Otomatik yönlendirmeli bir aracın gerçek zamanlı yörünge kontrolünün kayan kipli kontrolcü ile gerçekleştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında; otomatik yönlendirmeli bir aracın analizi, tasarımı ve gerçek zamanlı yörünge takip kontrolü gerçekleştirilmiştir. Öncelikle tasarlanan aracın kinematik analizi gerçekleştirilmiştir. Bu analiz sayesinde araca Kartezyen koordinatlarda bir yörünge tanımlandığında bu yörüngeyi gerçekleştirebilmesi için gerekli olan araç tekerlek hız değişimleri belirlenebilmiştir. Aracın kinematik analizinin gerçekleştirilmesinin ardından sistemin dinamik analizli Lagrangian tekniğinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Tüm analizlerin yapılmasından sonra otomatik yönlendirmeli bir elektriksel aracın tasarımı yapılmıştır. Sistemin gerçek zamanlı yörünge izleme performansını artırabilmek için bu tez çalışmasında farklı kontrol yöntemlerinden yararlanılmıştır. İlk olarak sistemin gerçek zamanlı yörünge izleme kontrolü PID kontrolü üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ardından sistemin yörünge izleme performansını artırabilmek için sistemin dinamik modelinin göz önüne alındığı kayan kipli kontrol yönteminden yararlanılmıştır. Yapılan gerçek zamanlı kapalı çevrim kontrol deneylerinden elde edilen sonuçlara göre sistem için yapılan matematiksel analizlerin doğru olduğu kanıtlanmış ve özellikle kayan kipli kontrol yönteminin kullanılması ile sistemin yörünge takip kontrolü güçlendirmiştir.

In this thesis; analysis, design and real-time trajectory tracking control of an autonomous mobile robot has been realized. Firstly, the kinematic analysis of the designed mobile robot has been performed. By means of this analysis, angular speed of the mobile robot' s wheels have been defined for given trajectory tasks. After deriving kinematic analysis, dynamic analysis of system have been achieved using Lagrangian methods. After all analyzes, a novel mobile robot has been designed. In this thesis, two different control approaches have been used to improve the trajectory tracking performance of the designed mobile robot. Firstly, the real time trajectory tracking control of the system has been performed using classical PID control. Then, in order to increase the trajectory tracking performance of the system, the sliding mode control method, which takes into account the dynamic model of the system, has been utilized. According to the results obtained from the real-time closed-loop control experiments, obtained mathematical analysis of system have been proved to be correct and using the sliding control method improved tracking performance of designed system.