Geri Dön

Mathematical model and autopilot design of a twin engine jet plane

Çift motorlu bir jet uçağının matematik modeli ve otopilot dizaynı

PDF İndir

  1. Tez No: 620574
  2. Yazar: HAZAL CANSU ATAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kontrol Sistemleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Askeri ve havacılık uygulamalarında savaş uçaklarının önemli bir yeri vardır. Bu uçakların çeşitli türleri, hava sahası üstünlüğü sağlama ve yer bombardımanı görevleri gibi öncelikli işlevlerine göre kullanımdadır. Bu uygulamalarda tercih edilen motor türleri turbo jet, turbo prop ve ramjet motorlardır ve hepsinin kendisine özgü avantaj ve dezavantajları bulunur. İtki ve hız düşünüldüğünde turbo jet motorlar yüksek performanslı olarak değerlendirilir. Bu motorların aynı zamanda daha küçük boyutta ve daha hafif olması da uçakları iki motor kullanarak tasarlamayı elverişli hale gelmiştir. Bu tez kapsamında, iki adet turbo jet motorlu bir jet uçağının matematik modeli ve otopilot tasarımı yapılmış ve benzetim çalışmaları MATLAB / Simulink ortamında geliştirilmiştir. İlk olarak, turbo jet motorun matematik modeli, Mach sayısı ve gaz ayarları girdi, itki ve yakıt kütle akış oranı çıktı olmak suratiyle oluşturulmuştur. Arkasından, F-18 (hornet) ve F-22 (raptor) gibi benzer uçaklardan farklı olarak, daha uzun kanat genişliği sayesinde daha fazla yük taşıyabilen bir uçak modeli XLR5 programında tasarlanmış ve analizleri yapılmıştır. Tasarım aşamasında, motorların yeri, sapma açısal kuvveti üretmesi hedeflenerek seçilmiştir ve motorlar kanatların altına x ekseninden hesaplanmış bir mesafede olacak şekilde yerleştirilmiştir. Sonrasında, XFLR5 programında hesaplanmış aerodinamik katsayılarla beslenen aerodinamik bloğu, hareket denklemleri bloğu ve turbo jet motor blokları kullanılarak uçağın matematik modeli çıkartılmıştır. Bu uçuş dinamiği modelinde, motorların sapma açısal kuvveti yaratması için birbirlerinden bağımsız kontrol edilmiştir İrtifa dümeni, istikamet dümeni ve her bir motor için gaz komutları uçuş dinamiğinin control değişkenleridir ve kaskad PID kontrolcü yapısı kullanılaran otopilot tasarımı yapılmıştır. Sonuçları geliştirmek adına farklı otopilot modları ve güdüm incelenmiştir. Tez çalışması, önerilen yaklaşımın önemini gösterecek benzetim çalışmaları ile sonlandırılmıştır.

Özet (Çeviri)

Fighter aircrafts have very important place in military and aerospace industry. Lots of types of these aircrafts are used according to their primary missions like providing fire power from high above the ground and support for ground forces. Selecting the number of engines and their type are dependent to these missions. Turbojet, turbo prop and ramjet engines are most preferred types for these applications, and each has its own advantages and disadvantages. Turbojet engines have high performance as a means of propulsion and aircraft speed. Due to their small size and relatively small weights, it became convenient to use two turbojet engines. In this thesis, mathematical model and autopilot design of a jet plane with two turbojet engines is studied and simulations are done by using MATLAB / Simulink. First, a mathematical model of a turbojet engine is developed with Mach number and throttle setting as inputs, thrust and mass fuel flow rate as outputs. Next a jet aircraft model with relatively larger load capacity (due to having larger wingspan), with respect to the similar planes in used like F-18 (hornet) and F-22 (raptor) has been designed and analyzed by XFLR5 program. At this stage, allocation of turbojet engines is done in such a way that yaw moment is created on the plane due to their placement under the wings with a calculated distance from the x-axis. Then, mathematical model of the plane is constructed with the base of aerodynamics block that is feed with the aerodynamic coefficients coming from XFLR5, equations of motion block and turbojet engine blocks. In this flight dynamic model, engines are controlled independently to perform yaw moment. Elevator, rudder, aileron and two throttles for each engine are considered as the control parameters of the flight dynamic model and an autopilot is designed by using suitable cascaded PID controllers. Different modes of the autopilot and guidance are also discussed as part of our study. This work ends with simulation studies which are expected to show the importance of the approach presented here.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    201764

    Autopilot design and guidance control of ulisar UUV (unmannded underwater vehicle)

    Ulisar (çok maksatlı ulusal insansız su altı aracı) insansız su altı aracının otopilot tasarımı ve güdüm kontrolu

    KADİR ISIYEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. KEMAL LEBLEBİCİOĞLU

  2. Tez No

    318824

    Autopilot and guidance design for a mini ROV (Remotely Operated Underwater Vehicle)

    Bir insansız sualtı aracının otopilot ve güdüm tasarımı

    FIRAT YILMAZ CEVHER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. KEMAL LEBLEBİCİOĞLU

  3. Tez No

    350638

    Modeling and control of a fixed wing unmanned aerial vehicle

    Sabit kanatlı bir insansız hava aracının modellenmesi ve kontrolü

    BURAK YÜKSEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. GÜLAY ÖKE

  4. Tez No

    116369

    Guidance and control of a spinning missile

    Dönen bir füzenin güdümü ve kontrolü

    BÜLENT SEMERCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2001

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OZAN TEKİNALP

    DR. OSMAN MERTTOPÇUOĞLU

  5. Tez No

    637412

    Hava aracı modeli ve uçuş kontrol sistemi tasarımı

    Aircraft model and flight control system design

    UMMAHAN KIRIZ ATAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ

Geri Dön