Modelling, Design and Control of a Heavy-lift Helicopter With a Combination of Two Large and Two Small Rotors and Two Servo Motors


Leblebicioğlu M. K. , Özdoğan G.

TOK 2018 Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, Kayseri, Turkey, 12 - 14 September 2018, vol.1, no.1, pp.52-57

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: Kayseri
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.52-57

Abstract

In this study, we have modeled, controlled and simulated a helicopter which consist of two large propellers to carry the main payload and two small propellers to stabilize the roll attitude. Conventional quadcopters have PNPN (P: Clockwise, N:Counterclockwise)propellerarrangement.However,thesystem we proposed has PPNN propeller arrangement in order to compensatethereactiontorquesofequallysizedpropellerpairs which are placed at opposite sides. However, quadcopters with PPNN propeller arrangement loses controllability upon hovering. In this work, therefore, controllability is satisfied by adding servo motors to small propellers for them to tilt. In this design,weaimedtocarryheavypayloadinanefficientwaywithout increasing the mechanical complexity (“swashplate” mechanism is not used).

Bu çalıs¸mada, ikisi büyük, ikisi küçük toplam dört pervaneli robot helikopterin modellenmesi, uçus¸ kontrolcü analizi ve simülasyonlarıyapılmıs¸tır.˙Ikibüyükpervaneninesasyükütas¸ıması, iki küçük pervanenin de boylamsal eksende istikrarı sa˘ glaması düs¸ünülmüs¸tür. Alıs¸ıldık dört pervaneli robot helikopterlerin pervanelerinin dönüs¸ yönleri PNPN (P: saat yönü, N: saatin tersi yönü) sırasındadır. Bizim önerdi˘gimiz tasarımda ise pervanelerin dönüs¸ sırası PPNN s¸eklindedir. Çünkü kars¸ılıklı büyük pervanelerin tepki torklarının ve kars¸ılıklı küçük pervanelerin tepki torklarının birbirlerini gidermeleri için PPNN düzenine ihtiyaç vardır. Ancak PPNN pervane düzenindeki helikopterler,bireksenden(örne˘ginyalpaekseninden)vazgeçilmeden kontrol edilememektedir. Bu çalıs¸mada önerilen sistemde, iki küçük pervaneye fazladan servo motoru ekleyerek kontrol edilebilirlik sa˘glanmıs¸tır. Bu tasarım ile mekanik karmas¸ıklı˘ gı çok arttırmadan (“swashplate” mekanizması kullanılmamıs¸tır) verimli bir s¸ekilde a˘gır yük tas¸ımak hedeflenmis¸tir.