Non Simultaneous Morphing System Desing for Quadrotors
Authors : Oğuz Köse, Tuğrul OKTAY
Pages : 577-588
View : 22 | Download : 16
Publication Date : 2019-08-31
Article Type : Research Paper
Abstract :Quadrotor ticari, askeri ve dış mekân uygulamalarında yaygın olarak kullanılan dört rotorlu insansız hava aracı türüdür. Bu çalışmada quadrotor’un boylamasına ve yanlamasına olan uçuşunun modellemesi, kontrolü ve uçuş sırasındaki geometri değişimi ile başkalaşım durumu ele alındı. Başkalaşım işlemi boylamasına ve yanlamasına uçuşta aynı anda gerçekleşmemektir. Quadrotor uçuş sırasındaki geometri değişimi ya da uçuştan önce yerde iken meydana gelen geometri değişimi başkalaşım olarak ifade edilir. Quadrotor türü insansız hava araçlarında kolların uzayıp kısalması ve kol kesişim açılarının değiştirilmesi gibi çeşitli başkalaşım türleri vardır bu başkalaşım türlerine çalışmada yer verildi. Quadrotor yapısal olarak basit olmasına rağmen kontrol yapısı olarak zor ve karmaşık bir sistemden oluşur. Quadrotor matematiksel modeli non-lineer bir yapıya sahiptir. Bu yapı kullanılarak quadrotor kontrolü sağlanabilir fakat bu çalışma kapsamında lineer olmayan yapı çeşitli yöntemler kullanılarak lineer duruma getirildi. Lineer ifadeler çeşitli giriş ve çıkışlar kullanılarak durum uzay modeli yaklaşımı ile ifade edildi. Dinamik modelin elde edilmesinde quadrotor sistemlerinde yaygın olarak kullanılan Newton Euler metodu kullanıldı. Durum uzay modeli kullanılarak sistemin simülasyonu Matlab / SIMULINK ortamında gerçekleştirildi. Matlab / SIMULINK için gerekli olan parametreler ve sistemin grafiksel çizimi ise CAD programında yapıldı. Bu programdan kütle, atalet gibi parametreler elde edildi. Sistemin kontrolünde ise yaygın olarak kullanılan PID algoritması kullanıldı. Kontrol sistemi için gerekli olan Kp, Ki ve Kd gibi katsayılar ise deneysel olarak elde edildi. Von Karmana Türbülans modeli quadrotor belirli bir gürültü altında yükselme, boylamasına, yanlamasına ve yörünge izleme işlemleri için kullanıldı. Bu çalışmanın sonucu olarak eş zamanlı olmayan morphing ile boylamasına ve yanlamasına uçuş belirli bir gürültü altında PID kontrol algoritması kullanılarak gerçekleştirilmiş ve sonuçlar grafikler ile ortaya konulmuştur.Keywords : Quadrotor, Quadcopter, Başkalaşım, Durum uzay modeli, Insansız hava aracı, PID, kontrol