Bir İnsansız Hava Aracı Sisteminin Tasarımı, Benzetimi ve Gerçekleştirilmesi

Teknolojide elde edilen gelişmelerle birlikte İnsansız Hava Aracı (İHA) sistemlerinin kullanım alanları yaygınlaşmakta ve çeşitlenmektedir. Günümüzde İHA’lar uzaktan algılama, fotogrametri, trafik denetimi ve büyük tesislerin gözetimi gibi birçok farklı amaçla kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada, İHA olarak bir dörtuçar gerçekleştirilmiştir. Bu dörtuçarın teorik çalışmaları ve performans özelliklerini çıkarmak için “eCalc” programı kullanılmıştır. eCalc’te tasarım süreci ve benzetim işlemleri etkileşimli olup, mümkün olduğunca gerçek elemanların özelliklerinin kullanıldığı gerçeğe çok yakın ortamlar oluşturulabilmektedir. eCalc ile elde edilen sonuçlar MATLAB uygulamalarından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak, bir İHA genel sistemi ve alt sistemleri için gerekli olan donanım ve yazılım mimarileri tasarlanarak uygulamada kullanılacak dörtuçar gerçekleştirilmiştir. Yer kontrol istasyonu, olarak Mission Planner kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler:

İnsansız Hava Aracı, Dikuçar, Multikopter, Dörtuçar, Quadkopter

Design, Simulation and Implementation of an Unmanned Aerial Vehicle System

With the developments in technology, the usage areas of Unmanned Air Vehicle (UAV) systems become widespread and diversify. Nowadays, UAVs are used for many different purposes such as remote sensing, photogrammetry, traffic control and monitoring of large facilities. In this work, a quadcopter was built as UAV. The eCalc program was used to extract the performance characteristics of this quadcopter. eCalc's design process and simulation processes are interactive. With the eCalc, the real elements can be created which are very close to the reality. The results obtained with eCalc were compared with the results obtained from MATLAB applications, and the hardware and software architectures required for an UAV general system and subsystems were designed and the quadcopter to be used in practice was realized. Mission Planner was used as a ground control station.

Keywords:

Unmanned Aerial Vehicle, Multirotor, Quadcopter,

PDF

___

[1] Kahveci, M., ve Can, N., “İnsansız hava araçların: Tarihçesi, tanımı, dünyada ve Türkiye’deki yasal durumu”, Selçuk Üniversitesi Mühendislik Bilim ve Teknik Dergisi, 5(4), 511-535, (2017).
[2] İnternet: İnsansız Hava Aracı Sistemleri Talimatı URL: https://iha.shgm.gov.tr/public/document/SHT-IHA_REV1.pdf Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[3] “Türkiye İnsansız Hava Aracı Sistemleri Yol Haritası”, Savunma Sanayi Müsteşarlığı, (2011).
[4] Bayraktar Ö. ve Güldaş A. “Quadrotor itme ve tork katsayılarının optimizasyonu ve Matlab/Simulink ile simülasyonu”, Politeknik Dergisi, 23(4): 1197-1204, (2020).
[5] Özçınar E. C., ve Uğurlu B., “Tepki kuvveti gözetleyici tabanlı tork kontrolü”, Politeknik Dergisi, 24(4): 1629-1635, (2021).
[6] Gürgöze G. ve Türkoğlu İ., “Mobil robotlarda kullanılan DC motorların parametrelerinin belirlenmesi için deney düzeneği geliştirilmesi”, Politeknik Dergisi, 25(1): 115-121, (2022).
[7] Yükselen, M. A., “Aerodinamik Ders Notları”, İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uçak Mühendisliği Bölümü, İstanbul, (2011).
[8] İnternet: Types of Multirotor URL: https://oscarliang.com/types-of-multicopter/ Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[9] Bresciani, T., “Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter”, Master Thesis, Lund University ISSN 0280-5316 ISRN LUTFD2/TFRT-5823-SE, (2008).
[10] Tosun, D. C., “Dört Motorlu Bir İnsansız Hava Aracı için Adaptif Kontrol Sistem Tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, (2015).
[11] Güçlü, A., “Attitude and Altitude Control of an Outdoor Quadrotor”, Yüksek Lisans Tezi, Atılım Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2012).
[12] Bayrakçeken, M. K., “Dikine İniş Kalkış Yapabilen Dört Rotorlu Hava Aracının (Quadrotor) Uçuş Kontrolü”, Doktora Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, (2013).
[13] Akyüz, S., “Dört Rotorlu İnsansız Hava Aracı (Quadrotor)’ın PD Ve Bulanık Kontrolcü Tasarımı ve Benzetim Uygulaması”, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, (2013).
[14] Kıyak, E., “Durum geribeslemeli uçuş kontrol sistem tasarımı”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25, 409-425, (2009).
[15] Kahvecioğlu, A., Parlaktuna, O., Korul, H., ve Işık, Y., “Bir uçağın irtifa kontrolünde klasik ve bulanık pd denetleyici performanslarının karşılaştırılması”, Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 2(3), 9-20, (2006).
[16] Mehmet, E.Ö., “Dört Kanatlı Bir Döner kanat Sisteminin Modeli ve PD Kontrolör ile Yörünge Kontrolü”, Türk Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, İstanbul, (2007).
[17] İnternet: URL: https://www.ecalc.ch/motorcalc.php Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[18] Vervoorst,W.J., “A Modular Simulatıon Envıronment For The Improved Dynamic Simulation Of Multirotor Unmanned Aerıal Vehicles”, Master Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, (2016).
[19] Dikmen, İ. C., Arısoy, A., ve Temeltaş, H., Dikey iniş-kalkış yapabilen dört rotorlu hava aracının (quadrotor) uçuş kontrolü,Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 4(3), 33-40, (2009).
[20] Meriç, Y. ve Bayılmış, C., “Dört rotorlu insansız hava aracı (quadrotor) uygulaması”, 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, (2011).
[21] İnternet: Pixhawk Overview URL: https://ardupilot.org/copter/docs/common-pixhawk-overview.html Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[22] İnternet: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.aliexpress.com%2Fitem%2FDIY-Full-Set-2-4GHz-4-Aixs-Quadcopter-RC-Drone-630mm-Frame-Kit-MINI-PIX-GPS%2F32851262028.html%3Fspm%3Da2g0s.9042311.0.0.4f4d4c4dzEybRq+&date=2018-12-21.
[23] İnternet: Limskey lityum polimer güç Lipo pil 11.1v 10400mAh 30C 3S T/XT60 tak için RC helikopter araba tekne Quadcopter parçaları Bateria URL:https://tr.aliexpress.com/item/32807873931.html Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[24] İnternet: 40km RFD 900 artı 900MHz Ultra uzun menzilli radyo veri Modem için anten ile APM PIX uçuş kontrolörü URL: https://tr.aliexpress.com/item/32407769963.html Son Erişim Tarihi: 24.08.2021.
[25] İnternet: Mission Planner Features/Screens URL: https://ardupilot.org/planner/docs/mission-planner-features.html Son Erişim Tarihi: 24.09.2021.