Analysis and control of a bio-inspired aerial vehicle with an actively controlled abdomen-like appendage
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BERRİN GÜNEY
Danışman: MUSTAFA MERT ANKARALI
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hayvanlar anatomik olarak, çoklu motorlar ve yüksek bant genişlikli algılayıcılardan oluşan kontrol sistemlerine sahiptir. Bu karmaşık mekanizmaları onlara yürüme, zıplama ve uçuş sırasında yüksek manevra kabiliyeti ve ataletsel stabilizasyon performansı sağlar. Havada hareket açısından bakıldığında, uçabilen böceklerin baş pozisyonlarını karın kası refleksleri ile stabilize ettiği görülmüştür. Göğüs-karın ekleminin hareketi, vücutlarının açısal momentumun korunumu yasasına göre yeniden yönlendirilmesine katkıda bulunur. Manevra kabiliyetinin temeli ivmelenmeye dayalı olduğundan, gövde dengesini bozmadan ivmeyi arttırmak kuyruk ve karın gibi eklentiler ile sağlanır. Uçabilen böceklerin yüksek düzeyde tahrik edebildikleri karın kaslarının varlığı, manevra kabiliyeti açısından mevcut hava araçlarındaki önemli eksikliklerden biridir. Bu çalışmada, aktif olarak kontrol edilen karın benzeri eklentiye sahip, biyo-esinlenilmiş bir hava aracı morfolojisi önererek bu eklentinin uçuş kontrolüne katkısını inceledik. Sistemin doğrusal olmayan dinamik modelinin türetilmesi ve optimizasyon tabanlı kontrolcü tasarımları olan Lineer Kuadratik Regülatör (LQR), Model Öngürülü Kontrol (MPC) ve Uyarlamalı Model Öngörülü Kontrol (A-MPC) ile bu eklentinin avantaj ve dezavantajlarının araştırılmasını amaçladık. Önerdiğimiz hava aracı morfolojisinin analizini örnekleme tabanlı komşuluk grafiği yaklaşımını A-MPC stratejisiyle birleştirme fikrine dayanan bir hareket planlama algoritması uygulayarak tamamladık. Simülasyon ortamında yapılan deneyler ile, eklentinin hava araçlarının stabilizasyonunu ve manevra kabiliyetini geliştirdiğini ve uyguladığımız hareket planlama yapısının sistemin kararlılığını durum ve girdi kısıtlarını ihlal etmeden sağladığını test sonuçları ile gösterdik.