Dört Rotorlu İnsansız Hava Aracının Kayan Kipli Denetleyici ve Geri Adımlamalı Denetleyici ile Yönelim ve Yükseklik Denetimi

Yıl 2020, Cilt: 32 Sayı: 1, 23 - 36, 03.03.2020

Ebubekir Bozkurt , Beşir Dandıl , Fikret Ata

https://doi.org/10.35234/fumbd.649237

Cited By: 1

Öz

Bu çalışmada dört rotorlu insansız hava aracının(quadrotor) dinamik denklemleri yardımı ile Matlab/Simulink ortamında benzetim modeli oluşturularak, hava aracının yönelim ve yükseklik denetimleri gerçekleştirilmiştir. Quadrotorlar yapısal olarak dört rotordan oluşan doğrusal olmayan dinamik yapısı ve her bir rotoru harekete geçiren motorların hız denetiminin gerekliliğinden dolayı denetimi zor sistemlerdir. Doğrusal olmayan bir matematiksel modele sahip olan quadrotorun yükseklik ve yönelim değişkenlerinin denetimi için, doğrusal olmayan yapıya sahip Kayan Kipli Denetleyici ve Geri Adımlamalı Denetleyici tasarlanmıştır. Tasarlanan Kayan Kipli Denetleyici ve Geri Adımlamalı Denetleyici benzetim modeli üzerinde test edilmiştir. Benzetim çalışmalarından elde edilen denetim sonuçları quadrotorun doğrusal olmayan sistem yapısına sahip olmasına rağmen her iki denetim yöntemi için denetim başarımı elde edildiğini göstermiştir. Ancak Kayan Kipli Denetleyici ile yapılan denetimden elde edilen denetim başarımı yerleşme zamanının, Geri Adımlamalı Denetleyici ile yapılan denetimden elde edilen denetim başarımı yerleşme zamanına göre daha kısa sürede elde edildiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Dört rotorlu insansız hava aracı, Quadrotor, KKD, GAD

Kaynakça

• [1] Suiçmez E. C, Kutay A. T. Dört rotorlu bir insansız hava aracının geri adımlamalı yöntemi ile yol takibi kontrolü, Havacılık Ve Uzay Teknolojileri Dergisi. 2014; 7(2): 1-13.
• [2] Liang X, Hu Y. Tracking Control and Differential Flatness of Quadrotor with Cable-suspended Load, 2019 IEEE 3rd Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference (ITNEC), 15-17 Mart 2019, Chengdu-China. 88-92.
• [3] Özçelik A. E, Beşdok E. Model helikopter ile yapılan küçük ölçekli fotogrametrik alımların çevre ve arazi gözlemlerinde kullanılabilirliği üzerine bir ön çalışma, TMMOB Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi, 02-06 Kasım 2009, İzmir. 12-17.
• [4] Aksal A, Arıkan K. B. Dengelenmemiş dört rotorlu hava taşıtının yönelim dinamiğinin uyarlamalı gürbüz denetimi, Savunma Teknolojileri Kongresi, SAVTEK 2014, Ankara, 2014.
• [5] Selim E, Uyar E, Alcı M. Quadrocopterin matematiksel modeli ve kontrolü. Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı; 26-28 Eylül 2013, Malatya. 548-553.
• [6] Romeo F, Héctor R, Alejandro D. Comparative Analysis of Continuous Sliding-Modes Control Strategies for Quad-Rotor Robust Tracking, Control Engineering Practice, ELSEVIER, 18 June 2019, 241-256.
• [7] Xiwei W, Bing X, Yaohong Q. Modeling and Sliding Mode-Base Attitude Tracking Control of a Quadrotor UVA with Time-Varying Mass, ISA Transactions, ELSEVIER, 6 August 2019, 1-8.
• [8] Gan Y, David C, Rita C, Carlos S. Nonlinear Backstepping Control of a Quadrotor Slung Load System, ASME Transactions on Mechatronics, IEEE, 2019, 1-11.
• [9] Marcos R, Jesus S, Eduardo A. Observer-Based Time-Varying Backstepping Control for a Quadrotor Multi-Agent System, Journal of Intelligent & Robotic Systems, Springer, 22 May 2018, 135-150.
• [10] Liang Y, Yongchun L, Da L, Qiang H. Adaptive Sliding Mode Control for Multi-UAV Systems with Parametric Uncertainties, Materials Science and Engineering 569, IOP Conference, 2019, 1-7.
• [11] Xuerui W, Sihao S, Erik K, Qiping C. Quadrotor Fault Tolerant Incremental Sliding Mode Control Driven by Sliding Mode Disturbance Observers, Aerospace Science and Technology, ELSEVIER, 6 March 2019, 417-430.
• [12] Ling Z, Liuwei, Yuanqing X, Peng L. Attitude Control of for Quadrotors Subjected to Wind Disturbances Via Active Disturbance Rejection Control and Integral Sliding Mode Control, Mechanical Systems and Signal Processing, ELSEVIER, 17 April 2019, 531-545.
• [13] Hadi R, Sima A. Neural Network-Based Adaptive Sliding Mode Control Design for Position and Altitude Control of a Quadrotor UAV, Aerospace Science and Technology, ELSEVIER, 30 April 2019, 12-27.
• [14] Fakui W, Weisheng C. Discrete Control of Micro Quadrotor Aircraft via Sampling Feedback, 7th Data Driven and Learning Systems Conference, IEEE, 2019, 914-917.
• [15] Xiaobo L, Yao Y, Chang-yin S. A Decoupling Control for Quadrotor UAV Using Dynamic Surface Control and Sliding Mode Disturbance Observer, Spring Nature B. V., 22 June 2019, 781-795.
• [16] Ermeydan A, Bir quadrotor’a arıza toleranslı uçuş kontrol sistemi tasarımı. Master, Anadolu Üniversitesi, Ankara, 2015.
• [17] Bozkurt E, Dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi, tasarımı ve yükseklik denetimi. Master, Fırat Üniversitesi, Elazığ, 2018.
• [18] Dikmen İ. C, Arısoy A., Temeltaş A. Dikey iniş-kalkış yapabilen dört rotorlu hava aracının (quadrotor) uçuş kontrolü, Havacılık Ve Uzay Teknolojileri Dergisi. 2010; 4(3): 33-40.
• [19] Köse E, Abacı K, Aksoy S. Mekanik sistemlerin pid ve kayma kipli kontrol ile modellenmesi ve analizi. National Conference on Electrical, Electronics and Computer Engineering; 2-5 Aralık 2010; Bursa. 179-183.
• [20] ElKholy H, Dynamic modeling and control of a quadrotor using linear and nonlinear approaches. Master, The American University In Cairo, Cairo, 2014.
• [21] Sekban H, Can K, Başçi A. İkili tank sıvı-seviye sisteminin pı ve geri adımlamalı kontrol yöntemleri ile kontrolü ve performans analizi. ELECO İnternational Conference on Electrical and Electronic Engineers; 01-03 Aralık 2016, Erzurum. 272-277.