FBE- Sistem Dinamiği ve Kontrol Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/93

Gözat

Başlık ile FBE- Sistem Dinamiği ve Kontrol Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    14 Serbestlik Dereceli İki Ayaklı Bir Robotun Dinamik Yürüme Hareketinin Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008-07-29) Yapıcı, Kazım Oytun ; Bayraktaroğlu, Y. Zeki Yağız ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu tezde iki ayaklı bir robotun dinamik yürüme hareketinin kontrolü üzerine yapılmış araştırmaların sonucunda elde edilen bilgilerin teorik uygulaması gerçekleştirilmiştir. ADAMS yazılımı kullanılarak 14 serbestlik dereceli robot mekanizmasının fiziksel modeli elde edilmiştir. MATLAB yazılımı kullanılarakta kontrolcüler tasarlanmıştır. Robot ileri-geri dinamik yürüme, merdiven çıkma-inme, yürürken dinamik dönme, yan yan yürüme hareketlerini yapabilmektedir. Adım boyları ve periyodları istenildiği gibi değiştirilerek esnek yürüme hareketleri sağlanabilmektedir. Tasarlanan kontrolcüler kinematik ve dinamik parametrelerdeki değişimlere göre adapte edilebilmektedir. Bu çalışmada uygulanan metodların dışında literatürde mevcut diğer metodların bazılarının uygulama sonuçları gösterilmiş bazılarana da referanslar verilmiştir.
  • Öge
    Ac Motorlarda Gözlemleyici İle Vektör Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-06-29) Okta, Abdurrahman Said ; Özsoy, Can ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalısmada, asenkron motor kontrol yöntemlerinden dogrudan vektör kontrol ve dogrudan moment kontrol yöntemleri incelenmistir. Bu yöntemler yardımıyla sensörsüz asenkron motor kontrolü üzerine bir çalısma yapılmıstır. Ayrıca sensörsüz hız ve akı kestrimi için motor kontrolünde kullanılan gözlemleyicilerden en yaygın kullanılanları hakkında bilgi verilmistir. Daha sonra her iki motor kontrol yönteminin gözlemleyiciler yardımıyla hız ve akı kestirimini nasıl yaptıgı gösterilmistir. Dogrudan vektör kontrol yönteminde hız adaptif akı gözlemleyicisi, dogrudan moment kontrolde ise genisletilmis kalman filtresi kullanılmıstır. Her iki kombinasyon için Matlab simulink ortamında simulasyonlar yapılmıstır. Bulunan degerlerde rotor hızı ve referans hız arasındaki kontrol hatası ve gözlemleyici hız kestrim hataları karsılastırılmıstır. Bu karsılastırma sonucu dogrudan vektör kontrol yönteminde kontrol hatasının dogrudan moment kontrol yöntemine göre daha az oldugu saptanmıstır.
  • Öge
    Adaptif Seyir Sistemleri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Kural, Emre ; Güvenç, Bilin Aksun ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Adaptif Seyir Sistemleri, araç hızını, hedef araca göre belirli bir mesafeden ayarlayan sistemlerdir. Sürücü sadece direksiyon ile ilgilenirken, aracın boylamsal kontrolü, otomatik olarak sistem tarafından gerçekleştirilmektedir. Kısaca bu tezin konusu, aracın hızını sabit bir değer etrafında kontrol eden, Hız Sabitleyici Sistemler’in, otoyol hızlarında çalışmakta olan Adaptif Seyir Sistemleri’nin ve son olarak da, şehiriçi trafik koşullarında ve düşük hızlarda çalışan Dur-Kalk Sistemleri’nin tasarımını içerir. Bu tezde, Adaptif Seyir Sistemleri için kontrolcü tasarımı, tasarlanan kontrolcü performansının gerçek bir araç modeli üzerinde denenmesi ve sonuçların simülasyonlar ile ortaya koyulmasını içerir. Son olarak da, tasarlanan kontrol yapısı ve araç modelleri, gerçek zamanlı olarak çalışan ve her biri farklı araçları kontrol eden iki kullanıcı girişli ITU-MEKAR simülatörü üzerine yerleştirilmiştir.
  • Öge
    Ağır taşıtlarda devrilme dinamiğinin en iyilenmesi ve kontrol sistemi tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-05-29) Sert, Emre ; Boyraz, Pınar ; 503091620 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Yapılan araştırmalar hem Avrupa hem de Türkiye'de kazaların çoğunlukla devrilme kaynaklı olduğunu ve çoğu kazanında ölümle sonuçlandığını göstermiştir. Bu nedenle aracın devrilme eşiği sınırının iyileştirilmesi gerekmektedir ve bu nedenle devrilme önleyici sistemler incelenmesi gereken en önemli aktif araç güvenliği sistemlerinden biridir. Yapılan çalışmada, 7 m'lik otobüs ağır taşıtlar için örnek alınarak Adams/Car programında sanal modeli oluşturulmuştur. Sanal modelin doğrulanması amacıyla fiziksel araçta SAE standardı olan J2180 statik devrilme masası testi yapılmıştır. Devrilme masası testinin araç devrilme anına kadar devam ettirilememesinden dolayı Adams/Car programı kullanılarak doğrulanmış araç modeli ile devrilme masası testi yapılmıştır. Üç farklı ön viraj demiri ve 2 farklı ön yaprak yay kullanılarak devrilme dinamiği hassasiyet analizi çalışmaları yapılmıştır. Sonuç olarak, bu analiz yardımıyla devrilme açısı eşik değerini azaltan en iyi ön yaprak yay ve ön viraj demiri analiz sonucuna göre seçilmiştir. Doğrulanan Adams/Car modeli ile süspansiyon dönme merkezi yüksekliği ile süspansiyonun dönme sertliği değerinin artırılması için arka süspansiyonda bulunan 5 farklı geometrik ölçü eniyileme parametreleri olarak seçilmiştir. Aracın tümsekten geçirildiği durumu benzetim yapmak için silindir üzerine yerleştirilen arka süspansiyondaki sağ tekerlek 30 mm kaldırılmıştır ve ölçülen devrilme açısı sistem çıktısı olarak da seçilmiştir. Eniyileme yöntemi olarak da istatistik Taguchi metodu kullanılmıştır. Süspansiyonun eniyilemesi sonucunda bulunan geometrik ölçüler tezin içeriğinde paylaşılmıştır. Aracın dinamik devrilme modelinin elde edilebilmesi için dört izli taşıt modeli ve Pacejka lastik matematik modelleri oluşturulmuştur. Ek olarak devrilme ve yalpa dinamiği matematik modelleri oluşturularak Matlab/Simulink programında alt sistemlerin birleştirilmesi ile tam araç modeli oluşturulmuştur. Yalpa ve devrilme açısı ile devrilme değişim oranı ölçümleri Simulink modelinde çıktı olarak verilmektedir. Simulink modelinde direksiyon açısı sistem girişi olduğundan sistemin fiziksel sınırlarını incelemek amacıyla aracın devrilmesine neden olacak şekilde direksiyon açısı ve araç hızı belirlenmiştir ve SAE J 2181 standardın da tanımlandığı gibi J-Turn manevrası yaptırılmıştır. Sonrasında devrilme eşiği sınırının azaltılması amacıyla kontrol sistemi tasarımı yapılmış ve sistem durum-uzay matrisi formatına dönüştürülmüştür. Dinamik Yük Transfer Oranı (DYTO) sistem çıktısı olarak seçilmiş ve aracın devrilme sınırını kontrol altına almak amacıyla doğrusal kuadratik regülatör tasarımı yapılmıştır. J-Turn manevrası sonucunda aracın dinamik yük transfer oranının eşik değer olan birden daha büyük olduğu gözlemlenmiştir. Ancak kontrol sistemi tasarımı ve uygulanması ile bu değerin "0.85" seviyelerine çekildiği ve devrilme sınırının kontrol altına alındığı sonucuna varılmıştır.
