İnsansız hava aracının boylamasına durum vektörlerinin kalman filtresi ve luenberger gözleyici ile kestirilmesi

Günümüz dünyasında insansız hava araçlarına duyulan ilgi sürekli olarak artmaktadır. Ortamdan bağımsız olarak esnek hareket kabiliyetine sahip olmaları, piste ihtiyaç duymadan dikey iniş ve dikey kalkış kabiliyetlerinin olması, kullanım alanlarına göre kullanıcıya yüksek doğruluk, zaman ve maliyet açısından tasarruf sağlamaları nedeniyle hem askeri hem sivil alanda insansız hava araçları önemli bir araştırma ve ilgi konusu haline gelmiştir. Sürücüsü olmaması sebebiyle bu dinamik sistemlerin etkili bir kontrol mekanizmasına sahip olmaları gerekmektedir. Etkili bir kontrol sağlamak için, sistem dinamiklerini yöneten durum vektörlerinin doğru bir şekilde kestirim edilmesi gerekmektedir. Böylece hava aracının gelecek kontrol girişleri en doğru şekilde ayarlanarak sistemin gerçek zamanlı ölçüm verisine sahip olması sağlanır. Fakat dinamik bir sistemin durum vektörlerinin kestirim edilmesi o kadar da kolay değildir. Sistemden elde edilen gürültülü ölçümler, sistem modelindeki belirsizlikler ve sistemin karmaşıklığı durum vektörlerinin kestirim edilmesini zorlaştırır. Literatürde durum kestirimi için çok çeşitli yöntemler mevcuttur. Bu tez çalışmasında, doğrusallaştırılmış boylamasına durum uzayı gösterimi ile ifade edilen insansız hava aracının hücum açısı, yunuslama oranı, hava hızı ve yunuslama açısı durum vektörlerinin kestirimi için Kalman Filtresi'nin doğrusal versiyonu ve Luenberger Gözleyici seçilmiştir. Öncelikle insansız hava aracının boylamasına durum uzayı gösterimi MATLAB ortamında modellenmiş ve daha sonra söz konusu filtre ve gözleyici MATLAB ve SIMULINK ortamında tasarlanmıştır. Tasarlanan filtre ve gözleyici için sisteme hem sabit değerlere sahip giriş sinyalleri hem de farklı frekanslı sinüs sinyalleri verilmiştir. Daha sonra Kalman Filtresi ve Luenberger Gözleyici için gürültülü ve gürültüsüz ortamda simülasyonlar yapılmıştır. En son olarak, Kalman Filtresi ve Luenberger Gözleyici'nin modellenen hava aracının durum vektörlerini kestirim etme performansları kıyaslanmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre Kalman Filtresi hava aracının durum vektörlerini kestirim etme konusunda stokastik ortamda Luenberger Gözleyici'den daha yüksek bir performans gösterirken, ortamda düzensizlik olmadığı durumlarda Luenberger Gözleyici Kalman Filtresi'nden çok daha başarılı bir şekilde sistemin durum değişkenlerini kestirim etmiştir.