Deniz Araçları İçin İki Eksenli Bir Görüş Hattı Stabilizasyon Sistemi Tasarımı

Görüş hattı stabilizasyonuna sahip hareketli platform sistemleri, platform zeminindeki açısal titreşimlerin platform sistemine bağlanan görüş veya lazer sistemlerinin görüş eksenlerine taşınmasını engelleyerek, durağan bir görüntü elde edilmesini veya durağan bir işaretleme yapılmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada deniz taşıtlarında kullanılabilecek ve düşük frekanslı bozunumlara maruz kalabilecek iki eksen hareketli platform sistemi tasarlanmıştır. Bu sistemlerde hareket sağlayıcı olarak sıklıkla kullanılan doğrudan kontrollü DA tork motoru yerine çıkışına harmonic drive dişli sistemi bağlı olan fırçasız doğru akım motoru ele alınmıştır. Harmonic drive dişli sistemi gerekli stabilizasyon hassasiyetinin elde edilmesi için yeterli olduğundan, yüksek frekanslı bozunumlar altında ihtiyaç duyulan ve yüksek tork ihtiyacından dolayı oldukça hacimli ve ağırlıklı olan doğrudan kontrollü motorlara gerek kalmamıştır. Bu çalışmada öncelikli olarak hareketli platform sisteminin bağlı olduğu zeminin açısal hareketleri göz önünde bulundurularak açısal hız ve tork ilişkisi elde edilmiştir. Daha sonra ise yükseliş ekseni ve yan eksen etrafındaki hareketlerin birbiri üzerinde oluşturdukları tork bozunumlarından kaynaklanan çapraz kuplaj etkisi hesaplanmıştır. Sonuç olarak, fırçasız doğru akım motorunun matematiksel modeli ve vektör kontrol yöntemi kullanılarak her bir eksen için stabilizasyon kontrol döngüsü tasarlanmıştır. Daha sonra ise bütün model Simulink ortamında çalıştırılarak test edilmiştir

Design of A Two Axis Line of Sight Stabilization System for Vessels

By preventing the angular vibrations of the platform from being carried on to the axes of the attached imaging or laser systems, line of sight stabilization allows both a stable image to be obtained and a stable marker to be created. In this study, a two axis gimbal system that can be used in vessels and can be subjected to low frequency disturbances is designed. Instead of using direct drive DC torque motors which are usually used as an actuator in these kinds of systems, a brushless DC motor with an output connected to a harmonic drive gear was considered. Because a harmonic drive gear is enough to provide the required stabilization precision, there is no need for large and heavy direct drive motors which are necessary under high frequency disturbances. In this paper, firstly an angular velocity and torque relationship derived. The cross-coupling effect resulting from torque disturbances, which are themselves created due to the effects of the motions on the elevation and azimuth axes on other axes, was then calculated. Finally, a stabilization loop was designed for every axis using the vector control method and the brushless DC motor’s mathematical model. The entire model was then simulated in the Simulink and results were discussed

