Quadrotor konum kontrolü

Abstract

İnsansız hava araçları(İHA) son zamanlarda hem askeri hem de sivil birçok alanda son derece ilgi çeken bir konu haline gelmiştir. Quadrotorlar dört dönerli yatay iniş ve kalkış yapabilen bir İHA türüdür. Bir pilota ihtiyaç duymadan uzaktan kumanda edilebilen bu araçlar birçok alanda hayatımıza kolaylık sağlamaktadır.Bu tezde maliyetinin düşük ve ağırlığının hafif olmasından dolayı gün geçtikçe kullanım alanları artması nedeniyle quadrotor tasarımına ve kontrolüne odaklanılmıştır. Öncelikle varolan bir quadrotorun matematiksel modeli kullanılarak konum kontrolü uygulanmaktadır. Bu kontrol gerçekleştirilirken hem maliyetinin düşük olması hem de oldukça iyi sonuçlar verebilmesi nedeniyle PD kontrolcü kullanılmıştır. Konum kontrolünü optimal şekilde gerçekleştirebilmek için Büyük Patlama-Büyük Çöküş(BBBC) algoritması kullanılmıştır. Elde edilen PD katsayıları deneyimlerle elde edilen katsayılarla karşılaştırılmış ve zamandan büyük ölçüde kazanç sağlanmıştır. Daha sonra etkili bir quadrotor dizaynı yapabilmek için motor-pervane test düzeneği tasarlanmıştır. Tasarlanan düzenekte verimli pervane ve motor seçimi yapabilmek için kuvvet güç oran grafikleri incelenmiştir. Tezin son aşamasında pervane-motor test düzeneği verilerinden yararlanarak bir quadrotor tasarımı yapıldı. Tasarlanan quadrotorda irtifa kontrolü gerçekleştirilmiştir.

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have recently become a subject of great interest both in military and civilian areas. Qauadrotors are types of UAV which have four propeller and horizontal landing and take off properties.These vehicles, which can be remotely controlled without the need of a pilot, make the life easier for many user. This thesis focuses on quadrotors. First, the PD position control is applied using a mathematical model of an existing quadrotor. The Big Bang-Big Crunch (BBBC) algorithm is used to optimize position control parameters. The obtained PD coefficients were compared with the manual coefficients and successful results are obtained. After this, a motor propeller testbench has been designed to make an effective quadrotor design. The force power ratio graphs have been investigated in order to select efficient propeller and motor in the designedsystem. At the end of the thesis, a quadrotor design has been made using the propeller-motor test setup data. Altitude control has been performed on the designed quadrotor. Due to the fact that its low cost and its light weight its usage area increases day by day. This thesis focuses on the design and control of the quadrotor. Firstly, position control is applied using an existing mathematical model of the quadrotor. The PD controller is used because this control is both low cost and can give very satisfying results. The Big Bang-BigCrunch (BBBC) algorithm is used to optimize position control. The PD coefficientsobtained are compared with the coefficients obtained with experience and the large amountof time gain is obtained. Then a motor-propeller test system is designed to make aneffective quadrotor design. The force versus power ratio graphs have been developed andinvestigated in order to select the efficient propeller and motor in the designed system. Atthe end of the thesis, a quadrotor design is made using the propeller-motor test setup data.Altitude control is performed on the designed quadrotor.