Kuadrotorlar için azaltılmış boyutlu durum geri beslemeli anfıs kontrolör tasarımı

İnsansız Hava Araçlarından biri olan kuadrotor, dört adet özdeş rotor üzerine takılan pervanelerin bir çerçeve üzerinde simetrik olarak konumlandırılmasından oluşmaktadır. Bu rotorlar sayesinde dikey olarak iniş-kalkış yapabilmekte, askıda kalabilmekte, motorların dönme hızları değiştirilerek ileri-geri hareketleri, yunuslama, yuvarlanma ve sapma açıları oluşturabilmektedir. Savunma, güvenlik, arama, kurtarma gibi birçok riskli ve tehlikeli işlerde kullanılmaları ve doğrusal olmayan davranışları nedeniyle etkili bir kontrol sisteminin tasarlanması oldukça önem arz etmektedir. Bu çalışmada; insansız hava araçlarının tanımı, çeşitleri ve özellikleri hakkında kısa bilgi verildikten sonra kuadrotorların durum uzay formunda matematiksel modeli çıkarılmıştır. Kuadrotorlar, doğrusal olmayan bir sistem olduğundan genellikle doğrusallaştırılan modeli üzerinden kontrol sistemi tasarlanır. Bu tezde ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems), durum geri beslemeli kontrolör formunda kullanılarak dört girişli ve 12. dereceden bir sistem olan kuadrotorun dört rotorunun da kontrolü sağlanmıştır. ANFIS için eğitim verileri, kuadrotorun doğrusallaştırılmış modeline LQR (Lineer Quadratic Regulator) kontrol yöntemi uygulanarak elde edilmiştir. Ancak kuadrotor, 12. dereceden bir sistem olduğundan durum geri beslemesi olarak kullanılan ANFIS'in 12 girişli olmasını gerektirir ki hem ANFIS'in eğitimi çok uzun sürecek hem de ANFIS'in işlem yükü çok fazla olacağından pratik açıdan gerçeklemesi de zor olacaktır. Bu nedenle, yüksek dereceli sistemlerde genellikle azaltılmış boyutlu ANFIS'ler önem kazanmıştır. Bu çalışmada 12 durum değişkeni Fusion Fonksiyonundan geçirilerek adeta her bir rotor için hata ve hatanın türevini temsil eden iki girişe indirgenmiştir. Böylece 12 giriş yerine iki girişli dört adet ANFIS ile dört rotorun da kontrolü sağlanmıştır. Deneysel gerçekleme olanakları bulunmadığından çalışma yazılım ortamında yapılmıştır. MATLAB/Simulink ile kurulan kontrol sisteminde hem LQR kontrol yönteminden hem de azaltılmış boyutlu ANFIS kontrolörden elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve kontrol performansının etkinliği gösterilmiştir.