___

  • [1] Rue, A.K., Precision stabilization systems, IEEETrans. Aerospace and Electronic Systems, 1974, Vol. AES-10, No. 1, pp. 34-42.
  • [2] Daniel, R., Mass properties factors in achieving stable imagery from a gimbal mounted camera, SPIE Airborne Intelligence, Surveillance, Reconnaissance (ISR) Systems and Applications , 2008, Vol. 6946, doi:10.1117/12.778245.
  • [3] Yu, S. ve Zhao, Y., A New measurement method for unbalanced moments in a two axes gimbaled seeker, Chinese Journal of Aeronautics, 2010, Vol. 23, No. 1, pp. 117-122.
  • [4] Han, Y., Lu, Y. ve Qiu, H., An Improved Control Scheme of Gyro Stabilization Electro-Optical Platform, IEEE International Conference on Control and Automation, Guangzhou, 2007.
  • [5] Ji, W., Li, Q. ve Xu, B., Design Study of Adaptive Fuzzy PID Controller for LOS Stabilized System, Sixth International Conference on Intelligent Systems Design and Applications, 2006, ISDA '06., Jinan.
  • [6] Algrain, M. C. Ve Quinn, J., Accelerometer based line-of-sight stabilization approach for pointing and tracking systems, Second IEEE Conference on Control Applications, 1993, Vancouver, BC.
  • [7] Kwon, Y.S., Hwang, H.Y., Choi Y.S., Stabilization Loop Design on Direct Drive Gimbaled PlatformWith Low Stiffness and Heavy Inertia, IEEE International Conference on Control Automation and Systems, 2007, doi:10.1109/ICCAS.2007.4406930.
  • [8] Kwon, Y.S., Hwang, H.Y., Lee, H.R. ve Kim, S.H., Rate Loop Control Based on Torque Compensation in Anti-backlash Geared Servo System, IEEE American Control Conference, 2004.
  • [9] Ueura, K., Slatter, R., Development of The Harmonic Drive Gear For Space Applications, SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS), 1999, Vol. 498, pp. 259.
  • [10] Matsui, N., Makino, T., Satoh, H., Autocompensation of torque ripple of direct drive motor by torque observer, IEEE Transactions on Industry Applications, 2002, Vol. 29(1), pp. 187– 194
  • [11] Masten, M.K., Inertially stabilized platform for optical imaging systems, IEEE Control Systems Magazine, 2008, Vol. 28, pp. 47-64.
  • [12] Daniel, R., Mass properties factors in achieving stable imagery from a gimbal mounted camera, SPIE Airborne Intelligence, Surveillance, Reconnaissance (ISR) Systems and Applications, 2008, Vol. 6946, doi:10.1117/12.778245.
  • [13] Hilkert, J.M., Inertially Stabilized Platform Technology: Concepts and Principles, IEEE Control Systems Magazine, 2008, Vol. 28, pp. 26-46
  • [14] Ekstrand, B., Equation of motion for a two axes gimbal system. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 2001, Vol. 37, No. 3, pp. 1083-1091.
  • [15] Lazor, M. ve Stulrajter, M., Modified field oriented control for smooth torque operation of a BLDC motor, ELEKTRO, 2014, pp. 180-185, doi: 10.1109/ELEKTRO.2014. 6847897
  • [16] ATMEL, AVR32723: Sensor Field Oriented Control for Brushless DC motors with AT32UC3B0256, 32-bit AVR Microcontrollers Application Note, 2009, Rev. 32126A-AVR32-06/09
  • [17] Copley Controls Corp, n.d., What is 'Field Orientated Control' and what good is it?, s.l.: Copley Controls Corp
  • [18] Wang, L., Ling, M., ve Wang, D., Line-of-sight stabilization system based on fractional order control, Systems and Control in Aerospace and Astronautics, 2008, Pages:1-4, doi:10.1109/ISSCAA.2008.4776339
  • [19] Wei, Y., Xu., J ve Ma, H., Servo control technique of gyro stabilized platform for gravimeter, Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2014, Pages: 2238 - 2241, doi: 10.1109/ICEMS.2014.7013856
  • [20] Amr, A.R., Chengzhi, S., Hany, F.M., yu, z.l., ve Tongyu, W., Design a Robust PI Controller for Line of Sight Stabilization System, International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), 2012, Vol. 2(2), pp. 144-148.
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

FARKLI YETENEKLERE VE ÖNCELİKLERE SAHİP AJANLARIN VE AYNI AJANA ATANMASI GEREKEN İŞLERİN OLDUĞU ÇOK KAYNAKLI GENELLEŞTİRİLMİŞ ATAMA PROBLEMİ İÇİN BİR HEDEF PROGRAMLAMA MODELİ

Feriştah Özçelik, Tuğba Saraç

Veri Merkezi Uygulamaları için Yüksek Verimli Bir LLC Rezonanslı DC-DC Dönüştürücü Tasarımı

Sevilay ÇETİN

NiTi Şekil Bellekli Alaşım Tozlarına Mekanik Alaşımlama Yöntemi Kullanılarak Ni ve Ti Tozlarının İlavesinin Mikroyapısal İncelenmesi

Bülent BOSTAN, Hakan ADA, Hakan GÖKMEŞE, Sinan AKSÖZ, Ümit DEMİR

VERİ MERKEZİ UYGULAMALARI İÇİN YÜKSEK VERİMLİ BİR LLC REZONANSLI DC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

Sevilay Çetin

Farklı Oranlarda PbO ve Se Katkısının Bi2Sr2Ca1Cu2Ox (BSCCO) Cam Seramik Sistemindeki Isıl Özelliklerine Etkisi

Nihat TUĞLUOĞLU, Haluk KORALAY, Şükrü ÇAVDAR, Gökhan KILIÇ

Ankara’da Park Et-Devam Et Sisteminin Modellenmesi İle Yolculuk Değişimine Bağlı Emisyon Azaltımının Ölçülmesi

Hatice Gül ÖNDER, Hülagü KAPLAN

KAMPANA-TİPİ VE DİSK-TİPİ MANYETOREOLOJİK FRENLERİN SAYISAL YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRILMASI

Yiğit Taşcıoğlu

DENİZ ARAÇLARI İÇİN İKİ EKSENLİ GÖRÜŞ HATTI STABİLİZASYON SİSTEMİ TASARIMI

Necmi Altın, Melih Sarp

Deniz Araçları İçin İki Eksenli Bir Görüş Hattı Stabilizasyon Sistemi Tasarımı

Melih SARP, Necmi ALTIN

Bir İletişim Uydu Operatörünün Fırlatma Aracı Seçim Problemi İçin Kesin ve Bulanık VZA Yaklaşımlarının Karşılaştırılması

Taha TETİK, G. Sena DAŞ