Aktif iniş takımının dört pervaneli hava aracı dinamiği üzerindeki etkileri

Abstract

Bu tez kapsamında, birçok ticari multirotor sisteminde kullanılmakta olan açılır-kapanır aktif iniş takımlarının multirotor sistemlerinin yönelim dinamikleri üzerindeki etkisini incelenmektedir. Sistemin stabilizasyonuna yardımı, yönlendirme ve çevikliğini geliştirme amacı ile kullanımı tartışılmıştır. Tez kapsamında, ticari bir Quadrotor şasesi, eyleyicileri, sürücüleri ve açık kod kaynaklı bir gömülü uçuş kontrolcü kartı kullanılarak bir Quadrotor test sistemi oluşturulmuştur. Quadrotor test sistemi aktif iniş takımı ile birlikte Matlab/Simulink ortamında modellenmekte olup, yönelim dinamikleri kontrolü için gömülü uçuş kontrolcüsündeki PID kontrolcüsü kullanılmaktadır. Bu kontrolcü test düzeneği üzerinde ayarlanmaktadır ve ayarlanan kontrolcü değerleri oluşturulan Quadrotor modeli üzerinde uygulanmaktadır. Bu model kontrolcü parametrelerini optimize etmek için kullanılmaktadır. Aktif iniş takımı için basit bir servo motor mekanizması kullanılmaktadır ve Quadrotor sisteminin yuvarlanma eksenine etki etmektedir. Servo motorların pozisyonlarının kontrolü gömülü uçuş kontrol kartı üzerinden yapılmaktadır. Yapılan testler, aktif iniş takımının, sistem stabilizasyonunu geliştirmede, yönelimde ve çevikliği geliştirmede kullanabileceğini göstermektedir.

In this thesis, effects of the active landing gears which are used in most of the commercial multirotor systems, on attitude dynamics are investigated. Utilization for the purpose of stability assistance, steering and the agility enhancement is discussed. A Quadrotor test system is constructed by using a commercial quadrotor frame, actuators, drivers and an open source embedded flight controller. The Quadrotor system with active landing gears is modelled on Matlab/Simulink environment. PID controller which is used in the embedded flight controller is designed to control attitude dynamics. PID controller is tuned on the test bench and tuned parameters are applied to the identified model of the Quadrotor. This model is used to optimize the controller parameters. For the active landing gear system, a simple servo motor actuated mechanism is used and this mechanism is applied on the Quadrotor roll axis. The positions of the gears are controlled by embedded flight controller as well. Experiments show that active landing gears can be used to improve the stability, to steer platform in horizontal plane and to improve the agility by applying an additional moment about the roll axis.