  • Öge
    Aktif Direksiyon Sistemi İle Yol Taşıtı Kararlılığının Korunması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Ersolmaz, Şeref Server ; Güvenç, Levent ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu tez bir yol taşıtı için elektrik motoru destekli direksiyon sistemi ve savrulma dinamiği kontrolcüsü geliştirme çalışmasını içermektedir. Bu çalışma için bir aktif direksiyon sistemi geliştirilmiştir. Direksiyon ve taşıt dinamiği modelleri Matlab/Simulink ortamında kurulmuş ve sonuçları validasyonu tamamlanmış bir Adams/Chassis modeli ile karşılaştırılmıştır. Elektrik motoru destekli bir direksiyon sistemi için güç takviye eğrisi tabanlı bir kontrolcü, aracın yanal dinamiğinin kontrolü için ise model regülatör kontrolcü yapısı geliştirilmiştir. Her iki kontrolcünün performansları simülasyon sonuçları ile değerlendirilmiştir. Direksiyon sistemi kontrolcülerinin güvenli bir şekilde geliştirilebilmeleri ve test edilebilmeleri için bir aktif direksiyon test düzeneği kurulmuştur. Sanal ortamda kurulan modellerin ve donanım içeren test düzeneği üzerinde gerçekleştirilen testlerin sonuçları detaylı olarak incelenmiştir.
  • Öge
    Asenkron Motorda Genişletilmiş Kalman Filtresi İle Sensörsüz Doğrudan Moment Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008-11-13) Yumuşak, Serhat ; Özsoy, Can ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Gelişen teknoloji asenkron motorların yüksek başarımlı kontrolünü mümkün kılmıştır. Buna yönelik ilk olarak Vektör kontrolü daha sonraki yıllarda ise Doğrudan Moment kontrolü yöntemi ileri sürülmüştür. Kontrolörler yerine histerisiz karşılaştırıcıların kullanılması, koordinat dönüşümü olmadan optimum anahtarlama tablosu ile evirici durumlarının doğrudan seçilmesi Doğrudan Moment kontrolünün avantajlarıdır. Hız sensörü maliyet, dayanıklılık ve hacimsel olarak fazla yer kaplaması nedeniyle istenmeyen bir bileşendir. Benzer olumsuzluklar akı ölçümünde kullanılan akı sensörleri için de geçerlidir. Bu olumsuzlukların Genişletiliş Kalman filtresi ile aşılması düşüncesi bu tezin konusu olmuştur. Bu çalışmada, yazılan üç farklı Kalman filtreleme algoritması ile asenkron motorun sensörsüz Doğrudan Moment kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bunlardan ilki hızın parametre olduğu algoritmadır. Burada hız sistem parametresi gibi düşünülmüş ve motor modeli bu şekilde düzenlenmiştir. Hızın durum değişkeni olduğu ikinci algoritmada ise yük momenti sistem parametresi olarak modele eklenmiş ve Genişletilmiş Kalman filtresi ile kestirilmiştir. Her iki algoritma da Matlab/Simulink ortamında test edilerek başarımları karşılaştırılmıştır. Üçüncü algoritmada ise gerçek sistemde, dış etkenlerle değişiklik gösteren stator direncinin kestirilmesi amaçlanmıştır. Böylece kontrol sisteminin stator direncinde meydana gelen değişimlerden etkilenmesi önlenmiş olur.
  • Öge
    Boru Kaynak Makinesi Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-11-02) Çan, Ali Utku ; Ertuğrul, Şeniz ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Kaynak günümüzde birleştirme sistemleri içerisinde en sık kullanılanlardan bir tanesidir. Özellikle gemi sanayi, otomotiv sanayi, rafineri sektörü, boru imalat sanayi vb birçok sanayi kuruluşunda kullanılmaktadır. Rafineri sektöründe ham petrolün işlenerek LPG, yakıt gazı, benzin, motorin, jet yakıtı, fueloil ve asfalt gibi ürünlere dönüştürülmesi için yapılan tesislerde çok yoğun bir borulama işlemi vardır. Taşınan ürün petrol ve türevleri olduğu için boru birleşim noktalarında 100 % sızdırmazlık sağlanması gerekmektedir. Bunu sağlamanın en iyi yolu ise kaynaklı birleştirme yöntemlerini kullanmaktır. Rafineride de ağırlıklı olarak kök pasolarda TIG, kalanında ise örtülü elektrod yöntemi ile kaynak işlemleri yapılmaktadır. Kök pasoda TIG kaynak kullanma sebebi, bu kaynak yönteminin yavaş ve pahalı olmasına karşın en iyi kaynak kalitesini sağlamasıdır. Kök pasodan sonra daha ucuz ve hızlı bir yöntem olan örtülü elektrod kaynaklı birleştirme ile kaynak tamamlanmaktadır. Normalde bu iki işlemde uzman sertifikalı kaynakçılar tarafından yapılmaktadır. Tasarlanmak istenen sistemle, elle yapılan kök paso TIG kaynak işleminin otomasyon ile tam otomatik hale getirilmesi amaçlanmaktadır. Burada ilerleme hızı ile tel besleme hızı iki farklı servo mekanizma yardımıyla kontrol edilecektir. Bu şekilde tam otomatik hale getirilen işlemle daha iyi kaynak kalitesi elde edilmesi, sürdürülebilir kaynak kalitesi elde edilmesi, daha hızlı kaynak yapabilme, daha verimli kaynak yapabilme ve kaynak sırasında oluşan zararlı gazların insan sağlığına verdiği zararın düşürülmesi hedeflenmektedir.
