Effect of Passive Morphing on UAVs Guided By Output Variance Constrained Controller

Öz

This paper presents novel results for UAVs having passive morphing property and guided by output variance constrained controller (i.e. OVC). Effects of forward and backward motions of wing and horizontal tail in aircraft longitudinal axis in prescribed interval on control energy of variance constrained controller satisfying straight level and constant speed flight of UAV are main interest of this conference paper. A known UAV named as ZANKA-I is used and its data is benefitted for related analyses. Firstly, dynamic modeling of fixed-wing UAVs is given and effect of passive morphing on these models is also investigated. Then, effect of passive morphing on control energy of output variance constrained controller for related UAV using 3-D Matlab graph is presented. Comparisons between control energy versus forward and backward motions of wing and horizontal tail are done.

Anahtar Kelimeler

• Morphing,UAV,OVC,Control Energy

Pasif Başkalaşımın Çıkış Varyansı Kısıtlı Kontrolcü İle Yönlendirilen İha Üzerinde Etkileri

Öz

Bu çalışma çıkış varyansı kısıtlı kontrolcü (OVC) ile yönlendirilen pasif başkalaşım yeteneğine sahip İHA’lar hakkında yeni sonuçlar sunmaktadır. Kanat ve kuyruk takımının uçak uzunlamasına ekseninde belli aralıklarda hareketlerinin, sabit hızda düz seviye uçuşunu varyans kısıtlı kontrolcüler ile sağlayan İHA’ların kontrol enerjisi üzerindeki etkileri bu konferans kâğıdının ana önceliğidir. Zanka-I adlı bilindik İHA kullanılmış ve onun datalarından ilgili analizlerde faydalanılmıştır. İlk olarak, sabit kanatlı İHA’ların dinamik modellemesi verilmiştir ve pasif başkalaşımın bu modellerdeki etkisi ayrıca araştırılmıştır. Sonrasında, pasif başkalaşımın çıkış varyansı kısıtlamalı kontrolcünün kontrol enerjisi üzerindeki etkisi ilgili İHA için 3 boyutlu Matlab grafiği kullanılarak sunulmuştur. Kontrol enerjisi ile kanat ve kuyruk takımının ileri geri hareketleri arasında kıyaslamalar yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Başkalaşım,İHA,OVC

Kaynakça

1. Austin, R. (2010), Unmanned aircraft systems, Wiley.
2. Hsieh, C., Skelton, R. E., and Damra, F. M. (1989), Minimum energy controllers with inequality constraints on output variances, Optimal Control Application and Methods, 10 (4), 347-366.
3. Zhu, G. and Skelton, R. E. (1991), Mixed and problems by weight selection in quadratic optimal control. International Journal of Quadratic Optimal Control, 63 (5) : 1161-1176.
4. Nelson, R. C. (2007), Flight Stability and Automatic Control. 2nd ed., McGraw-Hill, New York, chapters 2-6.
5. Zagi-The original R/C EPP foam wing homepage (2015), http//:www.zagi.com.
6. Oktay T., Konar M. , Onay M. , Aydın M. , Mohamed M. A. (2016), Simultaneous small UAV and Autopilot System Design, Aircraft Engineering And Aerospace Technology, cilt.88, ss.818-834, 2016 .
7. Arik S., Turkmen I., Oktay T. (2018), Redesign of Morphing UAV for Simultaneous Improvement of Directional Stability and Maximum Lift/Drag Ratio, Advances In Electrical And Computer Engineering, cilt.18, ss.57-62.
8. Oktay T., Çoban S. (2017), Simultaneous longitudinal and lateral flight control system design for both passive and active morphing TUAVs, Elektronika Ir Elektrotechnika, cilt.23, ss. 15-20.