Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Anabilim Dalı

A comparison of model following control systems for helicopter flight control near hover

Askı uçuşunda helikopter kontrolü için model takip eden kontrol sistemleri karşılaştırması

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 416361 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Helicopters are complex, coupled dynamic systems with unstable behavior. Countless studies have shown that decoupling the helicopter flight dynamics greatly reduces pilot work load and increases the handling qualities. Design guidelines such as Aeronautical Design Standard 33E-PRF (ADS-33E), which are developed as a means of measuring the handling qualities of a given helicopter, emphasizes that coupling between pitch, roll, yaw and heave degrees of freedom are undesired. ADS-33E also gives flight dynamics engineers guidance about the aircraft response characteristics that are preferred by the pilots. Majority of the helicopters are equipped with stability augmentation systems and full authority flight control systems to mimic these response characteristics. Flight control systems stabilize the unstable modes, damp the oscillatory responses and provide functions such as attitude hold or coordinated turn to help ease the pilot work load. Reducing the pilot work load during flight assures a safe flight and increases the helicopter performance. Model following control is best suited for applications for which an ideal plant model, with the desired closed loop performance objectives, can be constructed. It has been used in helicopter flight control applications extensively in different forms. In this study; optimal model following control methods are used to construct decoupling flight controllers for the Bell 206B helicopter using ADS-33E guidelines. Optimal control is preferred for its simplicity and flexibility. The response type of the controllers is attitude command attitude hold (ACAH) in pitch and yaw plus rate command heading hold (RCHH) in yaw and heave. A reference model representing these requirements is constructed. The mathematical basis for the controllers are given. Linear and nonlinear simulation results for near hovering flight cases are presented. Robustness, tracking, and decoupling performances of the controllers are compared in frequency and time domain.

Summary:

Helikopterler kararsız özelliklere sahip karma¸sık, birle¸sik dinamik sistemlerdir. Literatürde yapılan pek çok ara¸stırmanın gösterdigi gibi, helikopterler dinamiklerini ay- ˘ rı¸sık hale getirmek pilot i¸s yükünü büyük oranda azaltmakta ve helikopter kullanım kalitesini arttırmaktadır. ADS-33E-PRF gibi, herhangi bir helikopterin kullanım kalitesini sınıflandırmak için olu¸sturulmu¸s olan tasarım standardı dokümanları, helikopterlerin yunuslama, yalpa ve sapma eksenlerindeki hareketlerinin ayrı¸sık olmasının istendigini açıkça belirtmektedir. Bu ayrı¸sıklı ˘ gı sa ˘ glamak ve kullanım kalitesini arttır- ˘ mak için çagda¸s helikopterler kararlılık arttırıcı sistemler ve tam otorite uçu¸s kontrol ˘ sistemleri ile donatılmı¸stır. Uçu¸s kontrol sistemleri temel olarak helikopter kararsız dinamiklerini karalı hale getirmekte, salınımlı tepkileri yatı¸stırmada kullanılmakta, ayrıca helikopter yönelimi tutma ve e¸s-güdümlü dönü¸s gibi i¸slevleri yerine getirmektedir. Tüm bu otomasyona baglı olarak pilot i¸s yükünün azalması, uçu¸s güvenli ˘ ginin ˘ garanti altına alınmasını saglamakta ve helikopter uçu¸s performansını olumlu yönde ˘ etkilemektedir. ˙ Ideal davranı¸slar sergileyen bir modelin olu¸sturabildigi kontrol prob- ˘ lemleri için model takip eden kontrol sistemleri en akla yatkın çözümlerden biridir. Helikopter uçu¸s kontrol uygulamaları için model takip eden kontrol sistemleri pek çok degi¸sik yapıda kullanılmı¸stır. Bu çalı¸smada, optimal model takip eden kontrol yön- ˘ temleri Bell 206B helikopteri için ADS-33E standartlarına uygun uçu¸s kontrolcüleri tasarlamak için kullanılmı¸stır. Optimal kontrol tercihinin nedeni, yöntemin basitligi ˘ve pek çok farklı probleme uygulanabilir olmasıdır. Tasarlanan kontrolcüler yunuslama ve yalpa eksenlerinde yönelim komutu yönelim tutumu, sapma ve batma-çıkma eksenlerinde ise sürat komutu yönelim tutumu prensiplerine göre tasarlanmı¸stır. Bu davranı¸slara uygun bir referans model, model takip eden kontrolcüler için tasarlanmı¸stır. Uygulanan kontrol yöntemleri için matematiksel temeller açıklanmı¸stır. Askı uçu¸suna yakın ko¸sullarda dogrusal ve do ˘ grusal olmayan benzetim sonuçları sunul- ˘ mu¸stur. Tasarlanan kontrolcüler gürbüzlük, takip performansı ve ayrı¸stırma performası açısından zaman ve frekans bölgelerinde incelenmi¸stir.