Küçük ölçekli insansız helikopter dinamiğinde kaosun incelenmesi ve kontrolü


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: AHMET ÇAKIR

Danışman: Haydar Livatyalı

Özet:

Küçük ölçekli helikopterin karmaşık mekanik yapısı ve yüksek düzeyde nonlineerliği açık döngü kontrolü altında istenmeyen salınımlar yaparak kolayca kararsız dinamik davranışlar sergilemesine neden olmaktadır. Özellikle yüksek ana rotor hızına ve hafif ağırlığa sahip olması rüzgâr gibi dış bozulmalara karşı helikopteri oldukça hassas hale getirerek gövdenin şiddetli bir şekilde sallanmasına ve bazen de açısal hız dinamiğinde kaos üretmesine neden olmaktadır. Bu bağlamda bu tezde helikopter havada asılı kalma modu açısal hız (HHAKMAH) dinamik modeli kaosu tespit etme yöntemleri kullanılarak analiz edilmiş ve kaos tespit edilmiştir. Sistemin farklı başlangıç koşullarında ve çeşitli parametre değerlerinde dinamik davranışının nasıl değişeceği gösterilmiştir. Kaotik çekiciler ile kararlı sabit nokta çekicisinin sistemde bir arada bulunduğu (multistability) tespit edilmiştir. Çeşitli değerlerde çekim havzaları oluşturularak sistemin gizli kaotik çekim setleri bulunmuştur. Ayrıca HHAKMAH dinamik modelinin zaman gecikmeli modeli oluşturularak helikopterin çalışma esnasında meydana gelmesi muhtemel zaman gecikmelerinde kaos incelenmiştir. Düşük zaman gecikmelerinde meydana gelen kaotik çekici ile zaman gecikmesiz modelin kaotik çekicilerinin benzer dinamik özellik gösterdiği tespit edilirken, büyük zaman gecikmelerinde sistemin kaotik çekicisinin tamamen değişerek yeni bir kaotik çekici meydana geldiği tespit edilmiştir. Son olarak helikopterin açısal hızlarının kontrolü için normal çalışma modunda tasarlanan kontrolcülerin kaotik çalışma modunda sistemin kaotik çekicilerini stabilize edemedikleri tespit edilirken kaotik çalışma modunda tasarlanan kontrolcülerin hem kaotik çekicileri stabilize edebildikleri hem de normal çalışma modunda iyi bir şekilde çalıştıkları tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Küçük ölçekli insansız helikopter, kaos tespit yöntemleri, helikopter açısal hız kaosu, gizli kaotik çekiciler, kaos kontrolü