Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Berkay GÜRKAN
Danışman: Vasfi Emre Ömürlü
Özet:
İnsansız Hava Araçları (İHA) gelişen teknoloji ve ilerleyen tekniklerle beraber sivil ve askeri birçok alanda kullanılmaya başlamıştır. İHA'ların kullanılmasındaki en büyük etken yüksek manevra kabiliyeti, ufak boyutları ve otonom uçuş yetenekleridir. Tez kapsamında dört rotorlu İHA'ların tam kontrolünü sağlayarak otonom uçuşu mümkün kılan gömülü uçuş kontrol yazılımı geliştirilmiştir. Uçuş kontrol yazılımı kontrolcü ve tahminci yapısı olarak iki bölümden oluşmaktadır. Bu iki yapı bütünsel bir bakış açısıyla ele alınmış, teorik ve uygulama bölümleri ile sunulmuştur. Uçuş kontrolcüsü ayrık zamanlı ardışık P/PID kontrolcülerden meydana gelmekte ve İHA'nın açısal hız, açı, doğrusal hız ve pozisyon değişkenlerini kontrol edebilir niteliktedir. Kontrol sisteminin ihtiyacı olan anlık durum değişkenleri bilgisi tasarlanan Genişletilmiş Kalman Filtresi sensör füzyonu ile elde edilmektedir. Atalatsel Navigasyon Sistemi ve Küresel Uydu Seyrüsefer Sistemi ölçüm sistemlerini birleştiren filtre Ataletsel Ölçü Birimi (AÖB), manyetometre, barometre ve GNSS alıcı verilerini kullanır. GKF sistem modeli olarak İHA hareket modelini ve birleştirme yapısı olarak gevşek bağlı birleştirme yapısını kullanan filtre İHA'nın tutum, pozisyon ve hız değerlerini tahmin etmektedir.
Tasarlanan kontrolcü ve tahminci sistemi, tez kapsamında oluşturulan uçuş kontrol kartı üzerinde bulunan STM32F4 tabanlı mikrodenetleyici üzerinde uygulanmıştır. Uçuş kontrol yazılımı mikroişlemciye entegre edilen gerçek zamanlı işletim sistemi yazılımı kullanılarak C programlama dilinde oluşturulmuştur. Kontrolcü, tahminci ve genel sistem gerekliliklerinin mikrodenetleyiciye entegrasyonu için oluşturulan pin konfigürasyonları, mikrodenetleyici, sensör ve gerçek zamanlı işletim sistemi ayarları ile yazılım kod parçaları detayları ile açıklanmıştır.
Benzetim çalışmaları amacıyla Newton-Euler yöntemi kullanılarak İHA dinamik modeli oluşturulmuştur. Önceki çalışmalarda yer alan İHA model parametreleri kullanılarak oluşturulan benzetim ortamında kontrol yapısının kararlılığı analiz edilmiştir. GKF tahminci yapısı benzetim ortamında gürültü parametreleri ayarlanabilir sanal sensörlere test edilmiştir. Benzetim çalışmaları önerilen uçuş kontrol ve tahmincisinin İHA'nın tam kontrolünü sağlayabilecek nitelikte olduğunu göstermiştir. Benzetim çalışmalarının ardından kontrol ve tahminci yapısını sistem entegrasyonu sağlanarak saha testleri yapılmıştır. Saha testleri önerilen uçuş kontrol yazılımının otonom uçuş ve tam kontrol performansını doğrulamıştır.