Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorDEMİRCİOĞLU, Hüseyin
dc.contributor.authorAKTAN, Hüseyin
dc.date.accessioned2019-04-12T08:26:13Z
dc.date.available2019-04-12T08:26:13Z
dc.date.issued2018-03-19
dc.date.submitted2018-03-09
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/6540
dc.description.abstractAutopilot and flight control systems have an extremely important place in today’s aviation and defense technologies. To be able to accomplish long and successful missions with aircrafts, decreasing or even eliminating the human workload is one of the major research areas of aerospace industry and many R&D studies are available about flight control systems for this purpose. These studies are rlying on different control methods and high performance military aircrafts are just one of the application areas. Primary goal of this thesis is to contribute to the autopilot and flight control systems of the 5𝑡��ℎ generation fighter aircraft which will be the outcome of newly started and ongoing Turkish Fighter aircraft project (TF-X). For this purpose, as a high performance military aircraft, F-16 is chosen to design a flight control system. The main reasons for choosing F-16 as the aircraft model in this thesis are its being in use in Turkish Air Forces and being in production in Turkey. Also, there are many resources available about F-16. Firstly, a nonlinear model of F-16 is built with using high fidelity aerodynamic database then trim conditions and linear model are iv obtained from the nonlinear model. After obtaining the linear model, a comparison and validation is done with the nonlinear model and both pilot suported and semiautonomous flight control system are designed with using this linear model. Continuous time Generalized Predictive Control (CGPC) method is used as a control law. CGPC is a powerful control method which is based on prediction of the system output. The reason for choosing the CGPC method is that it is a high performance controller and easy to choose the controller paramaters to obtain a desired performance. All the flight controller designs are done with regard to criteria’s about the flight quality, handling quality and military standards and a detailed analysis is perfomed with this respect. In order to reduce the pilot workload and also have successful missions, satisfying the handling criterias while designing flight controller is so important, especially for the manned aircraft. Moreover, controller designs must be done to stay out of the PIO phenomenon which defines the mismatch between the pilot and the flight control system. So, flight control systems to support the pilot are designed with regard to these criterias. With the designed controllers, aircraft lateral-directional and longitudinal stability are achieved and each controller tracking performance are analyzed for both time and frequency domains. To be able to make more realistic simulations, sensor models, actuator models and extra time delays associated with software and hardware, are added into the nonlinear model.tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER Sayfalar ÖZ ........................................................................................................................... İ ABSTRACT ........................................................................................................... İİİ TEŞEKKÜR ............................................................................................................ V İÇİNDEKİLER ........................................................................................................ Vİ ŞEKİLLER DİZİNİ .................................................................................................. İX TABLOLAR DİZİNİ .............................................................................................. XİV SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ................................................................ XV 1. GİRİŞ .............................................................................................................. 1 1.1 Motivasyon ................................................................................................ 2 1.2 F-16 Savaş Uçağı...................................................................................... 4 1.3 Literatür Taraması ..................................................................................... 6 1.4 Tezin Kapsamı .......................................................................................... 9 2. F-16 UÇAĞININ MATEMATİKSEL MODELİ ................................................. 