  • Öge
    Çamaşır Makinasının Akıllı Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Gürses, Aylin ; Kuzucu, Ahmet ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada, çamaşır makinasının akıllı kontrollü için kullanılabilecek parametre ve değişkenler ve bunların ölçüm yöntemleri araştırılmıştır. Bu parametrelerden ana yıkama parametreleri olarak ana yıkama su sıcaklığı, çevrim sayısı, deterjan miktarı ve su miktarı belirlenmiş, parametrelerin belirlenebilmesi için sistemden ölçülmesi gereken değişkenler ise bulanıklık ve eşdeğer çamaşır miktarı olarak kararlaştırılmıştır. Durulama adımı için ise deterjan konsantrasyonu ve su sertliği durulama su miktarının belirleyen değişkenler olarak belirlenmiştir. Parametreler bu şekilde belirlendikten sonra bu parametreleri kullanarak akıllı kontrol (Bulanık Mantık ve Yapay Sinir Ağı)algoritmaları önerilmiş ve simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Çalışmanın sonunda ise akıllı kontrollü çamaşır makinası ile geleneksel çamaşır makinası kıyaslanmıştır. Kıyaslama, öncelikle yıkama süreleri bazında gerçekleştirilmiştir. Daha sonra ise enerji tüketimleri, su tüketimleri ve deterjan tüketimleri hesaplanarak yıkama maliyetleri karşılaştırılmış ve akıllı kontrollü çamaşır makinasının yıkama maliyetinin daha düşük olduğu görülmüştür.
  • Öge
    Çimento endüstrisinde harmanlama prosesinin sistem tanılaması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Gencer, Ali Suat ; Özsoy, Can ; 46143 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Bu çalışmada, bugünün teknolojisinde önemini enerji tasarrufu açısından rakamlarla ortaya koyan adaptif kontrol stratejilerine önayak olan sistem tanılama konusu ele alınmıştır. Sistem tanılama konusu tek basma oldukça geniş bir kavramdır. Konu kendi içerisinde değişik yöntemleri barındırmaktadır. Sistem tamlama konusunun farklı iki yöntemi olan en küçük kareler yöntemi ve enstrümantel değişkenler yöntemi, bu çalışmanın ana amacını teşkil etmişlerdir. Çalışma içerisinde bu iki yöntemin neler oldukları, formülasyonların nasıl elde edildikleri, karşılaştırmaları ve değişik özellikleri incelenmiştir. Bu incelemeler ve yorumlamalar Çanakkale Çimento A.Ş. den ve Nuh Çimento A.Ş. den elde edilen verilere uygulanarak ilgili çimento proseslerinin modellenmesinde kullanılmıştır. Bunlara ait bilgisayar programlan ve sonuç grafikleri yine bu çalışmada sunulmaktadır. Bu iki yöntem tek başlarına eldeki datalardan model oluşturmanın yanısıra ardışık algoritmaları kullanıldığında sürekli kontrol uygulanması gereken proseslerde, öz uyarlamak kontrol, kendinden uyarlaman kontrol gibi muhtelif adaptif kontrol stratejilerinin uygulanmalarına da imkan verirler. Yine bu çalışmada yukarıda adları geçen çimento endüstrisi ve bu alanda bilgisayar çahşamalan yardımı ile elde edilen kimyasal analizler ve bu analizlerin nasıl uygulandıktan hakkında da ayrıntılı bilgiler verilmektedir. Bütün bunların yanısıra yine bu çalışma kapsamında sistem tamlamada önemli bir yere sahip olan model geçerlileştirme konusu da incelenmektedir. Bu alanda yardımcı olan kriter ve testler hakkında formülasyonlar ve açıklamalar ilerideki bölümlerde yer almaktadır.
  • Öge
    Çimento Endüstrisindeki Harmanlama Prosesinin Değişik Tipte Yapay Sinir Ağları İle Tanılanması Ve Kıyaslanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Emre, Güven ; Özsoy, Can ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada, çimento endüstrisindeki harmanlama prosesini temsil etmek için değişik tipte Yapay Sinir Ağları(YSA) kullanılarak sistem tanılaması yapılmış ve bulunan sonuçları kıyaslama yoluyla genel sonuçlara gidilmesine çalışılmıştır. Stokastik faktörlerin etkili olduğu harmanlama prosesi; yüksek mamül, düşük mamül ve demir cevheri girişleri ile demir oksit ve/veya kireç modülü çıkışları için üç ayrı biçimde modellenmiştir. Tanılamada kullanılan Çok Katmanlı İleri Beslemeli(ÇKİB), Radyal Bazlı(RB) ve Yinelenen YSA’ların matematiksel kurguları ve sistem tanılama davranışları ayrıntılarıyla incelenmiştir. Her bir YSA için ikisi çok girişli-tek çıkışlı ve biri çok girişli-çok çıkışlı olmak üzere toplam 9 ayrı model kurulmuştur. Matlab® The Neural Network Toolbox® 4.0.1 kullanılarak elde edilen modeller test verileri için gerçeklenmiştir. Simülasyon sonuçlarından, modellerin demir cevheri çıkışı için başarılı, kireç modülü için ise başarısız olduğu sonucuna varılmış ve kireç modülü çıkışı için karşılaşılan başarısızlığın nedenleri araştırılmıştır. Farklı YSA tiplerinin, yeter sayıda denemeden sonra benzer sonuçlar verdiği ve hangisinin sistem tanılama için kullanılması gerektiğinin, modellenen prosese ve elde edilecek modelin uygulanacağı yapıya bağlı olduğu ortaya konmuştur.
  • Öge
    Çoğul Robotlarda Hareket Koordinasyonunun Kuaternionlar İle Kinematik Olarak Modellenmesi Ve Çözümü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008-11-19) Sağlamer, Erdem ; Temeltaş, Hakan ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışma kapsamında ilk olarak endüstriyel robotlar ve endüstriyel robotların birarada çalışmasına imkan veren teknikler anlatılmış ve örnekler verilmiştir. Bu tezin konusu olan endüstriyel robotların koordinasyonlu çalışmasının endüstriye getireceği avantajları incelenmiştir. İkinci olarak, kuaternion cebri anlatılmış, kuaternionlar ve dual kuaternionların robotik hesaplamalarda kullanılmasına imkan veren bağıntılar elde edilmiştir. Robotların kinematik hesaplarında vektör-kuaternion gösterimi benimsenmiş ve robot modeli buna göre oluşturulmuştur. Bu bağıntılar yardımıyla koordinasyonlu çalışan iki endüstriyel robotun ters ve düz kinematik bağıntıları elde edilmiştir. Koordinasyonlu hareketi sağlayacak, robotların arasındaki bağıntılar da yine aynı şekilde vektör-kuaternion gösterimi ile elde edilmiştir. Bütün bu hesaplamalar Matlab program kodları haline getirilmiştir ve Matlab/Simulink programında simülasyon yapılmıştır. Simülasyon, iki robotun ters ve düz kinematiğini hesaplayan bir bölüm ve bu hesap sonucu elde edilen eksen açı değerlerinin VRML ortamında hazırlanmış platforma aktaran bir bölümden oluşmaktadır.
