Mini quadratörlerde kullanılan fırçasız motorların karakterizasyonu için bir deney düzeneği
An experiment setup for the characterization of brushless motors used in mini quadrators
Yazar: REFİK TUZAKLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN DINDIŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Açık kaynaklar = Open sources ; Darbe genişliği modülasyonu = Pulse width modulation ; Denetim = Control ; Doğru akım motorları = Direct current motors ; Elektronik hız kontrol sistemi = Electronic speed control system ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Dört rotorlu dikey iniş kalkış (VTOL) yapabilen insansız hava taşıtlarının (İHA) yaygınlaşması ile birlikte bunlarda kullanılan elektrikli ve elektronik bileşenlerin çeşitliliği artmıştır. Hava taşıtlarında menzil, güç tüketimi ve ağırlık gibi konular da ön plana çıkmaktadır. Bileşenler arasından daha küçük ve hafif donanımların seçilmesi ve bunlara uygun yerleşik yazılımların geliştirilmesi VTOL için avantaj sağlarken, var olan donanım ve yerleşik yazılımlar arasından uygun olanı seçmekte önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasında bir VTOL'de kullanılan yan birimlerden bahsederken uçuş kontrol bilgisayarı (FCC), elektronik hız denetleyici (ESC) ve ikisi arasındaki haberleşme protokolleri hakkında detaylı bilgi verilmiştir.Verimli bir fırçasız doğru akım (BLDC) motorunun kontrolü için  motorun dinamik eşitlikleri türetilmiştir, kapalı döngü kontrolü içinse gerekli sensörlü ve sensörsüz geri bildirim yöntemleri karşılaştırılmıştır.
SimonK, BLHeli ve Sapog ESC yerleşik yazılımlarının karakterizasyonu sayesinde uygun ESC'nin seçimi konusunda yol haritası oluşturulmaya çalışılmış ve var olan ESC yerleşik yazılımlarının yanında pratik kullanıma uygun bir  kontrol yazılımı modeli oluşturulması amaçlanmıştır. BLDC motorun faz değişimlerinde en çok tercih edilen 6-adımlı trapezoidal kontrol yöntemi seçilmiştir. Kapalı devre kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için gerekli geri bildirim yöntemi olarak, donanımsal ve yazılımsal maliyeti düşük olan elektromanyetik kuvvet tepkisi (BEMF) geri bildirim yöntemi seçilmiştir. MOSFET kontrolünde kullanılabilecek PWM çeşitleri tartışılmıştır.

Abstract:
As a result of the widespread use of vertical take-off landing (VTOL) capable drones, the variety of electrical and electronic components used in them has also increased. Range, power consumption and weight are the most important issues in drones. It was advantageous for VTOL to develop built-in software suitable for the components by choosing the smallest and lightest hardware among the components, it became important to choose the appropriate one among the existing hardware and firmware. In this thesis, while talking about peripherals used in a VTOL, detailed information is given about flight control computer (FCC), electronic speed controller (ESC) and communication protocols between the two. By deriving the dynamic equations of the motor, the necessary sensored and sensorless feedback methods for closed-loop control were compared for the control of brushless Direct current (BLDC) motor.
Through characterization of SimonK, BLHeli and Sapog ESC firmware,It was tried to create a roadmap for the selection of the appropriate ESC and it was aimed to create a control software model suitable for practical use with the existing ESC firmware. In phase changes of BLDC motor, the most preferred the 6-step trapezoidal control method was chosen. The BEMF feedback method, which has low hardware and software costs, was chosen as the necessary feedback method for the closed-loop control. PWM types that can be used in MOSFET control are discussed.