İnsansız Savaş Uçakları İçin Agresif Manevra Planlama Ve Kontrol Sistemlerinin Geliştirilmesi

Abstract

Bu tez agresif manevra yapabilme kapasitesine sahip İnsansız Savaş Uçakları (İSU) için referans manevraların oluşturulması ve kontrol edilmesi problemini ele almaktadır. Bu amaçla karışık manevraların daha küçük manevra parçalarına ve bu parçalara ait manevra parametrelerine ayrıştırıldığı bir haraket dili geliştirilmiştir. Bu sistemin başlıca avantajı uçağın dinamik zarfı içinde referans manevra yaratma ve kontrol probleminin karmaşık manevranın bütünü yerine, her bir ayrıştırılmış manevra parçası içerisinde ele alıyor olmasıdır. Böylece sistem, uçak dinamiklerini Hibrid Dinamik bir Sistem olarak ele alınmasını sağlamaktadır ve problemin boyutunu düşürmektedir. Referans manevra profillerinin oluşturulması için manevra parçaları arasındaki geçiş kuralları ve çeviklik ölçütlerini göz önüne alan bir algortima geliştirilmiştir. Alçak seviye geribeslemeli kontrolcü tasarımı için ise her bir manevra parçası ayrı bir problem olarak ele alınmış ve her biri için Yüksek Dereceden Kayma Kipli Kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Elde edilen sistem agresif savaş manevraları üzerinden test edilmiştir.

This thesis studies the problem of generation and control of maneuver profiles for Unmanned Combat Air Vehicles (UCAV) with aggressive maneuvering capability. A motion description framework is developed, where complex maneuvers are decomposed into series of sub-maneuvers (modes) and associated parameters. Main advantage of framework is allowance of the feasibility and control problems to be treated for each sub-maneuver individually instead of whole maneuver, thus reducing the complexity of the problem which can also be modelled in the language of Hybrid Dynamical Systems. For maneuver generation, agility metrics and mode compability relationships are used to create a feasible maneuver generation algorithm. For low level controls, each mode is assigned a Higher Order Sliding Mode Controller, where whole maneuver is controlled via switching between modes and controllers. Overall generation and control algorithms are tested on agile combat maneuver examples.