Sürekli zaman genelleştirilmiş öngörülü denetleyici ile F-16 uçuş denetim sistemi tasarımı

Günümüz havacılık ve savunma teknolojilerinde otopilot ve uçuş denetim sistemleri son derece önemli bir yer tutmaktadır. Hava araçları ile uzun ve başarılı görevler yapabilmek için insan yükünün azaltılması ve hatta kaldırılması söz konusu olup bu bağlamda otopilot ve uçuş denetim sistemleri üzerine hem akademik hem endüstriyel birçok AR-GE çalışması yapılmıştır. Bu çalışmalar farklı denetleyici yöntemleri ile hala devam etmekte olup yüksek başarımlı savaş uçakları uygulama alanlarından sadece bir tanesidir. Bu tez çalışmasının birincil amacı ülkemizde başlamış olan Milli Muharip Uçak (MMU) projesi ile tasarlanacak olan 5. nesil savaş uçağına otopilot ve uçuş denetim sistemleri için katkı sağlamaktır. Bu kapsamda uçuş denetim sistem tasarımı için yüksek başarımlı bir savaş uçağı olan F-16 modeli seçilmiştir. Bu uçak modelinin başlıca seçilme sebepleri ülkemizde kullanılıyor ve üretiliyor olmasıdır. Ayrıca F16 ile ilgili birçok kaynak mevcuttur. İlk olarak hava aracının yüksek doğrulukta aerodinamik veri tabanı kullanılarak doğrusal olmayan dinamik modeli oluşturulmuş sonrasında ise bu model üzerinden uçuş denge koşulları ve doğrusal modeli elde edilmiştir. Elde edilen doğrusal modelin karşılaştırma ve doğrulaması yapılmış ve bu model kullanılarak hem pilot destekleyici hem de yarı otonom olmak üzere iki farklı uçuş denetim sistemi tasarlanmıştır. Denetleyici tasarımlarında Sürekli Zaman Genelleştirilmiş Öngörülü Denetim (SÜGÖNDE) yöntemi kullanılmıştır. SÜGÖNDE yöntemi, sistemin çıkışının öngörülmesine dayanan güçlü bir denetim yöntemidir. Bu denetleyici yönteminin seçilmesinin sebebi yüksek başarıma sahip olması ve denetleyici parametreleri seçiminin sistem tepkisi ile fiziksel ilişki kurulabilmesinden dolayı kolay olmasıdır. Tasarımlar, uçuş kalitesi, kullanım kalitesi ve askeri tasarım standardı dokümanları kılavuzluğundaki ölçütler göz önüne alınarak gerçekleştirilmiş ve ayrıntılı analizleri yapılmıştır. Özellikle insanlı uçaklarda pilotların iş yükünün azaltılması ve daha başarılı ve hassas görevler yapılabilmesi için tasarlanacak olan uçuş denetim sisteminin kullanım kalitesi bakımından belirlenen ölçütlere uyması son derece önemlidir. Ayrıca pilot ve uçuş denetim sistemi arasındaki uyumsuzluğu betimleyen PIO durumundan uzak kalınacak şekilde tasarım yapılmalıdır. Pilota destek sağlayan uçuş denetim sistemi tasarımı bu ölçütler dâhilinde yapılmıştır. Tasarlanan denetleyiciler ile hava aracının boylamsal ve yanal-dikey eksenlerde kararlılığı sağlanmış, her bir denetleyici döngüsünün takip başarımları açıkça belirtilerek zaman ve frekans bölgelerinde incelenmiştir. Uçuş denetim sistemleri ve doğrusal olmayan model ile yapılan benzetim çalışmalarına algılayıcı modelleri, eyleyici modelleri, donanımsal ve yazılımsal zaman gecikmeleri eklenmiş olup mümkün olduğunca çalışmanın gerçeğe yakın olması sağlanmıştır.