YÜKSEK LİSANS TEZİİsim Soyisim

TEZ BAŞLIĞI BURAYA YAZILACAKDEVAMI İKİNCİ SATIRDA

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Anabilim Dalı : Anabilim Dalı Adı

Programı : Program Adi

AY YIL

AY YIL

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİİsim Soyisim (Öğrenci no)

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih :Gün Ay YılTezin Savunulduğu Tarih :Gün Ay Yıl

Tez Danışmanı :Prof. Dr. İsim Soyisim (İTÜ)Diğer Jüri Üyeleri :Prof. Dr. İsim Soyisim (İTÜ)Prof. Dr. İsim Soyisim (İÜ)

TEZ BAŞLIĞI BURAYA YAZILACAKDEVAMI İKİNCİ SATIRDA

ÖNSÖZ

Teşekkürler. Katkı sağlayanlara yardım edenlere emeği geçenlere. Sadece bu kısım 1. tekil şahısla yazılabilir.

Ay Yıl İsim Soy isim

(X Mühendisi)

iii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖNSÖZ.......................................................................................................................iiiİÇİNDEKİLER...........................................................................................................vKISALTMALAR......................................................................................................viiÇİZELGE LİSTESİ..................................................................................................ixŞEKİL LİSTESİ........................................................................................................xiSEMBOL LİSTESİ.................................................................................................xiiiÖZET.........................................................................................................................xvSUMMARY.............................................................................................................xvii1. GİRİŞ.......................................................................................................................1

1.1 Giriş ve Çalışmanın Amacı.................................................................................11.2 Helikopterlerin Tarihi.........................................................................................11.3 İnsansız Hava Araçlarının Tarihi........................................................................2

2. HELİKOPTER MODELİ......................................................................................32.1 Eksenlerin Açıklanması......................................................................................3

2.1.1 Eksen takımları............................................................................................32.1.2 Gösterim sistemi..........................................................................................32.1.3 Eyleyiciler....................................................................................................4

2.2 Model ve Modelleme Yaklaşımı.........................................................................42.2.1 Katı cisim denklemleri bloğu.......................................................................4

3. BENZETİM MODELİ...........................................................................................73.1 Dinamik Modelin Doğrulaması..........................................................................7

3.1.1 Uzunlamasına basamak kontrol girişi..........................................................73.1.2 Yanlamasına basamak kontrol girişi............................................................73.1.3 Birim basamak cevabı..................................................................................7

4. KONTROLCÜ TASARIMI...................................................................................94.1 Kontrol Edilebilirlik............................................................................................94.2 Maliyet Fonksiyonu............................................................................................94.3 Senaryoların koşturulması..................................................................................9

4.3.1 Senaryo 1’in koşturulması...........................................................................94.3.2 Senaryo 2’nin koşturulması.........................................................................9

5. SONUÇLAR VE TARTIŞMA.............................................................................11KAYNAKLAR..........................................................................................................13EKLER......................................................................................................................15ÖZGEÇMİŞ................................................................................................................19

v

KISALTMALAR

AUV : Unmanned Air Vehicles

vii

ÇİZELGE LİSTESİ

Sayfa

Çizelge 2.1 : Hız ve Euler açılarının gösterim sistemi……………….……….…….18

ix

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa

Şekil 1.1 : Sikorsky VS-300 helikopteri.......................................................................3

xi

SEMBOL LİSTESİ

A, B, C, D : Sürekli sistemin durum, giriş, çıkış ve ileri besleme matrisi

xiii

TÜRKÇE TEZ BAŞLIĞI

ÖZET

En az 200 kelime. Olacak. 1-5 sayfa arasında olacak. Tezde uğraşılan problem, kullanılan yöntemler, temel çıktılar yazılacak. Bu kısmı tez tamamen bittikten sonra yazarsanız daha yararlı olur.

xv

ENGLISH THESIS TITLE

SUMMARY

Türkçe özetin çevirisi.

xvii

1. GİRİŞ

1.1 Giriş ve Çalışmanın Amacı

Geçtiğimiz on yıl içerisinde insansız hava araçlarıyla ilgili çalışmalar, teknolojinin ve

ihtiyacın artması ile birlikte ivme kazanmıştır (Castillo ve diğ., 2005). Kaynak

gösterimi için yazar soyadına referans vermenin daha yararlı olduğunu düşündüğüm

için bunu kullandım. İstenirse numaralı referans da verilebilir.

1.2 Helikopterlerin Tarihi

Sikorsky’nin 1939’da ürettiği VS-300 ilk klasik helikopterdir. Şekil 1.1’de görülen,

uzunlamasına ve yanlamasına kontrol edilebilen VS-3A00, askıda kalabiliyor, yan ve

geri de gidebiliyordu. Tez metni boyunca kullandığım yazı stili “GOVDE”dir.

