Implementing quaternion-based nonlinear control for quadrotors in the Px4 autopilot framework
Px4 otopilot sisteminde dört rotorlu hava araçları için dördey tabanlı doğrusal olmayan kontrolün uygulanması
- Tez No: 920527
- Danışmanlar: PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- 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
İHA'lar (İnsansız Hava Araçları) için özel kontrolcüler tasarlamak, hızlı, ve tekrarlanabilir test yöntemleri gerektirir. Bu çalışma, özel kontrolcüler doğrudan PX4 içine entegre edilerek, topluluk tarafından test edilmiş ve onaylanmış özellikleri koruyan bir yöntem sunarak bu ihtiyaca cevap vermektedir. PX4, açık kaynaklı bir otopilot platformu olarak, özel kontrol algoritmalarının uygulanmasına olanak tanıyan modüler bir mimari sunmaktadır. Bu çalışmada, PX4 otopilot sistemine iki farklı yöntemle yenilikçi kontrol algoritmalarının entegrasyonu gösterilmektedir: UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots kullanılarak veya açık kaynaklı kodun doğrudan değiştirilmesiyle. Süreç, daha önce geliştirilmiş olan bir Dördey Tabanlı Doğrusal Olmayan Kontrolcü ve bir LQT (Doğrusal Kuadratik İzleme) Hız Kontrolcüsü'nün uygulanmasıyla örneklendirilmiştir. Bu tez, PX4'ün açık kaynak yapısı ve modüler tasarımından faydalanarak yenilikçi kontrolcü yaklaşımlarını gerçek dünya test platformlarına entegre etmek için bir yöntem sunmaktadır. Simulink Toolbox kullanılan iş akışı, özel kontrolcünün Simulink ortamında uygulanması ve bu tasarımın PX4 yazılımına gömülmesiyle başlar. İş akışı, Yazılım-İçinde-Döngü (SITL) testleriyle devam eder. İkinci iş akışı ise PX4 geliştirme ortamının kurulmasıyla başlar, ardından istenen kontrolcüyü etkinleştiren özel bir uçuş modunun oluşturulması ve bu kontrolcünün yazılım içerisinde bir modül olarak uygulanması gelir. Özel kontrolcü daha sonra SITL simülasyonları kullanılarak test edilir ve doğrulanır. Bu iki iş akışından ikincisi, gerçek dünya uygulaması için seçilmiştir. Bu uygulama, PX4 otopilotu kullanan ve özel kontrolcüyü içeren değiştirilmiş yazılıma sahip bir dört rotorlu (quadrotor) İHA'nın inşa edilmesini içerir. Son olarak, simülasyon bulgularını doğrulamak için dört rotorlu araç test edilir. Uçuş testleri simülasyon bulgularını ve dolayısıyla seçili iş akışının kullanışlılığını doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
Designing custom controllers for UAVs requires fast, reliable, and repeatable testing methods. This study addresses this need with a way to implement custom controllers directly within PX4, retaining community-powered safe and reliable features. PX4, an open-source autopilot platform, provides a modular architecture that allows implementation of custom control algorithms. In this study, integration of novel control algorithms into the PX4 autopilot system by two different methods is demonstrated: by using the UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots, and by modifying the open-source code directly. The process is exemplified by implementing a previously developed Quaternion-Based Nonlinear Controller and an LQT (Linear Quadratic Tracking) Velocity Controller. By taking advantage of the open-source nature and modular design of PX4, the manuscript will present an effective method to implement novel controller approaches on platforms for real-world testing.The workflow involving Simulink Toolbox begins by implementing the custom controller in Simulink environment and using the toolbox to embed the design into PX4 software. The workflow continues with Software-In-The-Loop (SITL) testing. The second workflow begins with setting up the PX4 development environment, followed by creating a custom flight mode that activates the desired controller that is implemented as a module inside the software. The custom controller is then tested and verified using SITL simulations. The latter of the two workflows is selected for the real-world application which involves building a quadrotor that uses PX4 autopilot and has the modified software that includes the custom controller. Finally, the quadrotor is tested to validate simulation findings. The flight tests validate the findings of the SITL in terms of viability of the selected workflow.
Benzer Tezler
- Finite element simulation of visco-plastic deformation on micro-computers
Başlık çevirisi yok
CENGİZ SİNAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1989
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. A. ERMAN TEKKAYA
- Sincan ilçesinde şeker pancarı tarımına yer veren işletmelerinin optimal işletme organizasyonlarının tespiti
The Determination of the optimum farm organizations of the agricultural farms based on the sugar beet farming in Sincan district
EYÜP SERİN
- An Implementation and assessment of some of the boolean function minimization methods
Başlık çevirisi yok
MUCAHİT ÇELİKAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1989
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. MEHMET R. TOLUN
- A Study for investment decisions in mass housing construction in Turkey
Başlık çevirisi yok
TAHSİN BORA
