Airbus 320 tipi yolcu uçağının iniş modelinin elde edilmesi ve gerçek senaryolarla iniş denetleyicileri tasarımı
Obtaining airbus 320 aircraft's landing model and controller design with real-world scenarios
Yazar: ELİF PINAR HACIBEYOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET EMİN KUZUCUOĞLU ; PROF. DR. ELBRUS JAFAROV
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı / Bilim Tarihi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Kontrol sistemleri teorisi, en basit ifadeyle, uygulanan referans giriş ile istenilen çıkışın
elde edilmesi problemlerinin çözümü temeline dayanır. Doğal olarak da, sistem
değişkenleri bu süreçte büyük rol oynar. Uçuş kontrolünde, değişken sayısının çokluğu ve
öngörülemeyen durumlar tasarımı zorlaştırır. Özellikle gerçek dünya senaryoları üzerinde
yapılan çalışmalar hem akademik çevre hem de AR-GE departmanları için büyük önem
taşır. Uçuş kontrolü, hayati önemi ve sistem karmaşıklığı nedenleriyle üzerinde detaylı
düşünülmesi gereken problemlerdendir; güvenli, verimli ve uygulanabilir olması istenir. Bu
tez çalışmasında, öncelikle yolcu uçakları için doğrusal olmayan uzunlamasına hareket
denklemleri tanımlanmış, ardından Küçük Bozuntular Yaklaşımı ile doğrusallaştırılması
yapılmıştır. Benzetimlerde kullanmak üzere, elde edilmiş olan bu matematiksel model ve
Airbus 320 tipi jet motorlu yolcu uçaklarının yapısal özellikleri ile kesin sistem
oluşturulmuştur. Sonraki aşamada, yolcu uçağın iniş safhasındaki davranışını kontrol
edebilmek amacı ile İkinci Dereceden Doğrusal Düzenleyici (Linear Quadratic Regulator
(LQR)) tasarımı yapılmıştır. Bu adımda uçağın doğrusal hızının, yunuslama açısının ve atak
açısının istenilen değerlere ulaşması sağlanmıştır. Kabul edilebilir sonuçlar elde edildikten
sonra, rüzgar yönü ve rüzgar hızındaki ani değişiminin sistem üzerindeki etkilerini
görebilmek için anlık ve sürekli gürültüler benzetimlere dahil edilmiştir. Hem klasik PID
hem de LQR denetleyiciler ile arzu edilen sonuçların elde edilmesi mümkün kılınmıştır.
Benzetim sonuçları, denetleyiciler sayesinde gürültü etkilerinin zayıflatıldığını göstermiştir.

Abstract:
Control system theory is simply based on obtaining desired output depending on reference
input. Inherently, system parameters have a huge role in this process. In flight control
problems, number of variables and unpredictable situations make it difficult to design.
Especially, studies on real-world scenarios are significant for both academia and R & D
departments. The flight control problems must be considered in detail because of the vital
importance and complexity of the system. Safety, efficiency and applicability should
always be well advised. In this thesis, firstly general nonlinear longitudinal motion
equations for an aircraft are presented, then a linearized model is obtained by Small
Perturbation Approach. With this mathematical model and structural features of Airbus 320,
a precise plant model is obtained. A Linear Quadratic Regulator (LQR) is designed to
achieve desired glide behavior during the landing phase. In this step, linear velocity, pitch
angle and attack angle are achieved desirable values. After acceptable results, instant noise
and perpetual noise are used to simulate the effects of risk factors such as wind shear, wind
gust etc. To ensure the desired output, both LQR and PID controllers are designed and
successful results are obtained. The simulation results demonstrate that the proposed
controllers can effectively attenuate the noise effects.