Literatür Taraması

Bu bölümde tez çalıĢması boyunca incelenmiĢ olan bilimsel çalıĢmalar hakkında kısa bilgiler verilecektir.

Widyanto S.A., ve arkadaĢları, modifiye edilmiĢ bir quadcopter konfigürasyonu olan V-tailquadcopter‟in konum ve açı kontrolünü, manyetik, açısal hız ve yerçekimi sensörlerinden alınan geri besleme verilerinin kullanıldığı bir PID kontrolör ile

gerçekleĢtirmiĢlerdir. V-tailquadrotor‟un geliĢtirilmiĢ kontrolünde yönlendirme ve açısal hız kontrolleri dahil iki seviye kontrol sistemi uygulamıĢtır [25].

Barve J. ve Patel K., dört-kanatlı makinenin, yük-ağırlık, rotor-itme, referans-irtifa pozisyonları gibi farklı parametrelerine ait uygulanabilir değer aralıkları ve limitlerini bulmak için bir çalıĢma yapılmıĢtır. Değer aralığı analizi olarak adlandırılan çalıĢma dört rotorlu quadcopterler için Matlab tabanlı bir simulatör kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir [26].

Thuave K. M. ve Gavrilov A.I. quadcopteri modellerken L1 Adaptif Kontrol sistemi kullanarak tasarlamıĢlardır. Zaman gecikmelerine karĢı L1 uyarlamalı kontrol olarak adlandırılan Model Referans Adaptif Kontrol‟ün (MRAC) filtrelenmiĢ bir versiyonu geliĢtirilmiĢtir. L1 Adaptif Kontrolör bir referans model ve alçak geçiren filtre içermektedir. Alçak geçiren filtre ile sisteme gönderilen kontrol sinyalinin bant geniĢliğini sınırlandırılmıĢtır. Bu çalıĢma ile gerçek uçuĢ kontrol uygulamalarında L1 Uyarlamalı Geri Bildirim Kontrol‟ünün kullanımı için sistematik bir tasarım ve modelleme süreci sağlanmaya çalıĢmıĢtır [27].

Samır Z., altı serbestlik dereceli quadcopterin doğrusal olmayan modeli için kayma kipli kontrol sistemi geliĢtirmiĢtir. Öncelikle sistemin matematiksel modeli oluĢturulmuĢ. ÇalıĢmada, pozisyon ve açı kontrolü yapılmıĢ, istenen yörüngenin izlenmesi amaçlanmıĢtır [28].

Aye T. S. ve arkadaĢları, ĠHA için manuel uzaktan kumanda sisteminin tasarımı ve uygulaması üzerine çalıĢmıĢlardır. Joystickler aracılığıyla istenen hedefi elde etmek için aracın manuel kontrolünü yapmıĢlardır. UHF kablosuz verici ve alıcı çiftleri, yer istasyonu ve araç üzerindeki alıcı arasındaki veri iletiĢim bağlantısı için kullanmıĢlardır. Kontrol sistemi mikroiĢlemci PIC16F877‟e dayanmaktadır [29].

Maskana, çalıĢmasında dört temel hareketi düzenlemek için PID denetleyicileri kullanarak bir quadcopter stabilitesi üzerinde çalıĢmıĢtır. Ġlk olarak quadcopterin matematiksel modelini oluĢturmuĢ. Doğrusal olmayan model doğrusallaĢtırılmıĢ ve yalpalanma, yunuslama, sapma açıları ile yükseklik kontrolü üzerinde çalıĢılmıĢtır. Bir quadcopter ile uçuĢ testleri uygulanmıĢtır. UçuĢ sırasında quadcopter ve kontrolörlerin performansını denetlemek ve kontrol cihazlarının kazançlarını ve gerektiğinde ayarlarını yapmak için bir ara yüz tasarlamıĢtır [30].

17

Lehn J. B. ve Hystad A. V., projelerinde kontrolörlerin tasarlanması için temel olarak anlaĢılabilir sistem tanımları ve sensör modellerini kullanan eğitim amaçlı uygun bir quadcopter inĢa etmeyi amaçlamıĢlardır. Sistem gerekli sensörler bir radyo vericisi, Windows kullanıcı arayüzü ve bir Arduino mikroiĢlemcisinden oluĢmaktadır. Quadcopter üretimi 3D yazıcı kullanılarak yapılmıĢtır [31].

Andreas, çalıĢmasında guadcopterin modellenmesi ve kontrolü üzerinde durmuĢtur. Sistemin matematiksel modeli çıkartılarak denetleyici tasarımını yapmıĢtır. Optimal kontrol algoritmalarından LQR kontrol yöntemi kullanmıĢtır [32].

C. Balans, “Draganflyer Xproquadrotor‟un” sapma açısı ve pozisyon kontrolü için kullanılan farklı yöntemler hakkında bilgiler verip doğrusal olmayan matematiksel model kullanarak MATLAB/Simulink ortamında benzetimler yapmıĢtır. Ġlk yöntemde bir PID denetleyicisi kullanılarak x, ̇, ̈, ⃛, , ̇, ̈ ⃛, ̇ ̈ ⃛, ̇ Ġkinci yöntemde yine bir PID denetleyicisi kullanılır, ancak ̈ ⃛, ̈, ⃛yerine ̇, , ̇geri beslenir. Üçüncü ve son yöntemde, ikinci yöntemle aynı değiĢkenleri geri besleyerek rotor dinamikleri için daha basit bir model kullanmıĢtır. Bu modelde hem PID hem de LQR teknikleri uygulanmıĢtır [33].