  • Öge
    Çok Modlu Bir Mobil Robotun Kinematik Ve Dinamik Modellenmesi Ve Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008-11-19) Tunç, Birkan ; Temeltaş, Hakan ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada değişik ortamlarda çalışabilecek bir mobil robotun tasarlanması ve modellenmesi gerçekleştrilmiştir. Çalışma gereksinimlerini karşılayacak yenilikçi bir tasarım yapılmış ve bu tasarımın yapısal, kinematik ve dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizler enerji gereksinimlerini minimuma indirecek komponentlerin seçilmesine imkan vermiştir. Robotun prototipinin üretilmesi ve imalat esnasında mümkün olduğunca zorluklarla karşılaşmamak için ticari olarak hazır bulunan bileşenler seçilmiş, optimum ve modüler bir tasarım gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    Çok Yönlü Hareket Edebilen Mobil Robotta Denetleyici Tasarımı Ve Performans Kıyaslaması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016 -11-3) Tayfur, Doğukan Taha ; Kural, Ayhan ; 10129058 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu tez çalışmasında çok yönlü hareket edebilen dört tekerlekli mobil robotun tasarımı ve farklı tipteki denetleyicilerin dizayn edilmesi ve bunların sonuçlarının kıyaslanması hedeflenmiştir. Denetim algoritması oluşturmaktaki amaç, gerçek sistem üzerinde oluşabilecek üretim hataları, motorların stabil olmaması ve diğer dış etkenler dolayısıyla meydana gelen hataları kabul edilebilir düzeye indirmektir. Çünkü herhangi bir kontrol algoritması kullanmadan sistemin istenilen stabilitede hareket etmesi ve farklı yüklerin motorlara binmesi durumunda hızların istenilen düzeyde tutulması zor bir durumdur. Gerek dıştan gelen etkiler, gerekse içten kaynaklanan birtakım sebeplerden dolayı sisteme uygulanacak denetleyiciler seçilmiş olup, bunların sonuçları kıyaslanmıştır. Fakat denetleyici tasarlamadan önce sistemin matematik modelinin bilinmesi gerekmektedir. Bunun için sistemin ilk önce ileri ve ters kinematik denklemleri matris şeklinde çıkarılmıştır. Matematiksel modeli oluştururken sistemin hesaplamaları kolaylaştırmak amacıyla bazı kabuller yapılmıştır. Bunlara örnek olarak sistemin rijit olduğu varsayılmış, zemin ile tekerler arasında oluşan yuvarlanma direncinin tekerlerin kaymadan ilerlemesi varsayılmış, tekerlerin zemin ile sürekli temasta olduğu ve diğer sistem bileşenleri modellenirken lineer denklemler kullanılmıştır. Model de tekerlerde üretim hatalarının olmadığı göz önüne alınmıştır. Her tekerin açısı 45° olduğu ve sistem simetrik şekilde dizayn edildiği varsayılmıştır. Oluşturulan matematiksel model ile sistemin istenilen doğrultuda gitmesi için herbir tekerin birbirinden bağımsız olarak hangi hıza sahip olacağı bu model sayesinde hesaplanabilmektedir. İleri kinematik denklemleri sayesinde sistemin kartezyen kordinat üzerindeki hızları ve her bir motorun devir sayısı elde edilebilmektedir. Oluşturulmuş olan ters kinematik denklemleri sayesinde ise sistemin dışarıdan kaynaklanan bozucu etkenlere karşı sistemin istenilen doğrultuda hareket etmesini sağlamak için yeniden motor hızları hesaplanmasına imkan vermektedir. Matematiksel denklemleri elde edilen sistemin sonuçlarını almak için model simulasyon ortamına aktarılmıştır. Bu ortamda sistemin oluşturulan ters ve ileri kinematik denklemleri, dc motor modeli, denetleyici ve input output arasındaki sistemler arası dönüştürücü denklemler yer almaktadır. Oluşturulan model sayesinde simulasyonlar gerçekleştirilmiştir ve alınan sonuçlar neticesinde denetleyici için gerekli olan katsayılar belirlenmiştir. Kontrolcü performansını denetlemek amacıyla ise alınan bu veriler gerçek sistem üzerinde test edilmek amacıyla kullanılmıştır. Gerçek sistem ise dört adet dc motor, dört adet manyetik enkoder, iki adet dc motor sürücü kartı ve mikrodenetleyiciden oluşmaktadır. Sistemde kullanılmış olan dc motor 350 wattlık güce sahip ve bu motorlar 12v luk seri bağlanmış iki adet kuru tip akülerle beslenmektedir. Sistemin istenilen tork değerlerine ulaşması için redüktör kullanılmıştır. Kullanılan iki adet dc motor sürücü kartı kanal başına 30 amper çıkış verebilmektedir ve her kart iki adet motoru sürebilmektedir. Ayrıca kartı kullanmak için üretici firma C++ ve python2.x kütüphanelerini de vermektedir. İstenilen datalar bu kartlar üzerinden bilgisayara seri haberleşme ile aktarılabilmektedir. Kullanılan çokyönlü tekerler 12 adet dış dış tekere sahip olup bunların yanında tekerin hareketini kolaylaştırmak amacıyla da 24 adet küçük yarım tekerleklerde ilave edilmiştir. Amaç tekerlerin dönüşü esnasında süreklilik sağlamak. Montaj sonrası sistemin matematiksel modeli oluşturulması için gerekli ölçümler yapılmıştır. Bunlara örnek olarak dc motor modelinin belirlenmesi ve bu modelde kullanılacak olan parametrelerin saptanması gerekmektedir. Bunları belirlemek için sisteme giriş verilerek çıkışlar gözlenmiş ve Matlab/Simulink system identification toolbox sayesinde sistem belirlenmiş ve parametreler belirlenmiştir. Daha sonra elde edilen