Çok kısa mesafeli otonom uçuşlar için bir başlangıç deney seti
A beginning experimental set for very short distance autonomous flights
Yazar: EZGİ KEMANECİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN DINDIŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Helikopter = Helicopter ; Otonom sistemler = Autonomous systems ; PID denetleme = PID control

Özet:
Bir insansız hava aracı platform türü olan quadrotor, yüksek hareket kabiliyeti, dikey kalkış ve iniş yapabilme gibi yetenekleri sebebiyle son yıllarda bilimsel araştırmalarda sıkça araştırma konusu olmaktadır. Bu tez kapsamında bir quadrotorun irtifa ve yönelim denetleyici tasarımı yapılırken aynı zamanda gerçek zamanlı uçuş testleri ile denetleyicinin gerçek performansı ve quadrotorda kullanılan pervane, motor ve ECS gibi ekipmanların karakteristik özelliklerinin
sistem performansına etkisi test edilmiştir. Quadrotorun dinamiklerinin doğrusal olmaması ve eyleyici sayısının serbestlik derecesinden az olması denetleyici tasarımını etkilemektedir. Sistemdeki belirsiz parametrelere ve dış etkenlere karşı kendini uyarlaması için birçok farklı denetleyici tasarımı yapılmaktadır ancak gerçek uçuş testlerinde karşılaşılan jiroskobik etkiler, quadrotorun dört pervanesinin birbirine göre farklı tepki sürelerinin olması, ortam sıcaklığının uçuş kontrol kartı üzerinde bulunan jiroskop sensörü ve ivmeölçer sensörü gibi yerleşik sensörlerin çıkış hassasiyetlerini etkilemesi gibi birçok duruma karşı önlem alınamamaktadır. Quadrotorun otonom uçuş yapabilmesi için hem tepki süresinin kısa olması hemde karmaşık olmayan yapısı sebebiyle PID denetleyici tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan denetleyicinin performası farklı senaryolarda gerçek zamanlı uçuş testleri ile gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Quadrotor, otonom uçuş, PID denetleyici, gerçek zamanlı uçuş

Abstract:
Quadrotor, which is a type of unmanned aerial vehicle platform, has been widely research subject in scientific research due to its high mobility, vertical takeoff and landing capabilities in recent years. In the scope of thesis, an altitude and an attitude controller are designed for the quadrotor. Real time flight tests are performed to analyzing performance of controllers and effects of the characteristics of equipment such as propeller, motor and ECS used in the quadrotor on the system performance of quadrotor. Non linear dynamics of quadrotor and underactuated (number of actuators is less than the degrees of freedom) structure of quadrotor effects the controller design.Although,many different controllers have been
designed to compensate nonlinear terms on the system and disturbance effect, these controllers may not perform sufficiently in many situations such as gyroscopic effects, different response times of the quadrotor's four propellers relative to each other, the effect of ambient temperature on the precision of accelerometer and gyroscope sensors on the
flight control board. A PID controller has been designed for autonomously fly of quadrotor due to short response time and simple design structure. The performance of the designed controller has been showed with realtime flight tests in different flight scenarios.

Keywords: Quadrotor, autonomous flight, PID controller, real time flight