Paraşütlü kargo iniş sisteminin derin öğrenme yöntemleriyle modellenmesi ve kontrolü

Bu tez çalışmasında, günümüzde askeri operasyonlarda kargo teslimatı için kullanılan paraşüt kontrollü bir iniş sisteminin geliştirilmesi ve bilgisayar ortamındaki simülasyonları üzerine çalışılmıştır. İlk olarak sistem matematiksel olarak modellenmiştir. Bu model MATLAB simulink ortamına aktarılarak yönlenme kontrolleri ele alınmıştır. Geliştirilen kontrolcüler ile sistem istenilen sapma açısı ve sapma açısı hızlarında kontrol edilmiştir. Bir sonraki aşamada sistemin donanımsal ve yazılımsal testlerinin entegrasyonu için Döngüde Yazılım ve Döngüde Donanım çalışmalarına yoğunlaşılmıştır. Bu aşamada sistem Gazebo ortamında modellenmiş ve ROS entegrasyonu için gerekli yazılımlar geliştirilmiştir. Sistemde veri toplama, haberleşme ve motor kontrolleri için Pixhawk autopilot kartı kullanılmıştır. Burada PX4 olarak bilinen açık kaynak yazılımlar, sitemin simülasyon ortamına entegre edilerek gerçek uçuş testleri ilk olarak Gazebo'da simülasyonu yapılmıştır. Simülasyon sonuçları, sistem tanımlama ve model öngörülü kontrol çalışmalarında girdi olarak kullanılmıştır. Sistem tanımlama çalışmalarında NARX Sinir ağının parametrik olarak performansları elde edilmiş ve incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda tek katmanlı 5 nörondan oluşan modelin yeterli olduğu görülmüştür. Son olarak, simülasyon verileri ile geliştirilen algoritmalar gerçek uçuş verisi ile test edilmiştir. İki ayrı ortam ve sistem değişkenleri kullanılarak yapılan uçuş testleri gerçekleştirilmiştir. Kontrolcü algoritmasına çevrimiçi eğitim yöntemleri de eklenerek geliştirilen sistem modelinin sürekli güncel olması hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, eğitilen model farklı çevresel durumların ve sistem ağırlığına ait uçuş verisi üzerinde hücum açısında ortalama 12 derecelik tahmin ortalaması tutturmuştur. Gerçek zamanlı kontrolcü çalışmaları yapılarak sistemin istenilen hedef konuma inişi rüzgarsız ortamda 3m, rüzgarlı ortamda ise 7m hata ile gerçekleştirilmiştir.