Şekiller için “sam-Sekil”, şekil yazıları için “sam-Sekil yazısı” adlı stiller mevcuttur.

Tez boyunca yazı stillerini kullanmaya özen gösterin. Böylece değişiklikleri çok kısa

sürede yapabilirsiniz. Stiller nerede mi? Ekranda AA yazan yerde. Stiller oldukça

önemlidir. Çok iyi bilmenizi tavsiye ederim.

Şekil 1.1 : Sikorsky VS-300 helikopteri

1

1.3 İnsansız Hava Araçlarının Tarihi

İnsansız Hava Araçları (Unmanned Air Vehicles, UAV) kendi başına uçabilen veya

uzaktan kontrol edilebilen araçlar olarak tanımlanmaktadır. Bu kısaltmayı ilk geçtiği

yerde yazdık.

İnsanlı araçlara göre temel avantajları, insan kaybı riskini azaltmaları, maliyetleri

düşürmesi, taşınabilir oluşu ve daha uzun süreli kullanılabilmeleridir. Pek çok sivil

görevde kullanılırlar (Sarris, 2001).

Zehir veya radyasyon içeren, hava şartları kötü olan bir bölgeye intikal

etmek,

Çevresel koşullarla, hava durumuyla, deniz bilimiyle (oşinografi) ilgili bilgi

toplamak, mıknatıssal (magnetic) , ışınbilimsel (radiologic), ve yerçekimsel

(gravimetric) haritalama yapmak,

Standart araç kutusundaki Göster/Gizle’yi tanımlayan ters P tuşuna basın. Böylece

bu yazının altında “Bölüm Sonu – Tek Sayfa” yazdığını göreceksiniz. Birincil

derecen başlıklar tek sayfa ile başlar ki, başlık tezin sağ kısmına gelsin. Bu tek sayfa

işlemini elle yapmayın, gözden kaçırırsanız tekrar uğraşmanız gerekir.

Bunun yerine menüden Ekle/Kesme/Bölüm Sonu Türleri/ Tek Sayfa’yı seçin. Eğer

sonraki sayfa tek ise bir şey yapmayacak, çift ise Word araya boş sayfa koyacaktır.

2

2. HELİKOPTER MODELİ

Sayfa marginlerini “mirror margin” olarak verdim. Böylece tezi önlü arkalı basmak

istediğiniz takdirde cilt payları doğru verilmiş olacak. Bez ciltte önlü arkalı basmak

mecburi olduğu için böyle kalması daha doğru.

2.1 Eksenlerin Açıklanması

2.1.1 Eksen takımları

Dünya’nın düz ve sabit olduğu kabulü yapılarak dünyaya sabitlenmiş eksen takımı

(Earth-Fixed Frame, EF) oluşturulur. Metni yazarken birinci tekil şahıs kullanmayın.

“Sonuçları hesapladım” demeyin. “Sonuçlar hesaplanmıştır” deyin. Mutlaka

kendinizden bahsetmeniz gerekiyorsa “Yazar sonuçları hesaplamıştır” deyin.

2.1.2 Gösterim sistemi

Helikopterin hareketini ve açısal davranışını (attitude) tanımlamak için bazı

değişkenler tanımlanmıştır. Çizelge 2.1’de görüldüğü gibi ileri geri hızları

tanımlamak için u, v ve w değişkenleri, açısal hızları tanımlamak için p, q ve r

değişkenleri, Euler açılarını tanımlamak içinse φ, θ ve ψ değişkenleri kullanılmıştır.

Çizelgenin sütun ve satır kenarlıklarına dikkat edin, normalden biraz farklı.

3

Çizelge 2.1: Hız ve Euler açılarının gösterim sistemi

X yönü Y yönü Z yönü

Doğrusal hız u v w

Açısal hız p q r

Doğrusal yer değiştirme x y z

Açısal yer değiştirme φ θ ψ

2.1.3 Eyleyiciler

Düzenleyicinin sabit olduğunu kabul ederek bu tez kapsamında hesaplanacak kontrol

giriş vektörü (2.1) denklemindeki şekildedir. Denklemleri numaralandırırken SEQ

tipinde alanları kullanırsanız daha rahat edersiniz. Menüden Ekle/ Alan.

(2.1)

2.2 Model ve Modelleme Yaklaşımı

Modeli oluştururken temel alınan kaynaklar Mettler (2003), Heffley ve Mnich

(1988), Hald (2005) ve Munzinger’dir (1998).

2.2.1 Katı cisim denklemleri bloğu

Bu bölümde helikopterin hareketi tanımlanmaktadır. Menüden bulunan “Document

Map/Belge Bağlantılarını” kullanın. Sol tarafta açık kalsın, böylece bölümler

arasında hızlıca geçiş yapabilirsiniz. Diğer kullanışlı araç ise Anahat görünümüdür.

