Dört rotorlu bir insansiz hava aracinin geri-adimlama yöntemi ile yol takibi kontrolü

Özet Dört rotorlu(quadrotor), son yıllarda bir çok araştırmacı tarafından çalışılan çok popüler bir insansız hava aracıdır(İHA). Dört rotorlu, dikey iniş kalkış(VTOL) özelliği ve yüksek manevra kabiliyeti sayesinde klasik insansız hava araçlarına göre bir çok avantaja sahiptir. VTOL özelliği sayesinde, özellikle engebeli ve kısıtlı ortamlarda, uzun iniş ve kalkış pistine ihtiyaç duymadan kullanılabilmektedir. Ayrıca, dört rotorlu, VTOL özelliği taşıyan diğer İHA'lara göre, mekanik olarak daha basit bir yapıya sahiptir. Fakat, belirtilen avantajların yanı sıra, dört rotorlu, yüksek derecede doğrusal olmayan ve kararsız bir dinamiğe sahiptir. Bu nedenle, dört rotorlu'nun otonom kontrolü çeşitli zorluklar içermektedir ve bir çok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada, dört rotorlu bir insansız hava aracının, doğrusal olmayan bir kontrol metodu olan geri-adımlama yöntemi kullanılarak, yol(yörünge) takibi kontrolü sağlanmıştır. Kontrol sistemi oluşturulurken, dört rotorlu'nun yönelimi iç döngü olarak, pozisyonu ise dış döngü olarak kontrol edilerek, hava aracının istenilen yolu yüksek doğrulukla takip etmesi amaçlanmıştır. İlk olarak, dört rotorlu'nun doğrusal olmayan dinamik modeli Newton hareket denklemleri kullanılarak elde edilmiştir. Doğrusal olmayan bu model simülasyonlarda dinamik model olarak kullanılmıştır. Daha sonrasında, doğrusal olmayan dinamik model, kontrolcü tasarımında kullanılmak üzere, belirli varsayımlar aracılığıyla basitleştirilmiştir. Basitleştirilmiş dinamik model kullanılarak, geri adımlamalı kontrolcü, üç aşamada elde edilmiştir. Elde edilen kontrolcü, MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve test edilmiştir. Ayrıca, kontrolcünün güçlü derecedeki bozuculara karşı dayanıklılığı da simülasyon ortamında denenmiştir. Elde edilen simülasyon sonuçları, geri-adımlamalı kontrolcü sayesinde, istenilen yolun yüksek doğrulukta takip edildiğini göstermiştir. Ayrıca, bozucular eklenerek yapılan simülasyonlarda, kontrolcünün güçlü derecedeki çeşitli bozucuları etkili şekilde bastırdığı görülmüştür.