Bresciani, çalıĢmasında quadcopter sistem modellemesi ve kontrol algoritması değerlendirmesi yapmıĢtır. ÇalıĢmada PID kontrol algoritmaları karĢılaĢtırılarak sonuçları test etmek için bir MATLAB/Simulink simulatör ve gerçek bir platform geliĢtirilmiĢtir. Dinamik sistemi modellemek için Newton-Euler formalizmi kullanılmıĢtır. Ġlk aĢama testleri simule edilmiĢ bir model üzerinde gerçekleĢtirilmiĢtir. Yazılım ile modelin doğruluğu ve kontrol algoritmalarının sağlamlığı test edilmiĢtir. Gerçek sistem davranıĢını değerlendirmek için ikinci aĢama testleri quadcopter platformunda gerçekleĢtirilmiĢtir [34]. Thomas R., “Qball X4” quadcopter ile çalıĢmıĢtır. ÇalıĢmasında, sistem modellemesi, quadcopter kinematiği, quadcopter dinamiği ve doğrusallaĢtırılmıĢ quadcopter dinamik denklemlerini açıklamıĢtır. Kayma Kipli Kontrol matematiksel modeli türetilmiĢ, simulinkte Kayma Kipli Kontrol modellenmesi yapılmıĢtır. Sistem cevabını analiz etmek için Kayma Kipli Kontrol quadcopter dinamiklerine uygulamıĢtır. ÇalıĢma bir

simulasyon çalıĢmasıdır [35].

Kurtoğlu S., çalıĢmasında dört pervaneli uçuĢ aracı deney düzeneği gerçekleĢtirilerek sistemin bilgisayar üzerinden MATLAB/Simulink kullanılarak

modellenmesi amaçlanmıĢtır. Donanım esas olarak dört tane fırçasız motor, bir adet Texas DSC mikro denetleyici deney kartı, bir adet USB seri çevirici, bir adet 12 V-40 A. güç kaynağından oluĢturulmuĢtur. ĠĢlemci Code Composer arayüzü ve C compiler kullanılarak programlanmıĢ, kontrol yazılımı ise Visual Studio arabirimi Ansi C++ ile uyumlu C++/CLI kullanılarak tasarlanmıĢtır [36].

Bouabdallah S., çalıĢmasında dikey kalkıĢ-iniĢ (VTOL) yapan quadcopterlere odaklanarak Minyatür Uçar Robotların modellenmesi, tasarımı ve kontrolünü yapmıĢtır. “OS4” ismini verdiği bir quadcopter tasarlamıĢtır. Matematiksel modele dayanarak, bu çalıĢma süresince çeĢitli denetleyicileri tasarlamak ve simule etmek için doğrusal ve doğrusal olmayan kontrol tekniklerini kullanılmıĢtır. BeĢ farklı kontrolör geliĢtirmiĢtir. Lyapunov teorisine dayanan ilk yaklaĢım, konum kontrolü için uygulanmıĢtır. Ġkinci ve üçüncü kontrolörler PID ve LQ tekniklerine dayanmaktadır. Bunlar konum kontrolü için karĢılaĢtırıldı. Dördüncü ve beĢinci yaklaĢımlar geri adım ve kayma kipi kontrol yaklaĢımıdır. Bu yaklaĢımlar, OS4‟te gerçekleĢtirilen çeĢitli uçuĢ deneyleri ile doğrulanmıĢtır [37].

Karaahmetoğlu A., çalıĢmasında, dört pervaneli insansız bir hava aracı olan quadcopterin Doğrusal Kaskat Kontrol ve Durum Kestirimli LQG (Linear Quadratic Gaussian) kontrol yöntemleri ile yörünge kontrolünün yapılması ve sonuçların incelenip karĢılaĢtırılması üzerine yoğunlaĢmıĢtır. ÇalıĢma teorik olarak yapılmıĢ olup, benzetim ortamında test edilmiĢtir [38].

Akyüz S., çalıĢmasında dört rotorlu VTOL (Vertical Take-Off and Landing; Dikey kalkıĢ-iniĢ) hava aracının (Quadcopter) pozisyon ve açı kontrollerini yapmıĢtır. ÇalıĢmasındaki ana baĢlıklar sistemin genel tanıtımı ve analizi, matematiksel modelin oluĢturulması, kontrol aĢamalarının uygulanması, benzetim çalıĢması, kontrol sonuçlarının karĢılaĢtırılmasıdır. ÇalıĢma bir simulasyon çalıĢmasıdır [39].

Ookland Üniversitesinde yapılan çalıĢmada hem hava hem su altı ortamlarında çalıĢan bir araç tasarlamıĢlardır. Araç, “LoonCopter” olarak adlandırılmıĢtır. LoonCopter‟in resmi Ģekil 3.9‟da görünmektedir. LoonCopter, hem hava hem de su altı manevraları için tek bir dizi motor ve pervane kullanır. Aracın yüzdürme ve sualtı derinliğini kontrol etmek ve kesintisiz hava-su ve su-hava geçiĢleri gerçekleĢtirmek için balast sistemi kullanılmıĢtır. Aracın hava ve su yüzeyi kararlılığı ve manevrası için kapalı

19

döngü kontrol algoritması kullanılırken, su altı manevrası için açık döngü kontrol algoritması kullanılır [40].

ġekil 3.9. Ookland Üniversitesi hem hava hem su altı ortamlarda çalıĢan LoonCopter