Dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi, tasarımı ve yükseklik denetimi

Dört rotorlu insansız hava araçları tehlikeli, hassas pilotaj gerektiren güvenlik, gözetim, hedef tespiti ve takibi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Hava aracının dinamik yapısı, sisteme yüksek itki kuvveti sağlamakta ve yapılması zor olan hareketlerin yapılabilmesine imkân vermektedir. Ancak aracın dört rotordan oluşan doğrusal olmayan dinamik yapısı, her bir rotoru harekete geçiren motorların hız denetiminin gerekliliği gibi nedenlerden dolayı dört rotorlu insansız hava araçlarında denetime ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında dört rotorlu insansız hava aracının (quadrotor) tasarımı, modellenmesi, yükseklik ve yönelim dinamiklerinin denetimi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle quadrotorun matematiksel modellemesi yapılarak Matlab/Simulink ortamında benzetim modeli oluşturulmuştur. Quadrotorun yönelim ve yükseklik denetimleri için üç farklı denetleyici tasarlanmış, benzetimi yapılmış ve sisteme uygulanmıştır. İlk olarak; geleneksel denetim yöntemlerinden Proportional-Derivative (PD) ve Proportional-Integral-Derivative (PID) denetleyiciler ile quadrotorun yönelim ve yükseklik denetimi gerçekleştirilmiştir. Bunun için PD ve PID denetleyicilerin kazançları tasarlanarak benzetim modeli üzerinde test edilmiştir. İkinci olarak; quadrotorun yönelim ve yükseklik denetimi için Kayan Kipli Denetleyici (KKD) tasarlanarak benzetim modeli üzerinde test edilmiştir. Üçüncü olarak; Geri Adımlamalı Denetleyici (GAD) tasarlanarak benzetim modeli üzerinde quadrotorun yönelim ve yükseklik denetimini gerçekleştirmek amacıyla test edilmiştir. Quadrotorun bilgisayar ortamında üç boyutlu olarak katı modellemesi yapılmış ve benzetim modeli üzerinde en iyi denetimi sağlayan denetleyici, fiziksel model üzerinde test edilerek başarılı sonuçlar elde edilmiştir.