Başlıkların düzeylerini kolayca değiştirmenizi sağlar. Ancak stilleri doğru bir şekilde

kullanırsanız bu düzeylerin düzenlenmesine nerdeyse hiç ihtiyacınız kalmaz.

2.2.1.1 Euler açıları

Helikopter katı cisim olarak kabul edildiği için eylemsizliğin değişimi (dI/dt = 0)

sabit olarak kabul edilebilir. Böylece (2.2) denklemi elde edilir.

4

(2.2)

5

3. BENZETİM MODELİ

Bu bölümde, doğrusal olmayan modeli elde edilen helikopterin benzetim modeli

açıklanacaktır. Tezi yazarken kullanabileceğiniz iki temel görünüm “Sayfa Düzeni”

ve “Normal”dir. Hızlı ve uzun yazacağınız zamanlarda “Normal”i kullanmak yararlı

olabilir.

3.1 Dinamik Modelin Doğrulaması

Helikopterin doğrusal …

3.1.1 Uzunlamasına basamak kontrol girişi

Bu test kapsamında en büyük değişimin uzunlamasına hız ve yunuslama oranında

olması beklenmektedir (Pretolani, 2007).

3.1.2 Yanlamasına basamak kontrol girişi

Denge koşulu gerçekleştiğinde helikopterin hareketini temsil eden durum

değişkenleri ve kontrolcü girişleri sabittir, zamanla değişmez.

(3.1)

(3.1) numaralı denklemde helikopterin hareketini temsil eden doğrusal olmayan

durum denklem seti tanımlanmıştır.

3.1.3 Birim basamak cevabı

Sistemin kararlılığını incelemek için başvurulabilecek diğer bir yöntem de birim

basamak cevabının incelenmesidir.

7

Şekil 3.1 : Açık çevrim sistemin birim basamak cevabı

Şekil 3.1’de hız ve Euler açısı değerlerinin zamana göre değişimi görülmektedir.

8

4. KONTROLCÜ TASARIMI

Tezin bu bölümünde …

4.1 Kontrol Edilebilirlik

Kontrol edilebilirliğin testi için aşağıdaki matris incelenir:

(4.1)

4.2 Maliyet Fonksiyonu

4.3 Senaryoların koşturulması

Belirlenen kontrolcü….

4.3.1 Senaryo 1’in koşturulması

İleri doğru gitmekte…

4.3.2 Senaryo 2’nin koşturulması

Senaryo 2’nin koşum sonuçları…

9

5. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Tez ulaşılan temel sonuçlar açıklanacak ve tartışılacak.

11

KAYNAKLAR

Agachi, P.Ş., 2006., Model based control : Case studies in process engineering, Wiley-VCH.

Bak, T., 2002. Lecture notes : Modeling of mechanical systems, Aalborg University, Aalborg.

Balderud, J., Wilson, D., 2002. Application of oredictive control to a toy helicopter, IEEE Conference on Control Applications, Glasgow, İskoçya, 18-20 Eylül.

Bemporad, A., Morari, M., Ricker, N.L., 2008. Model predictive control toolbox user’s guide for use with MATLAB Version 3.0, The MathWorks Inc.

Bisgaard, M., 2007. Modeling, estimation and control of helicopter slung load system, Doktora Tezi, Aalborg University, Aalborg.

Castillo-Effen, M., Castillo, C., Moreno, W., Valavanis, K.P., 2007. Control fundamentals of small/ miniature helicopters : A survey, Advances in Unmanned Aerial Vehicles : State of the Art and the Road to Autonomy, s. 73-119, Ed. Valavanis, K.P., Springer, Hollanda.

Clarke, D.W., Mohtadi, C., Tuffs, P.S., 1987. Generalized predictive control : Part I, The basic algorithm, Automatica, 23 (2), s. 137-148.

13

EKLER

EK A : Ek’in Başlığı

EK B : Ek’in Başlığı

15

EK A

Bu bölümde MATLAB yazılımında bulunan MPC Toolbox’ın grafik arayüzü ile

nasıl MPC tipinde kontrolcü tasarlanacağı açıklanacaktır.

16

EK B

17

ÖZGEÇMİŞ

İsim Soyisim X yılında Y’de doğdu. Lise öğrenimini Z Anadolu Lisesi’nde tamamladı. X2 yılında öğrenimine başladığı Z2 Üniversitesi Z3 bölümünden X3 yılında mezun oldu. Aynı yıl Z3 Üniversitesi Z4 bölümünde yükek lisans öğrenimine başlayan İsim Soyisim halen Z4 firmasında çalışmaktadır.

Yayın Listesi:

Soyisim, İ., Hocasoyadı, A., 2010. Bildiri Başlığı, Konferans Adı, İlçe, İl, Gün1-Gün2 Ay.

Diğerkişisoyadı, A., Soyisim, İ., Hocasoyadı, A., 2010. Bildiri Başlığı, Konferans Adı, İlçe, İl, Gün1-Gün2 Ay.

19