Helikopter dinamiğinin modellenmesi, simulasyonu ve kontrolü
Modeling, simulation and control of helicopter dynamics
Yazar: İBRAHİM GÖKHAN GÖKÇELİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YAKUP SABRİ ÖZKAZANÇ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Benzetim = Simulation ; Modelleme = Modelling

Özet:
Helikopterler, düşük hızlarda iniş kalkış yapabilen ve havada askıda durabilme yeteneğine sahip hava araçlarıdır. Bu tezin amacı, helikopterin matematiksel dinamik modelini oluşturarak, uçuş kontrol sistemi ile helikopterin kararlı bir yapıda kontrol edilebildiğini göstermektir. Helikopter kumanda birimleri ile helikopter üzerinde kuvvet ve tork yaratılarak, helikopterin 6 serbestlik dereceli hareket yeteneğine sahip olabilmesi için gerekli tüm matematiksel denklemler türetilmiş ve MATLAB/SIMULINK arayüzü ile dinamik modeller oluşturularak helikopterin genel bir modeli geliştirilmiştir.Helikopterler yapısı gereği kararsız hava araçlarıdır. Pilota yardımcı olacak uçuş kontrol sistemleri olmadan helikopterin kararlı bir yapıda uçması çok zordur. Otomatik uçuş kontrol sistemleri, helikopterin açısal hız ve ivme değerlerinin kararlı bir yapıya ulaşmasını ve helikopterin istenilen hız, irtifa ve yönelim değerlerini yakalayabilmesini sağlamaktadır.Bu tezde öncelikle, helikoptere verilen farklı kumanda komutlarıyla, geliştirilen yöntemlerin ve modelin işlevselliği incelenmiş ve genel helikopter modelinin doğrulaması yapılmıştır. Ardından kontrolcü eklenerek, tüm modeller tek bir simulasyonda birleştirilmiş ve helikopter uçuşu incelenmiştir. Helikopter simulasyonuyla kontrolcüsüz ve kontrolcülü uçuş testleri yapılmış, geliştirilen helikopter dinamik modelinin ve uygulanan kontrol tekniğinin helikopter kontrolü için uygun yapıda olduğu ilgili simulasyonlarla gösterilmiştir. Kontrolcü eklenerek hazırlanan helikopter modelinin çıktıları, bir arayüz oluşturularak FLIGHTGEAR Simulator programına aktarılmıştır. Helikopterin 6 serbestlik dereceli hareketleri, FLIGHTGEAR Simulator programı yardımıyla görsel olarak da doğrulanmıştır.

Abstract:
Helicopters are the air vehicles which have the ability to hover, descent and ascent at low speed. The aim of this thesis, is to show that helicopter can be controlled with flight control system by composing mathematical dynamic model of the helicopter. For creating force and torque with helicopter's flight controls, having six degrees of freedom movement, the whole necessary mathematical equations are derived and determined.Due to their structure, helicopters are unstable air vehicles. It' s too difficult for the helicopter to fly stably without the flight control systems. Automatic flight control systems provide helicopter's angular velocity and acceleration values to reach a stable condition, and also automatic flight control systems provide the helicopter to fly with the desired speed, altitude and attitude values.In this thesis, firstly, with different flight control commands, the functionalities of the developed methods and models are analysed and the verification of general helicopter model is done. After inserting controller, all models are combined in a unique simulation and the flight of helicopter is examined. By using this model, flight simulations are done with and without controller. The situation of the enhanced helicopter dynamic model and the applied control technique is shown as suitable in the related simulations for the control of helicopter. The outputs of the helicopter model which is prepared by adding a controller, by forming an interface, is transferred into FLIGHTGEAR simulator programme. Helicopter's six degrees of freedom movement is validated with the simulator programme visually.