11 2.1 Platform Özellikleri .................................................................................. 11 2.2 Referans Eksen Takımları ....................................................................... 13 2.2.1 Yer Eksen Takımı ............................................................................. 13 2.2.2 Gövde Eksen Takımı ........................................................................ 14 2.2.3 Kararlılık Eksen Takımı ..................................................................... 15 2.2.4 Rüzgâr Eksen Takımı ....................................................................... 16 2.2.5 Eksen Takımları Arası Dönüşümler .................................................. 16 2.3 Aerodinamik Veri Tabanı ......................................................................... 19 2.4 Motor Modeli ........................................................................................... 21 2.5 Atmosferik Model .................................................................................... 24 2.6 Oynar Yüzey Modelleri ............................................................................ 25 vii 2.7 Algılayıcı Modelleri .................................................................................. 26 2.8 Doğrusal Olmayan Model ........................................................................ 28 2.8.1 Dinamik Denklemler .......................................................................... 29 2.8.2 Kinematik ve Konum Denklemleri ..................................................... 33 2.8.3 Bütünleşik Doğrusal Olmayan Model ................................................ 34 2.9 Doğrusal Model ....................................................................................... 39 2.9.1 Denge Koşuluna Getirme ................................................................. 40 2.9.2 Denge Koşulu Etrafında Doğrusal Model Çıkarımı ........................... 41 2.9.3 Doğrusal Olmayan Model ile Doğrusal Model Karşılaştırılması ........ 42 2.9.4 Doğrusal Boylamsal Model ............................................................... 49 2.9.5 Doğrusal Yanal-Dikey Model ............................................................ 50 3. HAVA ARACI UÇUŞ DENETİM SİSTEM TASARIMI .................................... 52 3.1 Uçuş Denetim Sistemleri ......................................................................... 52 3.1.1 Kararlılık Arttırıcı Sistem ................................................................... 53 3.1.2 Denetim Arttırıcı Sistem .................................................................... 55 3.1.3 Tutuş Otopilotu ................................................................................. 56 3.2 Pilot Destekleyici Uçuş Denetim Sistemi Mimarisi ................................... 56 3.3 Yarı Otonom Uçuş Denetim Sistemi Mimarisi ......................................... 58 3.4 Uçuş Kalitesi Ölçütleri ............................................................................. 60 3.5 Gürbüzlük ve Kararlılık Ölçütleri .............................................................. 67 3.6 PIO ve Kullanım Kalitesi Ölçütleri ............................................................ 69 3.6.1 Neal-Smith Ölçütü ............................................................................. 71 3.6.2 Bant Genişliği (Bandwidth) Ölçütü .................................................... 75 3.6.3 Evre Oranı ve Kazanç Evre Şablonu Ölçütü ..................................... 77 4. SÜGÖNDE YÖNTEMİ İLE DENETLEYİCİ TASARIMI .................................. 81 4.1 SÜGÖNDE Yöntemi ................................................................................ 81 viii 4.2 pCAS ve Kayış Açısı Tutuş Otopilotu Tasarımı ....................................... 88 4.3 qCAS Tasarımı ...................................................................................... 100 4.4 Baş Açısı Tutuş Otopilotu Tasarımı ....................................................... 110 4.5 Hız Tutuş ve İrtifa Tutuş Otopilotu Tasarımı .......................................... 117 5. BENZETİM ÇALIŞMASI VE BAŞARIM SONUÇLARI ................................. 128 5.1 Pilot Destek Uçuş Denetim Sistemi Başarım Sonuçları ......................... 128 5.1.1 pCAS Testleri.................................................................................. 129 5.1.2 qCAS Testleri.................................................................................. 133 5.1.3 Kayış Açısı Tutuş Otopilotu Testleri ................................................ 137 5.2 Yarı Otonom Uçuş Denetim Sistemi Başarım Sonuçları ....................... 