Faydalı yük alma bırakma sistemine sahip göreve dayalı insansız hava aracında model tabanlı denetim yaklaşımlarının verimlilik analizi
Efficiency analysis of model-based control approaches on mission-based unmanned aerial vehicle with payload pick and release system
Yazar: HIZIR KAAN KABA
Danışman: DOÇ. DR. RIFAT HACIOĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Doğru akım motorları = Direct current motors ; Faydalı yük = Useful load ; PID = PID ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Bu çalışmada, İnsansız Hava Aracı (İHA) ile faydalı yük değişiminde hareket dinamikleri kullanılarak, İHA'nın yük alıp belirli bir rotayı tamamlamasını sağlayan model tabanlı denetim yaklaşımları incelenmiştir. Uygulanan denetim algoritmaları simülasyon ortamında test edilmiş ve İHA'nın belirlenen yük alma bırakma görevlerini tamamlamak üzere, faydalı yük taşınmasında hareketleri incelenmiştir. Görüntü işleme yaklaşımları ile İHA'nın faydalı yükü belirlemesi ve yükün olduğu alana iniş yapması sağlanmıştır. Gerçekleştirilen yük alma ve bırakma görevleri; PID, Bulanık PID ve Lineer Kuadratik Regülatör (LQR) denetim yöntemleri kullanılarak, enerji verimliliği ve performansları açısından karşılaştırılmıştır. İHA'nın yük alma bırakma görevi için İHA parametreleri kullanılarak, modellemeler yapılmış, tanımlanan sistem PID, Bulanık PID ve Lineer Kuadratik Regülatör denetim yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Bu analizler ve kıyaslamalar sonucu, lineer kuadratik regülatör; enerji verimliliği, yol hatası, yük alma – bırakma sırasındaki hata açısından en iyi denetleyici performansını göstermiştir.
Bu tez içerisinde insansız hava araçları ile bir yük alma ve bırakma görevi sırasında kullanılabilecek faydalı yük tutma-bırakma sistemleri için denetim çözümleri önermektedir. Yapılan enerji verimliliği analizi ve performans kıyaslamaları farklı simülasyonlar, farklı bulanık kural tabanları ile yapılabilir Ayrıca uygulanan yöntemler, farklı çalışma alanlarındaki dinamik yük tutma sistemlerine atıfta bulunulabilir.

Abstract:
In this study, model-based control approaches that enable the UAV to take the load and complete a certain route by using the motion dynamics in the payload change with the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) are examined. The applied control algorithms have been tested in the simulation environment and the movements of the UAV in payload transport have been examined to complete the specified payload pick and release missions. By using image processing, UAV has been able to determine the payload and land in the area where the load is. Performed payload pick and release missions; PID, Fuzzy PID and Linear Quadratic Regulator (LQR) control methods have been compared in terms of energy efficiency and performance criteria. For the load pick and release missions of the UAV, simulation was made using UAV parameters and the defined simulation was analyzed using PID, Fuzzy PID and Linear Quadratic Regulator control methods. As a result of these analyzes and comparisons, Linear Quadratic Regulator showed the best controller performance in terms of energy efficiency, path error, error during load pick-up and releasing.
In this thesis, it proposes control solutions for payload hold-release systems that can be used during a load pick and drop mission with unmanned aerial vehicles. The energy efficiency analysis and performance comparisons can be made with different simulations and different fuzzy rule bases. In addition, the applied methods can be referred to dynamic load holding systems in different study areas.