Bir dörtpervanelinin modellenmesi ve denetimi

Bu tez çalışmasında 'Dörtpervaneli' olarak isimlendirilen, İnsansız Hava Aracı'nın modellenmesi ve denetimi konuları ele alınmıştır. Dikey iniş kalkış yapabilen dörtpervaneli temel hareketlerini, çapraz ya da artı yapıda bütünleştirilmiş kollarına yerleştirilen dört adet rotor ve bu rotorlara bağlı pervanelerin dönme hızlarını ayarlayarak gerçekleştirir. Dörtpervanelinin temel hareketleri askıda kalma, yükselme, yunuslama, yuvarlanma ve sapma açısı oluşturmaktır. Pervane çiftlerinin farklı hızlarda dönmesiyle ağırlık merkezinde oluşan momentler ile dörtpervaneli ileri, geri, sağa veya sola gidebilmektedir. Bu çalışmada Newton-Euler denklem takımı kullanılarak dörtpervanelinin hareketlerini açıklayacak altı serbestlik dereceli matematiksel model elde edilmiştir. Doğrusal olmayan bir modele sahip olan dörtpervanelinin denetimi için doğrusal denetim yöntemlerinden PID ve Doğrusal Karesel Denetleyici; doğrusal olmayan denetim yöntemlerinden ise geriadımlamalı ve kayan kipli denetim tercih edilmiştir. Denetim için bazı ölçütler belirlenmiş ve bu ölçütlere uyan tasarımlar yapılmıştır. Tasarımlanan denetleyicilerin başarımları basamak tepkilerinden ve farklı senaryolarda verilen yörüngeleri takip etme yeteneklerinden gözlenmiştir. Gürbüz bir denetleyici, belirsizliklerden etkilenmeden sistem kararlılığını sürdürebilmelidir. Bu çalışmada tasarımlanan denetleyicilerin gürbüzlüğü bozucu bir etkiyi geri çevirme ve gürültülü altındaki davranışları üzerinden gözlemlenmiştir. Benzetim sonuçları, dörtpervanelinin PI denetim yöntemi hariç diğer yöntemler ile denetlenebildiğini göstermiştir. Yörünge takibinde en başarılı denetim yöntemi tek model üzerinden tasarımlanan Doğrusal Karesel Denetleyici olurken en gürbüz yöntem olarak da karşımıza çıkmaktadır. Ancak, diğer yöntemlerden daha çok denetim çabası harcadığı görülmüştür. PD denetimin ise diğer yöntemlere göre bozucu bir etki geldiğinde toparlanmasının daha zor olduğu görülmüştür. Bu çalışma ile doğrusal ve doğrusal olmayan denetim yöntemlerinden hangisinin dörtpervanelinin denetimi için daha uygun olduğunun tespit edilmesi amaçlanmıştır.