncelikle quadrotorun lineer olmayan matematiksel modeli elde edilmiştir. Daha sonra taşınacak yük üç boyutlu noktasal bir sarkaç kütle olarak modellenmiş ve yük ile quadrotorun dinamikleri birleştirilerek sistemin lineer olmayan tam matematiksel modeli parametre belirsizlikleri de dikkate alınarak çıkarılmıştır. Sistem modellendikten sonra kontrolcü olarak kayan kipli kontrol tasarımı yapılmıştır. Kayan kipli kontrolcü, lineer olmayan sistemlerde etkin performans göstermesi, tasarımının basit olması ve belirsizliklere karşı gürbüz bir kontrol karakteristiği göstermesinden dolayı yaygın olarak kullanılan bir kontrolcü tipidir. Önerilen kontrolcünün tasarlanmasının ardından kararlılığı, Lyapunov kararlılık ölçütü uygulanarak teorik olarak gösterilmiştir. Son olarak da sistemin MATLAB ortamında benzetimi gerçekleştirilip sonuçlar değerlendirilmiştir. Geliştirilen kontrolcünün etkinliğini göstermek için sistem üzerinde, sadece quadrotor kontrolü için tasarlanmış bir kayan kipli kontrolör kullanılmış ve önerilen kontrolcü ile karşılaştırılması da yapılmıştır. Alınan sonuçların da açık bir şekilde gösterdiği gibi, önerilen kayan kipli kontrolcü, yük taşıyan quadrotorun kontrolünde, klasik kayan kipli kontrolcüye nazaran çok daha etkin bir performans göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Aerial load transportation applications with unmanned aerial vehicles (UAV), has recently attracted attention as an area of great interest. In particular, the quadrotor UAVs can play an important role in delivering loads to geographically difficult locations or hazardous areas due to their advantages such as their simple structures, vertical take-off and landing capabilities and their ability to hover at desired height. In this thesis, a controller has been designed for a quadrotor transporting a suspended payload. First off, nonlinear mathematical model of a single quadrotor is derived based on Newton-Euler approach. The load to be transported was then modeled as a three-dimensional point mass pendulum and the dynamics of the load and the quadrotor were combined and the full nonlinear mathematical model of the system was obtained considering parameter uncertainties. After the system had been modelled a sliding mode controller was designed. The sliding-mode controller is a commonly used type of controller because of its efficient performance in nonlinear systems, its simplicity in design and its robust control characteristic against uncertainties. After the design of the proposed controller, its stability is shown theoretically by applying the Lyapunov stability criterion. Finally, the system was simulated in Matlab and the results were evaluated. To demonstrate the effectiveness of the suggested controller, a classical sliding mode controller is used on the system and compared with the proposed controller. As the results clearly indicate, the proposed sliding mode controller is much more efficient in controlling the quadrotor transporting a suspended payload than in the conventional sliding mode controller.
Benzer Tezler
- Askıda yük taşıyan dört rotorlu İHA sistemlerinin modellenmesi ve sonlu/sabit zamanlı adaptif kayan kipli kontrolcü tasarımı
Modeling of quadrotor UAV systems carrying a suspended payload and design of finite/fixed time adaptive sliding mode controller
ÖZHAN BİNGÖL
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI MEHMET GÜZEY
- Topoloji optimizasyonu yöntemi ile ağırlığı azaltılmış, yeni bir araç taşıyıcı yüksek konteyner kavramsal tasarımı
The conceptual design of a high container weight reduced by topology optimisation method
ALİCAN KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÜNSAN
- NVH and structural analysis of shift cable holder bracket
Vites kablosu braketinin NVH ve yapısal analizi
DOĞUKAN BİLİCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER TOLGA ÇALIK
- A novel suspended-load backpack with manually adjustable impedance to reduce metabolic cost of carrying loads
Yük taşıma metabolik maliyetini azaltmak için manuel olarak ayarlanabilir empedansa sahip yeni bir askıda yük sırt çantası
BATUHAN TOKER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN PATOĞLU
- Development and characterization of surgical locally oxidised regenerated cellulose hemostats
Cerrahi lokal olarak oksitlenmiş rejenere selüloz hemostatların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
BEYZA ŞEREMET
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İKİLEM GÖCEK