Üniversal yapıda multikopter sistemleri tasarımı gerçekleştirilmesi ve kontrolü
Design and control of universal multicopter systems
Yazar: NİHAT ÇABUK
Danışman: PROF. DR. ŞAHİN YILDIRIM
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Dikey olarak iniş ve kalkış yapabilen çok rotorlu insansız hava araçları manevra kabiliyetleri nedeniyle birçok kullanım alanına sahiptir. Kullanım alanlarına göre farklı yapılarda üretimleri yapılan bu araçlar başta askeri, keşif ve gözlem, hafif yük taşıma, eğlence ve tarım olmak üzere birçok alanda kullanımı gittikçe artmaktadır. Bu tez çalışmasında hem eğitim amaçlı hem de birçok alanda kullanılabilecek üniversal yapıda standart dışı bir multikopter tasarımı, üretimi ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. Üniversal yapıda tasarlanan multikopter sistemi yazılımsal olarak sadece bir parametrenin değiştirilmesiyle farklı rotor sayısında multikopter modellerinin oluşumuna olanak tanımaktadır. Çalışmada, birinci aşama olarak bilgisayar destekli tasarım programında katı modeli oluşturulan sistemin yine bilgisayar ortamında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlarda sisteme farklı bozucu etkiler uygulanarak faklı kütlesel yük altında performansları incelenmiştir. Otonom uçuş simülasyonlarında elde edilen sonuçlar hem grafiksel hem de sayısal olarak elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar multikopter sistemlerinin performans karşılaştırılmalarında kullanılmıştır. İkinci aşama olarak, bilgisayar destekli çizim programı ile elde edilen katı modele göre sistemin üretimi gerçekleştirilmiştir. Uçuşa hazır hale gelecek şekilde montajı tamamlanan sistemin gerçek uçuş testleri her bir multikopter için gerçekleştirilmiştir. Gerçek uçuş testleri ilk olarak herhangi bir kütlesel yük eklenmeden ikinci olarak belirli bir yük eklenerek gerçekleştirilmiştir. Diğer bir uçuş testi ise herhangi bir yük eklenmeden bir rotor arızası ve iki rotor arızası olma durumuna göre yapılmıştır. Gerçekleştirilen uçuş testlerinde sonuçlar hem grafiksel hem de sayısal olarak elde edilerek multikopter sistemlerinin performansları karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Multi-rotor unmanned aerial vehicles that can land and take off vertically have many uses due to their maneuverability. These vehicles, which are produced in different structures according to their usage areas, are increasingly used in many fields, especially in military, reconnaissance and observation, light load carrying, entertainment and agriculture. In this thesis, a non-standard multicopter design, production and control has been realized, which can be used both educational purposes and many fields. The multi-copter system designed in a universal structure enables the formation of multi-copter models with different rotor numbers by changing only one parameter in software. In this thesis, as a first step, the system created a solid model in a computer-aided design program was simulated in a computer environment. In the simulations performed, different disruptive effects were applied to the system and their performances were examined under different mass loads. The results obtained in autonomous flight simulations were obtained both graphically and numerically. These results were used in performance comparisons of multi-copter systems. As a second step, the system was produced according to the solid model obtained with the computer aided design program. The real flight tests of the system, which was assembled to be ready for flight, were carried out for each multicopter. Flight tests were carried out first by adding a specific load without adding any mass load. Another flight test was made according to the condition of a rotor failure and two rotor failures without adding any load. In the flight tests performed, the results were obtained both graphically and numerically and the performances of the multi-copter systems were compared.