bu değerler ile sistem tekrardan doğrulanarak değelerin güvenilirliği ölçülmüştür. Daha sonra sistemin diğer bileşenlerine ait olan tekerleklerin birbirine olan uzaklıkları redüktör oranları, maksimum motor devirleri ve bunun gibi önemli diğer parametrelerin ölçümleri yapılarak matematiksel model oluşturulmuştur. Motor için elde edilen transfer fonksiyonları ve durum uzay modeli denetleyici tasarımında büyük rol oynamaktadır. Denetleyici olarak sisteme uygulanabilir denetleyicilerden lineer quadratic regulator ve model öngörülü kontrolcü kullanılmıştır. LQR denetleyici için sistemde durum geri besleme yapılmaktadır ve bu geri beslemeler için motorların transfer fonksiyonlarına ihtiyaç duyulmuştur. Bu tip denetleyicide optimal geri besleme katsayılarını bulmak için hali hazırda bulunan yöntemler kullanılmıştır ve ayrıca mükemmel sonuçlar için simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Geri besleme katsayıları belirlenirken Matlab’de bulunan fonksiyonlar yardımıyla bulunmuştur. Fakat Q matrisi ve R katsayısı denetleyiciyi tasarlayan kişi tarafından seçilmektedir. Bu katsayılar performansı etkileyen en önemli kriterlerdendir. Kullandığı yazılım ve donanım itibariyle MPC ileri düzey bir denetim yöntemi olarak sınıflanabilir. İleri denetim tekniği olması denetim sinyallerini oluştururken optimizasyon algoritması çalıştırarak ilgilenilen süreç çıkış sinyallerini tasarımcının arzu ettiği optimizasyon ölçütüne uygun olarak sağlayan yapıya sahip olmasındandır. MPC yönteminden daha önce analog kontrol yöntemleri ve nümerik optimizasyonlar kullanılarak kontrol sağlanmıştır. Bugünkü teknolojiye bakarak işlemci teknolojilerini göz önüne aldığımızda bu denetleyicinin başarılı olabilmesini mümkün kılmıştır. Lineer olmayan sistem modelleri için az sayıda MPC algoritması varlığına karşın, lineer sistem modelleri için geliştirilmiş olan hali hazırda çeşitli algoritmalar bulunmaktadır. Model öngörülü kontrolcü ideal çalışma için denetlenmek istenen sistemin kesin modeline gerek duyar; ancak sistem modelindeki belirsizlikler durumunda dahi uygun geri besleme konfigurasyonları kullanılarak MPC algoritması başarılı olarak çalıştırılabilir. Başlangıçtan itibaren T saniyelik süre boyunca arzu edilen süreç çıkış yörüngesini daha önceden kullanıcı tarafından hazırlanabilir. Diğer denetleyici olarak model öngörülü kontrol seçilmiştir bu denetleyicide ki amaç büyük sistemlerin sisteme giriş verilmeden önce kumanda sinyalinin tespit edilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Sistemi bir kapalı kutu olarak algılayıp bu sistem ile arka planda çalışan algoritma yardımıyla kullanıcı istekleri doğrultusunda sistem davranışı belirlenmiş olur. Sistem denetleyicisi adım cevabı veya darbe cevabı modeliyle belirlenebilir. Ayrıca Matlab/Simulinkte yer alan toolbox sayesinde denetleyici parametreleri ayarlanabilir. Bunlar kontrol ufku, saniyedeki hesaplama sayısı, tahmin edilen adım sayısı, sistem cevap süreleri gibi parametrelerdir. Bu denetleyiciler belirlenirken amaç motorun farklı senaryolar altında kullanıcı tarafından belirlenen doğrultudaki hızını sabit tutmasıdır. Fakat LQR denetleyicide geri besleme katsayıları sabit olduğundan belli her senaryo için adaptif olarak çalışamamaktadır. Bunun yanında MPC denetleyicide ise sistemin o anki davranışına göre ileride gerçekleşecek olan davranışı tahmin ettiğinden anlık verilerden yeni bir kumanda sinyali hesaplanır. Temelde kullandığı kontrol ufku ve tahmin ufku iterasyon sayılarından dolayı o andaki sistemin durumunu ölçüp gelecekte olabilecek durum hakkında bir kumanda sinyali üretilmektedir. Tahmin ufkunun fazla olması bir kaç adım sonra karşılaşabilecek durum hakkında daha stabil bir kestirim yapılabilmektedir. Ayrıca kumanda sinyallerinde oluşturulan kısıtlamalar sayesinde simulasyonlardan istenilen kumanda çıkışları ve sistem cevapları alınmıştır.
  • Öge
    Dairesel Kesitli Boru İçindeki Hava Akışının Çalkantı Modlarının Hidrodinamik Kararlılık Yaklaşımıyla İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Altıntaş, Atilla ; Özdemir, İ. Bedii ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada amaç, LES ve DNS yöntemleri kullanılarak yapılacak olan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) benzetimlerinde kullanılmak üzere, girişte akışın sahip olması gereken çalkantı değerlerini, hidrodinamik kararlılık yaklaşımını kullanarak yeter doğrulukta verebilmektir. Bu amaç doğrultusunda, bu çalışmada dairesel kesitli boru içindeki akışın çalkantı modları hidrodinamik kararlılık ile irdelenmiştir. Bu süreçte ilk aşama akışta geliştiği varsayılan küçük tedirginlikler için doğrusallaştırılmış Navier-Stokes denklemlerinin çıkarılmasıdır. Söz konusu momentum denklemleri paralel kestirim yöntemi kullanılarak çözülmüş ve kayma tabaka akışına ait Fourier modları bulunmuştur. Daha sonra bulunan bu modlar kullanılarak, zamana bağlı ve uzaydaki faz ilişkileri doğru belirlenmiş anlık hız değerleri ve bunlara ait istatiksel büyüklükler elde edilerek incelenmiştir.
