Gemi hareketlerinin dinamik analizi ve adaptif yaklaşımlarla kontrolü

GEMI HAREKETLERININ DINAMIK ANALIZI VE ADAPTIF YAKLAŞIMLARLAKONTROLÜFuat ALARÇİNMakine Mühendisliği, Doktora TeziDümen ve yalpa dengeleme sistemleri, yolcu gemileri, askeri gemiler ve yük taşıyankonteyner gemileri için oldukça fazla öneme sahiptir. Bu gemiler içinde en fazla hareketdengeleme ihtiyacı özellikle konteyner gemileri için söz konusudur. Bu nedenle gemininyanlamasına hareketi sırasında belirgin olarak yaptığı savrulma ve yalpa hareketlerininkontrolü tehlikeli durumlara karşı güvenliği arttırmak için gereklidir.Bu çalışmada, bir konteyner gemisinin seyir gereksinimlerinin karşılanması amacıyla klasikve modern kontrol yaklaşımları kullanılarak gemi savrulma ve yalpa hareketlerinindengelenmesi modellenmiştir. Dalga kuvvet ve momentleri etkisindeki bir ve üç serbestlikdereceli bir konteyner gemisinin savrulma hareketi dümen ile yalpa hareketi yalpa dengelemekanatları kullanılarak kontrol edilmiştir. Tezin genel yaklaşımı doğrultusunda alınan sonuçlarincelendiğinde hareketlerin dengelendiği belirlenmiştir. Savrulma ve yalpa otopilot kontrolsistemlerinin, hidrodinamik katsayıların da dahil edildiği gerçek konteyner gemi modelineuyarlanması ile kullanım alanı genişletilmiştir.Geminin dinamik modeli göz önüne alınarak, kontrol sistemlerinin performanslarınıkarşılaştırmak amacıyla, gemi savrulma ve yalpa hareketlerinin kontrolü önce adaptifolmayan yöntemlerden Oransal-İntegral-Türev (PID) ve Lineer Quadratik Regülâtör (LQR)ile adaptif yöntemlerden Model Referans Adaptif (MRAK) ve Bulanık Mantık (BM)yöntemleri geliştirilerek ayrı ayrı yapılmıştır. Buraya kadar yapılan çalışmalar sonucunda,gerek savrulma gerekse yalpa hareketlerinin kontrolünde gösterdiği başarılı performansnedeniyle bulanık kontrol algoritması önerilmektedir.Gemiler dalgaların karakteristiklerine ve gemiye geliş yönlerine göre hem savrulma ve hemde yalpa hareketini diğer hareketlere göre daha belirgin yapmaktadır. Bu nedenle aynı andahem savrulma hareketi ve hem de yalpa hareketi, dümen ve yalpa kanat kontrol sistemlerineDahili Model Kontrol (DMK) metodu uygulanmıştır. Bu kontrol metodu için bulanıkuyarlama mekanizması geliştirilmiş ve model alınan gemide kullanılmak üzere Bulanıkayarlamalı Dahili Model Kontrol (BA-DMK) yeni bir yaklaşım olarak sunulmuştur. Buradaamaç gemi savrulma ve yalpa hareketlerini kontrolünü yalnızca dahili model kontrol ileyapmak veya yalnızca bulanık mantık kontrolcülerle kontrol etmek yerine, konteyner gemisihareketlerinin dahili model kontrol kazançlarının değişen çevre şartlarına göre kararlılığıbozmayacak şekilde, bulanık mantık ile ayarlamaktır.Bu tezde ele alınan kontrol yöntemleri bir konteyner gemi modeline uygulanmış veyöntemlerin başarımları ayrı ayrı incelenerek birbirlerine göre üstünlükleri tartışılmıştır.Ayrıca bu adaptif kontrol yöntemlerinin gemi hareket dengeleme sistemleri üzerindekiperformansı ve geleneksel yöntemlere yapacağı geliştirici katkılar incelenmiştir.Anahtar kelimeler: Konteyner gemisi savrulma otopilotu, yalpa dengeleme sistemleri, PID,LQR, MRAK, BMK ve DM kontrol metotları.JÜRİ:1. Doç. Dr. İsmail YÜKSEK (Danışman) Kabul tarihi: 02.12.20052. Prof. Dr. Faris KAYA3. Prof. Dr. Ahmet D. ALKAN Sayfa Sayısı: 1894. Doç. Dr. Selim Sivrioğlu5. Doç. Dr. Arif ADLI