Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GÖRKEM GÜNAY
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Raif Tuna Balkan
Eş Danışman: Hakan Çalışkan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Geleneksel dönü kararlı mermiler düşük hassasiyet ve doğruluk sebebi ile güdümlü mühimmatlara kıyasla dezavantaja sahiptir. Bu dezavantajı gidermek için iki ana çözüm bulunmaktadır. İlk çözüm bir fren mekanizması yardımıyla menzilce tek boyutlu düzeltme yapar. İkinci çözüm iki boyutlu düzeltme yapmaktadır. Dönü kararlı mermilerin dinamiği günümüzde bulunan eyleyicilerin dinamiğinden yüksek olduğu için bu çözümde güdüm kitini mermi gövdesinden yalıtmak gerekir. İki boyutlu düzeltme için hareket edebilir aerodinamik yüzeyler içeren geleneksel kontrol tahrik sistemlerini kullanmak mümkündür ancak bu karmaşık elektronik bileşenler ve batarya gerektirir. Bu tezde dönü kararlı mermi ve roketlerin güdümlendirilme problemine çözüm olabilecek bir yöntem çalışılmıştır. Çalışılan çözüm mermi gövdesinden bağımsız dönebilen sabit kanatlı bir yapı kullanmaktadır. Eyleyici kısmı sarımları mermi gövdesi ile birlikte, mıknatısları sabit kanatlı yapı ile birlikte dönen bir alternatörden oluşur. Sistemde sabit kanatlar tarafından oluşan net kuvvet ve net tork bulunmaktadır ve net kuvvetin yönü ayarlanarak güdüm yapılabilir. Dolayısıyla ana tahrik problemi bir alternatörün pozisyon kontrolüdür. Temel tahrik problemi tek eksende pozisyon kontrolüne indirgendiğinden dolayı gerekli elektronik sistemler ve eyleyiciler basitleştirilmiştir. Ayrıca alternatörden elde edilen gücü batarya yerine kullanmak mümkündür. Mermi gövdesinin dönüsünü ve güdüm kiti üzerindeki aerodinamik torku simule etmek için bir test sistemi geliştirilmiştir. Alternatör ile birleştirilen test sisteminin matematiksel modeli elde edilmiştir. Alternatörün pozisyon kontrolü için bir kaskad PI denetleyici tasarlanmış ve test sisteminde uygulanmıştır. Denetleyici isterleri hız döngüsünde PI denetleyici, pozisyon döngüsünde P denetleyici ile karşılanmıştır. Hız döngüsünde denetleyici çıktısının sınırlandırılması nedeniyle oluşan aşım problemini çözmek için "Clamping anti-windup" yöntemi kullanılmıştır. Bu tezin içeriği kapsamında dönü kararlı top mermilerinin uçuş dinamiği de incelenmiştir. Uçuş dinamiği ilk olarak 6 serbestlik derecesi ile incelenmiş, daha sonra güdüm kiti tarafından sisteme eklenen 1 serbestlik derecesi de dahil edilerek benzetim 7 serbestlik derecesine çıkarılmıştır. 7 serbestlik derecesi içeren uçuş modeli top mermisi gövdesinin açısal hızını ve güdüm kiti üzerinde oluşan aerodinamik torku bulmak için kullanılmıştır. Tasarlanan denetleyici değişken aerodinamik tork ve gövde açısal hızı için test edilmiştir. 7 serbestlik dereceli uçuş simulasyonu kullanılarak bulunan aerodinamik tork test sisteminde değiştirilmeden uygulanmıştır ancak gövde açısal hızı test sisteminin limitlerinin içinde kalabilmek için oransal olarak azaltılmıştır. Güdüm kiti üzerinde oluşan aerodinamik tork ve gövde dönüsü dolayısıyla oluşan sürtünme torkunun toplam değeri bozucu kestirimi yoluyla elde edilmiştir. Denetleyicilerin doyum noktası değişkenleri sistemdeki toplam bozucu etkiye göre uçuş boyunca denetleme kabiliyetinin korunması amacıyla güncellenmiştir.