140 5.2.1 Hız Tutuş Otopilotu ......................................................................... 142 5.2.2 İrtifa Tutuş Otopilotu ....................................................................... 149 5.2.3 Baş Açısı Tutuş Otopilotu ............................................................... 156 6. SONUÇ ....................................................................................................... 164 5.3 Gelecek Çalışmalar ............................................................................... 167 KAYNAKLAR DİZİNİ .......................................................................................... 169 EKLER ............................................................................................................... 172 EK-A İngilizce – Türkçe Terimler Sözlüğü....................................................... 172 EK-B F-16 Aerodinamik Katsayıları ................................................................ 175 EK-C Cooper Harper Pilot Oylama Yöntemi ................................................... 178 ÖZGEÇMİŞ ........................................................................................................ 179tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectF-16tr_TR
dc.subjectSÜGÖNDE
dc.subjectOtopilot
dc.subjectUçuş denetim sistemi
dc.subjectUçuş kalitesi
dc.subjectKullanım kalitesi
dc.subjectAskeri standartlar
dc.subjectPIO
dc.titleSürekli Zaman Genelleştirilmiş Denetleyici İle F-16 Uçuş Denetim Sistemi Tasarımıtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetGünümüz havacılık ve savunma teknolojilerinde otopilot ve uçuş denetim sistemleri son derece önemli bir yer tutmaktadır. Hava araçları ile uzun ve başarılı görevler yapabilmek için insan yükünün azaltılması ve hatta kaldırılması söz konusu olup bu bağlamda otopilot ve uçuş denetim sistemleri üzerine hem akademik hem endüstriyel birçok AR-GE çalışması yapılmıştır. Bu çalışmalar farklı denetleyici yöntemleri ile hala devam etmekte olup yüksek başarımlı savaş uçakları uygulama alanlarından sadece bir tanesidir. Bu tez çalışmasının birincil amacı ülkemizde başlamış olan Milli Muharip Uçak (MMU) projesi ile tasarlanacak olan 5. nesil savaş uçağına otopilot ve uçuş denetim sistemleri için katkı sağlamaktır. Bu kapsamda uçuş denetim sistem tasarımı için yüksek başarımlı bir savaş uçağı olan F-16 modeli seçilmiştir. Bu uçak modelinin başlıca seçilme sebepleri ülkemizde kullanılıyor ve üretiliyor olmasıdır. Ayrıca F16 ile ilgili birçok kaynak mevcuttur. İlk olarak hava aracının yüksek doğrulukta aerodinamik veri tabanı kullanılarak doğrusal olmayan dinamik modeli oluşturulmuş sonrasında ise bu model üzerinden uçuş denge koşulları ve doğrusal modeli elde edilmiştir. Elde edilen doğrusal modelin karşılaştırma ve doğrulaması yapılmış ve ii bu model kullanılarak hem pilot destekleyici hem de yarı otonom olmak üzere iki farklı uçuş denetim sistemi tasarlanmıştır. Denetleyici tasarımlarında Sürekli Zaman Genelleştirilmiş Öngörülü Denetim (SÜGÖNDE) yöntemi kullanılmıştır. SÜGÖNDE yöntemi, sistemin çıkışının öngörülmesine dayanan güçlü bir denetim yöntemidir. Bu denetleyici yönteminin seçilmesinin sebebi yüksek başarıma sahip olması ve denetleyici parametreleri seçiminin sistem tepkisi ile fiziksel ilişki kurulabilmesinden dolayı kolay olmasıdır. Tasarımlar, uçuş kalitesi, kullanım kalitesi ve askeri tasarım standardı dokümanları kılavuzluğundaki ölçütler göz önüne alınarak gerçekleştirilmiş ve ayrıntılı analizleri yapılmıştır. Özellikle insanlı uçaklarda pilotların iş yükünün azaltılması ve daha başarılı ve hassas görevler yapılabilmesi için tasarlanacak olan uçuş denetim sisteminin kullanım kalitesi bakımından belirlenen ölçütlere uyması son derece önemlidir. Ayrıca pilot ve uçuş denetim sistemi arasındaki uyumsuzluğu betimleyen PIO durumundan uzak kalınacak şekilde tasarım yapılmalıdır. Pilota destek sağlayan uçuş denetim sistemi tasarımı bu ölçütler dâhilinde yapılmıştır. Tasarlanan denetleyiciler ile hava aracının boylamsal ve yanal-dikey eksenlerde kararlılığı sağlanmış, her bir denetleyici döngüsünün takip başarımları açıkça belirtilerek zaman ve frekans bölgelerinde incelenmiştir. Uçuş denetim sistemleri ve doğrusal olmayan model ile yapılan benzetim çalışmalarına algılayıcı modelleri, eyleyici modelleri, donanımsal ve yazılımsal zaman gecikmeleri eklenmiş olup mümkün olduğunca çalışmanın gerçeğe yakın olması sağlanmıştır.tr_TR
dc.contributor.departmentElektrik –Elektronik Mühendisliğitr_TR
dc.contributor.authorID10184829tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster