Füze otopilot sisteminin arıza toleranslı kontrolü

Havacılık savunma sanayii sektöründe füze sistemleri yarım yüzyılı aşkın süredir önemli bir araç olmuştur. Dünyada teknolojik gelişmeler oldukça bu sektör de aynı şekilde gelişmeye devam etmiştir ve günümüzde de devam etmektedir. En basit şekliyle füze bir yükü (harp başlığı) istenen noktaya götürmeye yarayan bir hava aracıdır. Bu görevi başarmak için belirsizlik ve bozucu etkilerin üstesinden gelecek bir kontrolcü elzemdir. Füzenin kontrolünden sorumlu bölüme ise füze otopilotu denilmektedir. Otopilot önceden tasarlanmış kontrolcü ve füzenin uçuş sırasındaki kontrolüyle ilgili tüm kodlamaların yer aldığı sistemdir. Bu tez çalışmasında, füze otopilot sisteminin ana kontrolcüleri model öngörülü kontrolden faydalınalarak tasarlanmış ve ardından otopilot sistemine eyleyici arızasına karşı tolerans yeteneği kazandırılmıştır. Arıza toleranslı kontrol, sistemde bir hata meydana gelmesi durumunda kontrolcü performansını geri kazanmak amacını güden bir kontrol yaklaşımıdır. Bu hatalar, ana sistemde, sensörlerde veya eyleyicilerde meydana gelebilir. Hata toleranslı kontrol normal bir kontrolcünün arıza durumunda başarısız olacağı noktada devreye girer. Füze sisteminde eyleyiciler kontrol için son derece önemli elemanlardır. Eyleyiciler füzenin havada gerekli manevraları yapabilmesi için kontrol yüzeylerini döndürmeye yarar. Eyleyicilerden bir tanesinin arızalanması tüm sistemin başarısız olmasına yol açabilir. Böyle bir eyleyici hatası sebebiyle tüm sistemi kaybetmemek için aktif bir arıza tolerans metoduna ihtiyaç vardır. İlk olarak, sistemin hareket denklemleri elde edilmiş ve doğrusallaştırma süreci takip edilmiştir. Adaptif model öngörülü kontrolcü doğrusallaştırılmış sisteme uygulanmıştır. Doğrusallaştırmanın yeterliliği açık döngü cevaplarının doğrusal olmayan sistem dinamiği sonuçlarıyla karşılaştırması ile yapılmıştır. Ardından doğrusal olmayan bir analiz modeliyle kontrolcünün gürbüzlüğü ve kararlılığı incelenmiştir. Sonra, eyleyicilerden birinin arızalanıp yerinde takılı kaldığı hata senaryosunun (etkinliğin tamamen kaybı) sisteme etkisi incelenmiştir. Ardından, arızanın varlığını ve yerini belirlemek için arıza teşhis algoritması kodlanmıştır. Teşhis ardından arızaya uygun olan arıza tolerans kontrol metodu kalan eyleyiceler için aktive edilmiştir. Son olarak, doğrusal olmayan simülasyon ortamında arıza tolerans kontrolünün varlığının hata senaryosuna nasıl etki ettiği sonuçlarla gösterilmiştir.