  • Öge
    Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
    (Institute of Science And Technology, 2019-07-21) Güney, Mehmet Okan ; Altuğ, Erdinç ; 503161607 ; System Dynamics and Control ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Technological advancements in semiconductor industry creates many new possibilities that are unreachable previously. Autonomous multirotor unmanned aerial vehicles are the one of the most attracted topics among these possibilities. There are many products developed by global companies to the mass market and also many academic researches that aim to create new areas of usage by institutes and universities. The most up-to-date areas of usage are payload grasping and transportation with multirotor unmanned aerial vehicle. Payload grasping studies began with the simple grippers attached under the multirotors, therefore they need to be almost land to grasp target payload which is not an efficient way. To solve this problem industrial robotic manipulators integrated under the vehicles, but they are not designed for aerial vehicles so they become heavy loads for these vehicles and also provide limited usage on air. Thus, different research groups develop their own context specific lightweight robotic manipulator designs that has different degrees of freedom and end-effector. In addition, some groups designed novel manipulators like using serial chain that differs from the robotic ones that has undesired inertial issues. Load transportation with rotary aerial vehicles began with the helicopters that has cable suspended load under them. This is followed by multirotors that are carried cable suspended load. Research groups studied the dynamical effects of the cable suspended load on the multirotor detailly and propose several modelling and control methodologies to handle these effects and safely transport different loads. In this thesis, a novel grasping mechanism that consists of a DC motor driven spool which works as a winch and a 4 meters long cable suspended gripper on that winch to grasp and drop payload. Therefore, proposed mechanism eliminates negative sides of these two topics like undesired inertial issues of robotic manipulators and dynamical effects of cable suspended load is proposed. Also, it associates their positive sides like aerial grasping of manipulators and load transportation without landing. Designed mechanism will have tested on Hüma-3 rotary wing UAV. Design of the winch driven grasping mechanism begins with the selection of a gripper mechanism that is suitable for the proposed concept. Among the different gripper mechanism options rotary linkage gripper is selected due to its lightweight, relatively small size especially in height since many gripper mechanisms has variable height when operating, and also it is easy to manufacture and assembly. This is followed by the design of the winch spool that begins with the estimation of required inner and outer radii to wind 4-meter cable on a spool. Then, with respect to these radii required motor torque to rotate this spool when pulling and releasing the 4-meter cable suspended gripper is calculated to select suitable dc motor. In addition, since gripper that is pulled and released needs 3 wire cable which is the suspended cable to operate and these wires should be connected to a microcontroller and power, a slip ring is required to eliminate cable twisting problem when spool rotates. Lastly, by using these calculations and selections final winch spool is designed. After the design process is finalized and required electrical components to operate this system is determined, mathematical model or transfer function that takes voltage or duty cycle as input and gives rpm or degree for output of the motor and winch spool is obtained by analyzing the time response of the system for both speed and position. This analysis and the controller design process is done by using Legacy MATLAB and Simulink Support for Arduino Hardware package in MATLAB that provides the possibility of taking real-time like measurements and giving commands to an Arduino hardware from Simulink. When designing a controller for the obtained model, if only a position controller is used to control the length of released or pulled cable suspended gripper, it is observed that large oscillations occur on the cable. To eliminate this problem, releasing or pulling speed should have controlled too. Therefore, controller is designed and simulated to control both position and speed of the winch spool motor for pulling and releasing the gripper at desired amount of length. But, it is achieved that not by using a cascade control scheme instead using a switch-mode scheme which provides transition between speed and position control when it is necessary for a predefined offset. Simple PI and P controller are designed and simulated individually and respectively for speed and position control of winch spool motor and its gains are calculated by using algebraic pole placement method. Then, designed speed and position controllers are applied on the real system again by using the same Simulink package and results are almost same as the simulations individually. Proposed controllers are combined in switch-mode controller and by using a logic algorithm they are designed to operate alternately with respect to the switch state that is determined by comparing the error with predefined offset. This switch-mode controller again tested for real hardware by using same package and results are satisfactory. Finally, designed switch-mode controller is embedded an Arduino Nano, and mechanism with its controller is assembled under the UAV. Some test flights are performed and results again are very satisfactory. After the test flights, to design a controller that can control both quadrotor and the location of grasping mechanism, 8 DOF coupled dynamics of the system is modelled by using Euler-Lagrange method. Change in cable length gives system an extra degree of freedom, but since dynamics of the UAV does not affect dynamics of the grasping mechanism, it can be treated as an input for the 8DOF coupled dynamics. Also, previously obtained grasping mechanism model and its controller can be used individually like a trajectory generator to produce required cable length. After equations of motion are obtained for 𝑞⃗=[𝑥𝑞 𝑦𝑞 𝑧𝑞 𝜙 𝜃 𝜓 𝛼 𝛽]𝑇, controller design process begins with linearizing these equations around hovering condition. Proposed controller is a nonlinear nested loop controller that is designed from the second order error definition and dynamic model of the system. Architecture for position control developed from the second order error definition which contains control laws for quadrotor and gripper position in 3D space. After linearizing quadrotor equations of motion in hover condition, desired roll, pitch and thrust definitons are developed from the linearized translational dynamics of quadrotor and nonlinear effects from the cable suspended gripper. Designed controllers basically behaves like a PD controller that has second order feedforward term. Attitude control architecture again developed from both second order error definition and rotational dynamics of the quadrotor. Then, obtained control laws produce desired thrust, and moment values, but designed model requires desired angular velocities for actuators which are basicly DC brushless motors. Actuator dynamics are modeled as quadratic equation which has a thrust and drag coefficient. These coefficients are estimated experimentally. Also, inertia values on the principal axis for the quadrotor with cable suspended load system is obtained from the Solidworks drawings. After design process finish and controller gains are tuned, 3 test simulations are prepared for designed controller. Firstly, an initial 0.5 radian deflection is defined for gripper cable around the body x-axis, then, both for x-axis and y-axis at the same time. Designed controller succeed to eliminate oscillations within 7 seconds, and preserved quadrotor position and orientation within 8 seconds. Finally, a trajectory is generated to go [5,5,5,1(yaw)] by using minimum jerk trajectory method. Again, designed controller succeed to track generated trajectory and reached desired position within 6 seconds and also eliminate vibrations due to suspended gripper within 10 seconds. Finally, a variable gain position controller is implemented in position control of swing angles, because when cable length is changed system dynamics will changed drastically for constant gain controller. Controller gains for swing angles are defined as polynomials that are found by tuning gains in sample cable lengths and curve fitting for these lengths. Results become similar for same test conditions that are done before when an untuned cable length is selected.
  • Öge
    Devrilme Dinamiği Kararlılığı Ve Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Aykent, Barış ; Sönmez, Ümit ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu yüksek lisans tezinde devrilme dinamigi kararlılıgı ve kontrolü ele alınmıstır. Bu amaçla dört kollu süspansiyon mekanizması modellenerek, kinematik ve dinamik analizleri yapılmıstır. Ayrıca araçlarda kullanılan süspansiyon çesitleri tercih edilme yerine göre sınıflandırılmıs ve modellenip aralarında bir kıyaslama yapılmıstır. Tam binek aracı ve üç akslı bir tasıt (kamyon) devrilme, kafa vurma ve düsey hareket dinamiklerini kapsayan birer model olarak ele alınmıs ve PID kontrolü uygulandıgı zamanki sonuçları irdelenmistir. Devrilme, Savrulma/Yalpa modeli olarak da ele alınmıs ve önleyici sistem için hidrolik bir aktüatör tasarlanmıstır. Devrilme açısından test için J-dönüs ve Fishhook manevraları kullanılmıstır. TTR temelli bir devrilme kestirimcisi kullanılmıstır. Bu incelemeler sonucunda araç dinamiginin kontrolünün az da olsa iyi yönde etkisi oldugu saptanmıstır.
