Bir jet eğitim uçağı için uçuş kalitesi odaklı hata dayanımlı boylamsal uçuş kontrol algoritması tasarımı

Tez kapsamında, bir jet eğitim uçağı için belirli bir hata durumunda önceden tanımlanmış olan kararlılık ve başarım isterlerini sağlayan alternatif bir boylamsal uçuş kontrol algoritması tasarımı hedeflenmiştir. Jet eğitim uçağında güncel olarak kullanılmakta olan boylamsal uçuş kontrol algoritması önceden belirlenmiş olan kararlılık ve başarım gereksinimlerini sağlayabilmek için kontrolcü parametrelerinin 〖CG〗_X pozisyon bilgisine göre düzenlenmesine ihtiyaç duymaktadır. 〖CG〗_X Pozisyon bilgisinde bir hata olması durumunda, hesaplanamaması ya da hesaplanan değerin düşük güvenirliğe sahip olduğu tespit edilmesi durumunda, uçuş kontrol algoritması 〖CG〗_X pozisyonun ortada olduğu konfigürasyona ait olan parametreleri otomatik olarak kullanmaktadır. Güncel 〖CG〗_X pozisyonuna göre, özellikle de 〖CG〗_X'in tanımlı olduğu aralığın uç noktalarına yakın bir yerde olduğu zaman, boylamsal uçuş kararlılık ve başarım oranlarında ciddi düşüşler gözlemlenmiştir. Bu sebeple nominal kararlılığı ve başarım oranını sürdürebilmek için 〖CG〗_X pozisyon bilgisine ihtiyaç duymayan bir boylamsal uçuş kontrol algoritması bu tezin konusunu oluşturmaktadır. Altı serbestlik dereceli doğrusal olmayan uçak modeli, jet eğitim uçağının özelliklerini tam olarak temsil edecek şekilde farklı sistemleri temsil eden alt bloklar ile oluşturulmuştur. Bu altı serbestlik dereceli lineer olmayan model, uçuş kontrol algoritması tasarımı sürecinde kullanılmak için belirli bir tasarım noktası etrafında denge koşuluna getirilmiş ve küçük pertürbasyonlarla bu denge noktası etrafında doğrusallaştırılarak gerekli olan zaman bağımsız doğrusal modeller elde edilmiştir. Uçuş kontrol algoritması tasarım gereksinimleri uçuş kontrol algoritması tasarım sürecini yönlendirmek ve tasarlanan nihai kontrolcüleri değerlendirmek için kararlılık ve performans başlıkları altında tanımlanmıştır. Güncel kontrolcü ve buna alternatif iki adet kontrolcü tasarımı detaylı şekilde verilmiş ve belirli bir uçuş koşulu için uygulanmıştır. Güncel kontrolcü ve birinci alternatif kontrolcü aynı ileri beslemeli PI mimarisine sahip olmakla birlikte farklı tasarım metotları ile tasarlanmıştır. Güncel kontrolcüye ait parametreler kutup – sıfır atama metodu ile hesaplanırken birinci alternatif kontrolcüde; kararlılık arttırım sistemi için parametre uzayı yaklaşımı kullanılmıştır, kontrol arttırım sistemi ise sabit bir kontrolcü mimarisi için H_∞ normu sentezi metodu kullanılmıştır. İkinci alternatif kontrolcü bozuntu baskılama ile referans model takibi tabanlı bir yapı kullanmaktadır. Stabilite arttırım sistemi için yine parametre uzayı yaklaşımı metottu kullanılmıştır. Bozuntu baskılayıcı denetleyici ise sabit bir kontrolcü mimarisi için H_∞ normu sentezine dayalı metot ile tasarlanmıştır. Tasarlanan kontrolcüler önceden belirlenmiş kararlılık ve performans gereksinimleri doğrultusunda değerlendirilmiş ve en başarılı kontrolcünün yapısını ikinci alternatif kontrolcü, bozuntu baskılama ile referans model takibi, olduğu görülmüştür. Bozuntu baskılayıcı kontrolcünün 〖CG〗_X pozisyon bilgisinde hata olması durumunda dahi tüm kararlılık ve performans isterlerini karşılamaya devam ettiği görülmüştür. İkinci alternatif kontrolcünün bozuntu baskılama kabiliyeti sayesinde referans modeli hata durumunda dahi tam olarak takip ettiği gözlemlenmiştir. Parametre uzayı yaklaşımı sayesinde önceden belirlenmiş olan kararlılık isterlerini Nyquist diyagramı üzerinde sağlayan iki boyutlu parametre uzayı hesaplanmış ve bu sayede hata durumunda dahi kararlılık garanti edilmiştir. Birinci alternatif kontrolcü göstermiştir ki farklı bir tasarım metoduyla dahi söz konusu mimari, ileri beslemeli PI, bozuntu baskılama açısından zayıf. İkinci alternatif kontrolcü uçağın iç dinamiklerinde meydana gelen değişiklikleri ve belirsizlikleri birer bozuntu olarak algılama ve bozuntuyu baskılayarak referans model takibini sağlamak üzerine kurgulanmıştır.