Dört rotorlu hava aracı için gerçek zamanda bulanık mantıkla kontrolör tasarımı

Bu çalışmanın amacı; matematiksel modeli itibariyle ayrışamayan ve yüksek dereceli doğrusal olmayan dinamiklere sahip dört rotorlu hava aracının oryantasyon kontrolü için gerçek zamanlı deneysel ortam kullanarak bulanık mantık ile kontrolör tasarlamak ve tasarlanan kontrolörleri gerçek zamanlı donanımlı benzetim ortamında gerçekleyerek doğrulamaktır. Bu kapsamda tasarlanan bulanık kontrolörlerin performansları, aynı dört rotorlu hava aracı için tasarlanmış olan klasik PID kontrolörün performansları ile karşılaştırılmıştır. Gerçek zamanda parametre ayarlamaya olanak sağlayan deneysel ortamda kontrolörler gerçeklenmiş ve performansları değerlendirilmiştir. Tasarlanan bulanık kontrolörün performansının PID kontrolör yapısına göre yörünge takibi ve bozuculara karşı dayanıklılığı açısından daha başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Tasarım sürecinde yoğun matematiksel işlemler gerektirmeyen bulanık mantık kontrolörlerin doğrusal olmayan dinamik sistemlerin kontrolü için günümüz mikroişlemci teknolojisindeki gelişmelerde göz önüne alındığında tasarımı ve gerçeklenmelerinin hızlı ve basit olduğu değerlendirilmektedir.

Fuzzy logic controller design for quadrotor in real time

The purpose of this study is to design and verify a fuzzy logic controller for a Quadrotor ,which is a nonlinear system due to its mathematical model, in real time experimental setup. In this sense performances of the fuzzy controllers were compared with the performances of PID controllers that were designed for the same Quadrotor. Controllers were verified and their performances were augmented in an experimental setup that facilitates to set parameters in real time. When nonlinear dynamics of system due to mathematical model are increasing, designed fuzzy controller trajectory pursuit and robustness performance is getting better than PID controller’s performance. When the improvement in microprocessor technology is considered, fuzzy logic controller, which do not require dense mathematical operations in design process, design and verification for the control of nonlinear dynamic systems is very simple and fast.

___

  • [1]Arda Özgür Kıvrak, December 2006 “Design Of Control Systems For A Quadrotor Flight Vehicle Equipped With Inertial Sensors”, Atılım University İstanbul.
  • [2]Bora Erginer, Haziran 2007 “Quadrotor VTOL Aracının Modellenmesi ve Kontrolü”, İstanbul Teknik Üniversitesi İstanbul.
  • [3]Sedat Kurtoğlu, 2009, “Dört Pervaneli Uçuş Aracı Deney Düzeneği Donanım ve Kontrol Algoritmalarının Tasarımı”,Gebze Yüksek Teknolojileri Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü Gebze.
  • [4]Tarek Madani and Abdelaziz Benallegue, “Backstepping Control For A Quadratic Helicopter”, Laboratoire d’Inge ́nierie des Syste`mes de Versailles 10-12, avenue de l’Europe, 78140 Ve ́lizy France, October 2006.
  • [5]Rong Xu and Ümit Özgüner, December 2006, “Sliding Mode Control Of A Quadratic Helicopter”, Proceedings of the 45th IEEE Conference on Decision & Control.
  • [6]Ender Ortak, 2010, “4 Rotorlu Bir İnsansız Hava Aracı (Quadrotor) İçin Bulanık Kontrolcü Tasarımı Ve Simülasyonu “,Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü İstanbul.
  • [7]A. Rabhi, M. Chadli and C. Pegard, June 20- 23, 2011 ,”Robust Fuzzy Control for Stabilization of a Quadrotor” The 15th International Conference on Advanced Robotics Tallinn, Estonia.
  • [8]Fu-Kuang Yeh, Chia-Wei Huang, and Jian-Ji Huang, September 13-18, 2011, “Adaptive Fuzzy Sliding-Mode Control for a Mini-UAV with Propellers” SICE Annual Conference 2011, Tokyo, Japan.
  • [9]Bayrakceken, M.K.; Arisoy, A. ; " An Educational Setup for Nonlinear Control Systems: Enhancing the motivation and learning in a targeted curriculum by experimental practices" Control Systems, IEEE , vol.:33, issue:2, pp. 64-81, April 2013.