Döner kanatlı hava araçlarının uçuş performans optimizasyonu
Flight performance optimization of rotary wing aircraft
- Tez No: 730540
- Danışmanlar: PROF. DR. TUĞRUL OKTAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Sivil Havacılık, Aeronautical Engineering, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Başkalaşım, Hava aracı, Optimizasyon, PID, Yapay sinir ağları, Metamorphism, Air vehicle, Optimization, PID, Artificial neural networks
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Helikopter, trikopter, quadkopter gibi döner kanatlı hava araçlarının tasarımı ve gelişimi popüler bir bilim çalışmalarından olmuştur. Dikey kalkış ve yüksek manevra kabiliyeti, havada asılı kalabilme, ileri, geri, kendi etrafında dönme ve yanlara uçuş kabiliyeti gibi birçok avantaja sahip olan döner kanatlı hava araçları sivil, spor, hobi ve askeri amaçlar ile kullanılan ulaşım aracı olmuştur. Döner kanatlı hava araçların tasarım süreçleri performans için kritik öneme sahiptir. Hava aracının havada kalış süresi önemli bir performans parametresidir. Bu doktora tez çalışması kapsamında quadkopter hava aracının otopilot kazanç katsayıları ve batarya ağırlığına bağlı olarak otonom performansını (yani hem boylamasına hem de yanal) ve maksimum havada kalış süresini aynı anda optimize edilmektedir. Bu amaç için, eşzamanlı pertürbasyon rassal yaklaştırım (yani SPSA) olarak adlandırılan bir rassal optimizasyon yöntemi kullanılarak uygun otopilot kazanç katsayıları ve pil ağırlığı elde edilmektedir. Pil ağırlığı ile pil enerji yoğunluğu arasında doğrudan bir ilişki olmadığı için SPSA algoritmasından elde edilen pil ağırlığına karşılık gelen pil enerji yoğunluğunu elde etmek için yapay sinir ağlarından (yani YSA) yararlanılır. SPSA algoritması kullanılarak optimum performans indeksi elde edilir, daha sonra elde edilen veriler boylamasına ve yanal otonom uçuş simülasyonları için kullanılır. Yapılan bu tez çalışması neticesinde hem quadkopter hava aracının maksimum havada kalış süresi hem de otonom performansı iyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The design and development of rotary-wing aircraft such as helicopters, tricopters, and quadcopters has been a popular scientific study. Rotary-wing aircraft have high maneuverability such as vertical take-off and landing, hovering, forward, backward, turning around itself and flying sideways. Rotorcrafts have become a transportation used for civil, sports, hobby and military purposes. The design processes of rotary-wing aircraft are critical to performance. Durability is an important performance parameter for rotorcraft. Within the scope of this thesis, the autonomous performance (i.e. each longitudinal and lateral) and maximum endurance of the quadcopter aircraft are simultaneously optimized depending on the autopilot gain coefficients and battery weight. For this purpose, suitable autopilot gain coefficients and battery weight are obtained by using a stochastic optimization method called as Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation (SPSA). Since there is no direct relationship between battery weight and battery energy density, Artificial Neural Network (ANN) is used to obtain the battery energy density corresponding to the battery weight obtained from the SPSA algorithm. The optimum performance index is obtained using the SPSA algorithm, then the obtained data is used for longitudinal and lateral autonomous flight simulations. As a result of the study, both the maximum flight time of the quadcopter aircraft and also autonomous performance has been improved.
Benzer Tezler
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- Modeling and attitude control of a quadcopter using model predictive controller
Dört rotorlu bir hava aracı modellemesi ve model öngörülü kontrolör ile yönelim kontrolü
CEMRE ESEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Ballistically launchable shape shifting 3D printed multi-rotor unmanned aerial vehicle design and foldable arms analysis
Balistik olarak fırlatılabilir şekil değiştiren 3B baskılı çok rotorlu insansız hava aracı tasarımı ve katlanabilir kolların analizi
MEHMET ZEKİ PAŞAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Çoklu otonom insansız hava araçları için paralel programlama tabanlı yol planlaması
Parallel programming based path planning for multi autonomous unmmaned vehicles
ÖMER ÇETİN
Doktora
Türkçe
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHava Harp Okulu KomutanlığıBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRAY YILMAZ
- Preliminary design, build and flight testing of a vtol tailsitter unmanned aerial vehicle with hybrid propulsion system
Dikey iniş kalkış yapabilen hibrit itki sistemli bir insansız hava aracının ön tasarımı, üretimi ve test uçuşu çalışmaları
MİRAÇ KUDDUSİ AKSUGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNALHAN