Development of nonlinear robust control techniques for unmanned aerial vehicles

Abstract

Bu tezde, insansız hava araçları için dayanak bir modelin çıktı izlemeli kontrolühedeflenmiştir. Sistem dinamiklerindeki doğrusal olmayan belirsizlikler ve toplanırdurum-bağımlı doğrusal olmayan bozan etken benzeri terimler kontrol problemini dahazor hale getirmektedir. Kontrol tasarımında sadece sistemin çıktısının kullanılabilir durumdaolması dikkate alınmıştır. Çalışmamızda evrensel asimtotik kararlılığı sağlayacakyeni bir gürbüz denetçi tasarlanmıştır. Denetçi tasarımında bir oransal integral denetçi ilebirlikte belirsizlikleri telafi etmek için izleme hatasının işaretinin integrali kullanılmıştır.Lyapunov tipi kararlılık analizleri kullanılarak çıktı izleme hatasının asimtotik yakınsamasıispatlanmıştır. Daha sonra gürbüz denetçinin optimal, uyarlanır ve sinir ağı tabanlı versiyonlarıgeliştirilmiştir. Simulasyon ve deney sonuçları sunularak tasarlanan gürbüzdenetçilerin performansları ortaya koyulmuştur.

In this thesis, model reference output tracking control ofunmanned aircraft vehicles are aimed. The control problem iscomplicated due to the lack of accurate knowledge of nonlinearsystem dynamics and additive state-dependent nonlineardisturbance-like terms. Only the output of the vehicle isconsidered to be available for control design purposes. A novelrobust controller is designed that ensured a global asymptoticstability result. In the design of the controller, proportionalintegral controller is fused with the integral of the signum ofthe tracking error to compensate uncertainties. Lyapunov typestability analysis are utilized to prove asymptotic convergence ofthe output tracking error. Extensions to optimal, adaptive andneural network controllers are also designed. Simulation andexperiment results are presented to illustrate the performance ofthe robust controllers.