Savaş uçağı titreşimlerinin farklı kontrol yöntemleri kullanılarak manyeto-reolojik damperle yarı aktif kontrolü
Semi active control of fighter jet vibrations using different control methods with magneto-rheological damper
Yazar: ÖMER FARUK SANCAK
Danışman: PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Uçaklar iniş anında ve taksi pozisyonunda titreşimlere maruz kalmaktadır. Bu da insan sağlığını olumsuz olarak etkileyebilmektedir. Oluşabilecek olumsuz etkileri ortadan kaldırmak için uçaklarda iniş takımları kullanılmaktadır. Bununla birlikte zaman ilerledikçe insanlarda teknolojinin gelişmesine bağlı olarak konfor beklentisi de artmıştır. Bu sebeple insan güvenliği ve konfor açısından en uygun iniş takımlarını geliştirmek için birçok çalışma yapılmış ve halen devam edilmektedir.
Titreşimleri azaltmak için pasif, yarı aktif ve aktif iniş takımları kullanılmaktadır. Titreşimlerin sönümlenmesinde kullanılan en etkili sistem aktif iniş takımlarıdır. Ancak yarı aktif iniş takımları, aktif iniş takımlarına yakın performans göstermesi ve maliyetinin düşük olmasından dolayı tercih edilmektedir.
Bu çalışmada, bir savaş uçağı on serbestlik dereceli taksi pozisyonuna göre modellenmiş ve yarı aktif kontrol için MR (Manyeto-Reolojik) sönümleyici kullanılmıştır. Yarı aktif kontrol için birinci model: uçak iniş takımlarına MR sönümleyici uygulanmış model ve ikinci model: uçak koltuklarına MR sönümleyici uygulanmış model olmak üzere iki ayrı matematiksel model kullanılmıştır. MR sönümleyici modeli olarak, geliştirilmiş Bouc-Wen modeli kullanılmıştır. Sistem ilk önce pasif olarak modellenmiş, ardından pasif sönümleyiciler yerine MR sönümleyiciler kullanılarak modellenmiştir. MR sönümleyicinin kontrolsüz 0 V hali pasif sistem ile karşılaştırılmış ve emniyet açısından uygunluğu ortaya konulmuştur. Daha sonra birinci model için sistemin kontrolünde Bulanık Mantıklı Kontrol (BMK) ve PID kontrol yöntemleri kullanılmıştır. İkinci model de sistemin kontrolü, Doğrusal Matris Eşitsizlikleri (DME) tabanlı durum geri-beslemeli H_∞ kontrol ile yapılmıştır. Modelleme ve simülasyon çalışmaları, MATLAB-Simulink programı vasıtasıyla gerçekleştirilmiştir. H_∞ kontrolcünün tasarımında, YALMIP ayrıştırıcı yazılımı kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, uçak gövdesinin ve pilotların maruz kaldığı titreşimlerin azaltılmasında yarı aktif kontrolün olumlu performansını göstermiştir. Bu sayede farklı kontrol yöntemlerinin sonuçları karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Aircraft landing gears are subjected to vibrations during the landing and taxi position. This can affect passenger health. Landing gears are used to terminate that can occur negative effects. In addition to this comfort expectation increased depending upon advance of technology as time progressed. Therefore, a lot of researches have been made to developed the most efficient landing gear from the point of passenger safety and comfort and still, they are continued.
Passive, semi active and active landing gears are used to reduce vibrations. The most efficient system is active landing gears for vibration attenuation. But semi active landing gears are preferred because of has similar performance and low cost in comparison with active landing gears.
In this study a ten degrees of freedom fighter jet is modelled for taxi position and MR (Magneto-Rheological) damper is used for semi active control. There is used two separate mathematical model; firs model: aircraft landing gears equipped with MR damper and second model: aircraft seats equipped with MR damper. Modified Bouc-Wen model is used as MR damper model. System was firstly modelled as passive model and after that it is modelled with using MR dampers instead of passive absorbers. Uncontrolled 0 V MR damper situation is compared with passive system and it is proved that is suitable for safety. Then for the first model, fuzzy logic control (FLC) and PID control is used in controlling the system. For the second model, linear matrix inequality (LMI) based state feed-back H_∞ control is implemented. Modeling and simulation study is achieved via MATLAB-Simulink program. YALMIP solver software is used in designing H_∞ controller. It is shown that positive performance of semi active control in reducing of exposed to vibrations of fuselage and pilots. Thus, it is compared with results of different control methods.