Son yıllarda, basit sabit-kanatlı insansız hava aracı sistemleri, savaş meydanlarında oyun değiştirici rolleriyle ön plana çıkmaktadır. Bu sonucunda ise döner kanatlı dünyasında tasarlanabilecek ucuz, basit ve hafif helikopter platformlarının, keşif, gözetleme ve askeri özel kurye taşıma gibi önemli görevler için kullanımları gündeme gelmiştir.
Bu çalışma ile konvansiyonel kuyruk rotorlu döner kanatlı bir insansız hava aracı (RİHA) konsepti için MATLAB ve SIMULINK ortamında helikopter uçuş kontrol sistemi geliştirilerek otomatik uçuş, iniş ve kalkış yaptırılması hedeflemektedir.
Helikopter matematik modeli olarak, literatürde denge çubuğu olmayan bir genel maksat helikopterinin simülatörde benzetiminin yapılabilmesi için üretilmiş bir model tercih edilmiştir ve bilgisayar ortamında tıpkı makalede verildiği gibi adım adım kurulmaya çalışılmıştır.
Yapı olarak doğrusal olmayan bu matematiksel model, paket programın doğrusal analiz aracı kullanılarak giriş ve çıkış kanallarına göre doğrusallaştırılmıştır. Kontrolcüler, bu doğrusal modele uyacak şekilde geliştirilmiştir. Çalışmanın sonunda, trim noktaları olan askı uçuşu, ileri uçuş, iniş ve kalkışın farklı irtifalar için otomatik olarak başarılabilmesi amaçlanmıştır.
Uçuş kontrol sisteminde, öncelikle iç kararlılık döngüsü kurularak her eksenin açısal hız ve ivmelerine bakıp eksenel dengeyi (SAS) sağlayan bir kontrolcü tasarlanmıştır. Ardından, konum-tutma amaçlı dış kararlılık döngüsü kurularak helikopterin hedeflenen hız, yükseklik ve yönelim durumlarına getirilip durumunun korunması amaçlanmıştır. Döngülerde PID gibi klasik kontrol yöntemleri ve durum geri-beslemesi ile optimal kontrol kullanılmıştır.
Üç boyutlu helikopter hareketi kuzey-doğu-aşağı koordinat sistemine (NED) göre grafiğe dökülmüştür. Kontrolcülerin, içsel olarak sol yana doğru kayan modeli trim noktalarındaki durum ve giriş değerlerine göre ideal rotaya yaklaştırabilme performanslarına bakılmıştır. Bunun sonucunda, performansların iyileştirilmesi için en uygun kontrolcü kazançları saptanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Helikopter, RİHA, Doğrusallaştırma, Otopilot, LQI, PID, Benzetim
|
