Öz ayarlamalı bulanık PID denetimli dört rotorlu insansız hava aracıyla otonom güzergah ve nesne takibi
Autonomous trajectory and object tracking with self tuning fuzzy PID controlled quadrotor unmanned aerial vehicle
Yazar: BATIKAN ERDEM DEMİR
Danışman: PROF. DR. RAİF BAYIR
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan kontrol teorisi = Nonlinear control theory ; Öz kontrol = Self-control ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Bu tez çalışmasında, dört rotorlu insansız hava aracı (DRİHA) ile bir referans güzergahın ve bir nesnenin otonom takibi öz ayarlamalı bulanık PID denetleyici ile gerçek zamanlı olarak yapılmaktadır. Çalışmada, üzerinde kablosuz haberleşme, kamera ve uçuş için gerekli olan algılayıcı donanımlarına sahip AR.Drone dört rotorlu hava aracı kullanılmaktadır. Bu DRİHA ile bilgisayar arasında kablosuz bağlantı kurulabilmektedir. Bu bağlantı sayesinde istemci konumundaki bilgisayar ile sunucu konumundaki hava aracı arasında çift taraflı veri iletimi yapılabilmektedir. Güzergah ve nesne takibi için geliştirilen MATLAB/Simulink modellerine aktarılan veriler ile dört rotorlu hava aracının denetimi sağlanmaktadır. DRİHA denetiminde PID denetleyici ve PID denetleyicinin kazançlarını ayarlamada bir bulanık mantık denetleyicisi kullanılmaktadır. Önerilen kontrol yöntemi ile klasik PID denetim yönteminin karşılaştırıldığı kapalı ortamda yapılan güzergah takibi uygulamaları neticesinde, önerilen yöntem daha az hatayla referans güzergahı takip etmektedir. Açık  
ortamda yapılan güzergah takibinde aracın uygun hava koşullarında otonom olarak uçuş yapabilmesi için hava metreli zeki yer istasyonundan yararlanılmaktadır. Sistem hava koşullarına bağlı otonom uçuş gerçekleştirilebilmektedir. Ayrıca hareketli bir nesnenin renk tabanlı görüntü işlemeyle takibi yapılabilmektedir. Önerilen kontrol yönteminin hava aracının denetiminde gerçek zamanlı olarak kullanılması ve hava koşulu bilgisinin otonom uçuş sürecinin içerisine dahil edilmesi, bu çalışmanın özgünlüğüdür.

Abstract:
In this thesis, real-time autonomous tracking of a reference trajectory and an object by a quadrotor unmanned aerial vehicle (QUAV) is performed by using self-tuning fuzzy PID controller. AR.Drone, a quadrotor aerial vehicle, is used in the study equipped with wireless communication, camera and sensors required for the flight. Wireless communication is established between the QUAV (server) and the computer (client) which enables a bidirectional data transmission. QUAV is controlled by the data transferred to MATLAB/Simulink models developed for trajectory and object tracking. QUAV is controlled by PID, and the gains of the PID controller is tuned by a fuzzy logic controller. Closed environment tests of trajectory tracking showed that the proposed method tracts the reference trajectory with less error compared to the classical PID controlled method. In trajectory tracking tests performed in open environment, the air metered intelligent earth station is used to allow the vehicle to autonomously fly in favorable weather conditions. Depending on the weather conditions, system is able to perform autonomous flight. Besides, color based image  
processing is used for tracking a moving object. The originality of this work is that the proposed control method is used real-time in the control of the air vehicle and the weather condition data is included to the flight process.