  • Öge
    Dinamik Matris Kontrol Ve Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmalarının Karşılaştırılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009-06-09) Ok, Savaş ; Özsoy, Can ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada, Model Öngörülü Kontrol’ün alt dallarından biri olan Dinamik Matris Kontrol ile bu alanda gelinen en son nokta olan Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol algoritmaları karşılaştırılmıştır. DMC endüstride en yaygın kullanılan algoritma olmasına karşın GPC, üzerinde akademik olarak en çok çalışılıp geliştirilen ve endüstride DMC’nin yerini alması muhtemel olan daha üstün bir algoritmadır. Bu nedenle bu iki algoritmanın karşılaştırılması yapılmıştır. Avantajları ve dezavantajları ortaya konmuştur. DMC ve GPC ile, tezin içeriğinde ayrıntıları verilen birbirinden farklı dinamiğe sahip modellerin MATLAB yardımıyla kontrolü gerçekleştirilmiştir. Kontrol sırasında, model belirsizliğin, bozucuların ve beyaz gürültünün etkisi göz önünde bulundurulmuştur. Elde edilen simülasyonların incelenmesi sonucunda, DMC ve GPC’nin, sistemlere etki eden bozuculara karşı duyarsız kaldığı görülmüştür. Yani bozucu etkisi yok edilebilmektedir. Ayrıca bu kontrolcülerin, minimum faz olmayan sistemleri, yanlış model dereceli sistemleri ve zaman ile değişen sistemleri kontrol etmede çok başarılı olduğu görülmüştür. GPC’nin DMC’ye karşı bir üstünlü olan; kararsız sistemleri kontrol edebildiği de görülmüştür.
  • Öge
    Dizel motorlarında çift kütleli volan kullanımı ve ilk çalıştırma gürültüsüne etkilerinin incelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Uslugil, Yasin ; Arslan, Hüseyin Ertuğrul ; 356024 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Teknolojinin gelişmesiyle birlikte uzun yıllardır kullanılan içten yanmalı motorlar da gelişmekte, son kullanıcının beklentileri de artmaktadır. Otomotiv sektörü de artan beklentilere cevap niteliğinde yeni teknolojiler sunmakta, sürücünün konforunu arttırmayı hedeflemektedir. Bu bağlamda araç içerisindeki ve dışındaki gürültü ve titreşim seviyelerinin minimize edilmesi otomotiv firmalarının önem verdiği bir konu haline gelmiştir. Bir otomobilin gürültü ve titreşimine etki eden parametreler arasında motor ve aktarma organları büyük yer tutar. Dört zamanlı içten yanmalı motorlarda, silindirlerde meydana gelen periyodik patlamalar sonucu krank milinde tork salınımları ve titreşim meydana gelir. Bu salınımlar, motorda üretilen gücün artışı, azalışı oranında değişiklik gösterir. Dizel motorlarında gerek yanma prosesinin farklılığı gerekse yüksek sıkıştırma oranlarının bir sonucu olarak bu titreşimler daha yüksek genliklere sahiptir. Krank milinde meydana gelen bu hız dalgalanmaları ve titreşimin diğer aktarma organlarına iletilmesi, sürüş konforunu azaltmanın yanında parça ömürlerini azaltacak, dayanımı daha yüksek malzemelere ihtiyaç duyulmasına neden olacaktır. Bu titreşim ve hız dalgalanmalarını belli bir seviyede tutabilmek amacıyla, kinetik enerjinin depolanması prensibiyle çalışan, ataleti yüksek silindirik bir parça olan volan kullanılmaktadır. Zorlayıcı emisyon şartları ve düşük yakıt tüketimine sahip otomobiller üretme ihtiyacı, üreticileri aynı gücü ve konforu sağlayacak daha düşük atalete sahip araçlar geliştirmeye itti. Ancak verim artışı gerekliliklerinin meydana getirdiği yüksek düzensizlik ve burulma titreşimleri, şanzıman dişlilerinde yüksek genlikli titreşimlere sebep olmaktaydı. Bu doğrultuda, şanzıman ve motor bağlantısını rijit bir yapıdan elastik yapıya dönüştüren çift kütleli volanlar geliştirilmiştir. Çift kütleli volanlar konvansiyonel volanlardan farklı olarak, sahip oldukları yaylar ile motor tarafındaki düzensizlikleri büyük oranda izole etmekte, motor hareket aktarma sisteminin burulma titreşimi doğal frekansını aracın ağırlıklı olarak çalıştığı motor hızlarının dışında tutmaktadır. Bu sayede çift kütleli volanlar daha yüksek verime sahip motorların üretimine olanak sağlamış, şanzıman kaynaklı takırtı(rattle) gürültülerini ve aracın rezonans frekansında çalıştığında ortaya çıkan gümbürdeme(boom) şikayetlerini ortadan kaldırmış, sürüş konforunu arttırmıştır. Ancak burulma titreşimi doğal frekansının rölanti altı motor hızlarına çekilmesi, motor sisteminde ilk çalıştırma hareketi esnasında doğal frekansa karşılık gelen hızlarda yüksek genlikli titreşimlere sebep olmaktadır. Özellikle yüksek motor düzensizliğine sahip dizel motorlarında sistemin doğal frekansının motorun göreceli olarak yüksek tork sağladığı bölgeye denk gelmesi sonucu meydana çıkan bu titreşimler, motora ilk hareketi sağlayan marş motoru pinyon dişlisi ve birincil volan dişlisinin birbirine vurmasına ve takırtı gürültüsüne neden olmaktadır. Bu tez kapsamında, bir dizel motorda çift kütleli volanların kullanım amacından bahsedilmiş, çift kütleli volanlarda önem arz eden tasarım parametreleri incelenerek farklı tasarım şekilleri paylaşılmıştır. Ardından bir dizel motorun dinamik modeli oluşturulmuş ve bu model verilerinden faydalanarak takırtı gürültüsüne sahip bir dizel motorun volan tasarımının değiştirilmesi sonucu takırtı gürültüsünün giderildiği deneysel çalışmaya yer verilmiştir.
  • Öge
    Bir Dizel Motorunun Performans Testi İçin İki Aşamalı İstatistiksel Motor Haritalama Modellerinin Geliştirilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-12-31) Esentürk, Emre ; Özsoy, Can ; Sistem Dinamiği ve Kontrol ; System Dynamics and Control
    Bu çalışmada, bir dizel motorunun kalibrasyonunda kullanılan motor haritalama modelinin iki aşamalı model yaklaşımı ile modellemesi yapılmıştır. Motor haritalama modelinin oluştulması amacıyla daha önce elde edilmiş ve standart bir deneysel dizayn ile tasarlanmış veri kümesi kullanılmıştır. Dizel motorun tork, egzost sıcaklığı, silindir içindeki en yüksek basınç, azot-oksit emisyonları, değişken geometrili turbo hızı, egzost gazı yakıt fazlalık oranı, silindir içindeki artık gaz oranı çıkışları modellenmiştir. Lokal modelin girişi olarak püskürtme avansı, global modelin girişleri ise motor hızı, yakıt basınç ve miktarı, değişken geometrili türbin kanat konumu ve egzost gazı geri dönüşüm oranı valfi konumu olarak belirlenmiş ve iki farklı lokal model için ihtiyaç duyulan çıkışların istatistiksel modeli elde edilerek hangi sonuç modelin, daha yüksek öngörüsel güce sahip olduğu belirlenmiştir. Yeni metod, bu çalışmada basit bir model kullanılmış olmasına rağmen, çok iyi öngörüler sağlamıştır. Model seçimi, model doğruluğu ve hata bulma gibi alanların kolay bir şekilde yorumlanabilir olduğunu göstermiştir. Böylece ampirik modellemenin verinin hiyerarşik yapısına daha uygun olduğu da belirlenmiştir.
