Dört pervaneli insansız hava aracı için yörünge takip eden model öngörülü kontrolcü tasarımı ve uygulaması

Bu çalışmada, dört pervaneli bir insansız hava aracı (İHA) için yörünge takip kontrolcüsü tasarlanmış ve gerekli uçuş testleri yapılarak performansı değerlendirilmiştir. Kontrolcü yaklaşımı olarak, havacılıkta yeni popüler olan bir yöntem olan model önsezili kontrolcü (MPC) seçilmiştir. İlk olarak, Newton-Euler yaklaşımı ile dört pervanelinin doğrusal olmayan dinamik denklemleri türetilmiştir. Daha sonra bir kontrol algoritması oluşturulmuş ve algoritmanın çalışması için gerekli sensörler ve uçuş bilgisayarları ile birlikte bir dört pervaneli İHA sistemi üretilmiştir. Kontrol algoritması oluşturulurken, açık kaynaklı yazılım olan ArduPilot uçuş kontrol algoritması ile dört pervaneli İHA'nın duruş açılarının kontrol edilmesine karar verilmiştir. ArduPilot yazılımı, katmanlı PID kontrolcülerinden oluşan ve Pixhawk uçuş bilgisayarı üzerinde çalışan bir algoritmadır. MPC algoritması, türetilen doğrusal hareket denklemleri dikkate alınarak yörünge takibi için tasarlanmıştır. MATLAB ortamında oluşturulan simülasyon ile gerçek uçuş testleri öncesi denemeler yapılmış ve MPC'nin tasarım parametrelerine karar verilmiştir. Test edilen denetleyici yazılımı Python'da yazılmış ve bir Raspberry Pi bilgisayarında çalıştırılmıştır. Raspberry Pi ve Pixhawk uçuş bilgisayarları arasındaki iletişim sağlanmış, sistem uçuşa hazır hale getirilmiş ve yörünge takip testleri yapılmıştır.