Tez No |
İndirme |
Tez Künye |
Durumu |
416361
|
|
A comparison of model following control systems for helicopter flight control near hover / Askı uçuşunda helikopter kontrolü için model takip eden kontrol sistemleri karşılaştırması
Yazar:ILGAZ DOĞA OKCU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin:
|
Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
94 s.
|
|
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.
|
|
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. |