  • Öge
    Dört kanatlı mikro hava aracı tasarımı ve kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) İşbitirici, Abdurrahman ; Altuğ, Erdinç ; 421220 ; Sistem Dinamiği ve Kontrol
    Mikro hava araçları sabit kanatlı, döner kanatlı ve kanat çırparak uçan araçlar olmak üzere genel olarak üç başlıkta incelenebilir. Aracın boyutları küçüldükçe kanat yapısına bağlı olarak Reynolds sayısı azalmaktadır. Böylece sabit kanatlı ve döner kanatlı mikro hava araçlarının aerodinamik verimliliği azalmaktadır. Kuşların ve böceklerin dinamik yapısı, manevra kabiliyeti, sürati ve çevikliği kanat çırparak uçan mikro hava araçları üzerine yapılan araştırmaların her geçen gün artmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada, manevra kabiliyetinin daha iyi olması ve quadcopter hareketine benzer hareket etmesi sebebiyle kanat çırparak uçan dört kanatlı mikro hava aracı tasarlanmaya çalışılmıştır. Her kanat için ayrı tahrik elemanı kullanılmıştır. Eyleyici olarak dc servomotor kullanılmasına karar verilmiştir. Kanat mekanizması olarak dört çubuk mekanizması tercih edilmiştir. Dört çubuk mekanizmasının tercih edilmesinin sebebi bu işlev için gereken aktarma oranının sağlanabileceği bir mekanizma olmasıdır. Ayrıca, dört çubuk mekanizmasının diğer mekanizmalara göre üretiminin kolay olması ve sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybının daha az olması bu mekanizmanın seçiminde önemli rol oynamıştır. Bunun dışında, dört çubuk mekanizmasının ağırlığının daha hafif olacağı düşünülmüştür. Motorun dönme hareketinden kanat çırpma hareketi elde etmek için kol sarkaç mekanizması kullanılmıştır. Kanat çırpma aralığı ölü konum sentezi yapılarak belirlenmiştir. Salınım açısıyla kanadın kaldırma kuvveti doğru orantılı olduğundan salınım açısı mümkün olduğunca yüksek seçilmeye çalışılmıştır. Kanadın yukarıdan aşağıya hareketi ile aşağıdan yukarıya hareketinin süresi eşit tutulmaya çalışılmıştır. Mekanizmadaki uzuv boyutlarının birbirine oranı bağlama açısı optimizasyonu yapılarak hesaplanmıştır. Optimizasyonda kol sarkaç mekanizmasının salınım açısı ve krankın açık ölü konumdan kapalı ölü konuma geçtiği açı verilerek bağlama açısının doksan dereceye göre sapmasının minimum olması için gereken uzuv boyutları bulunmuştur. Hesaplamada biyelin uzunluğunun krankın uzunluğuna oranı değişken olarak tutulmuş ve krank, biyel ve sarkaç uzunlukları sabit uzva bağlı olarak bulunmuştur. Kanat uzunluğu belirlendikten sonra sabit uzvun uzunluğuna karar verilmiş böylece krank, biyel ve sarkaç uzunlukları hesaplanmıştır. Krank açısı verilerek konum analizi yapılmıştır. Daha sonra krank açısal hızı verilerek hız analizi yapılmıştır. İvme analizi için gerekli denklemler elde edilmiş ve krank açısal ivmesi verilerek ivme analizi yapılmıştır. Uzuvların ağırlık merkezlerinin ivmeleri, atalet kuvvetleri ve momentleri hesaplandıktan sonra dinamik kuvvet analizi yapılmıştır. Böylece kanadın kaldırma kuvvetiyle ihtiyaç duyulan tork arasındaki ilişki bulunmuştur. İhtiyaç duyulan tork değeri açıya bağlı olarak değiştiğinden, krankın bir tur dönüşü için tork değeri hesaplanmıştır. Böylece belirlenen kaldırma kuvveti için ihtiyaç duyulan maksimum tork değeri elde edilmiştir. Bu tork değerini elde edebilecek tahrik elemanı olarak uygun motor ve redüktör seçimi yapılmaya çalışılmıştır. Mikro hava aracının havalanması için gerekli olan torku sağlayabilecek uygun motor bulunamamıştır. Oldukça hafif ve güçlü bir motor seçilerek bir deney düzeneği üzerinde gerekli testlerin yapılmasına karar verilmiştir. Farklı malzemeler kullanılarak kanat mekanizması üretilmiştir. Mekanizmanın delrinden üretilmesine karar verilmiştir. Gövde üretiminde ise delrin ve kestamit kullanılmıştır. Üretim aşamasında kanat uzunluğu değiştirilmeden mekanizmanın uzuv boyutları küçültülerek aracın ağırlığı azaltılmaya çalışılmıştır. Ayrıca gövde kısmı mümkün olduğunca boşluklu yapıda üretilmiştir. Farklı malzemeler kullanılarak kanat tasarımı yapılmıştır. Kanat kısmında karbon fiber çubukla desteklenmiş naylon kullanılmasına karar verilmiştir. Mikro hava aracının kontrolü için uçuş kontrol ünitesi kullanılmıştır. Motor direk akımla sürülemeyeceğinden motor ile mikrodenetleyici arasındaki bağlantıyı sağlaması için hız kontrol ünitesi kullanılmıştır. Batarya veya güç kaynağı kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Kanatların birbirinden bağımsız hareketi incelenmiştir. Hava aracının matematiksel modeli elde edilmiştir. Sistem bilgisayar programında modellenerek simulasyonu yapılmıştır. PID kontrolcü kullanılarak kapalı çevrim kontrol yapılmıştır. Simulasyonda gaz kelebeği, yalpalama açısı, yunuslama açısı ve yönelme açısı kontrol edilmiştir. Hava haracının hareketi, aracın üç eksende dönmesine izin veren deney düzeneğinde test edilmiştir.