Çok rotorlu insansız hava araçlarında rota takibi için uyarlamalı denetleyici performansının incelenmesi

Abstract

İnsansız Hava Araçları (İHA)'nın ya takip edeceği güzergâhı kendi başına hesaplayabilmesi ya da daha önceden belirlenen güzergâha sadık kalabilmesi gerekmektedir. Buna ek olarak, zorlu koşullar (yer altı ocakları, insanların giremeyeceği alanlar vb.) altında, rota takibinin yapılması, maliyetinin azalması ve optimum zamanda rotayı, en doğru şekilde takip edebilmesi açısından büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasının amacı, çok rotorlu İHA (ÇR İHA)'nın sistem modeli elde edilerek, sistemin pozisyon ve rota takip denetim yaklaşımları, PID (oransal, integral ve türev kazancı) ve uyarlamalı PID denetleyicisi ile MATLAB benzetim ortamında test edip, rota takip performanslarını karşılaştırılması ve hangi performansın daha iyi sonuç verdiğinin tespit edilmesidir. Öncelikle İHA'nın, sistem modellemesi ve matematiksel denklemleri oluşturulmuş ve ÇR İHA'nın hareket prensibi incelenmiştir. Sistem modellemesi yardımıyla konum, yönelme açıları değişimlerine göre denetleyici performansları değerlendirilmiş ve birim basamak cevabı incelenmiştir. Sonrasında rota takibi, sonsuz ∞, daire, dikdörtgen ve spiral olmak üzere dört farklı geometri üzerinde yapılarak rotalar üzerindeki İHA'nın rotayı takip etme oranı ve hata miktarı belirlenmektedir. Benzetim ortamında bu geometrik şekillerle kıyaslama yapıldığında ani manevraların olduğu durumlarda, uyarlamalı PID yaklaşımların gerekliliği ortaya konulmaktadır.

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) need to be able to calculate their own preference or remain loyal as planned. In addition, in challenging circumstances (underground quarries, inaccessible areas, etc.) under route tracking, cost reduction and optimum time route, the most accurate way to follow.The aim of this thesis is to evaluate and compare the target position and route tracking control concept, PID (proportional, integral and derivative gain) and adaptive PID controller testing with MATLAB simulation system which are present better results in the system model of multi-rotor UAV. First of all, system modeling and mathematical equations of UAV have been established and motion principle of MR UAV has been analyzed. Supervisor performances classified by system modeling positioning, orientation angles are evaluated and unit step response is examined. Theroute follow-up, infinite ∞, circle, circular and spiral are made on four different geometries, where the UAV's follow-up rate and error target are determined.The comparison of these geometric shapes in the simulation environment demonstrates the necessity of adapted PID approaches where sudden maneuvers occur.