Advancing quadcopter autonomy: Comparative analysis of conventional control strategies and integration of fuzzy PID for enhanced performance
Yükleniyor...
Tarih
2024
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İstanbul Gelişim Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
The development and utilization of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) continue
to grow, it becomes increasingly important to address the challenges related to their
control and performance. UAVS performance is completely dependent on their control
system be- havior. In this master’s project the main objective lies to study those
different controllers when the model is against disturbance and uncertainties,
comparing and analyzing the proposed three conventional control strategies: (a
proportional integral derivative (PID) controller, a Backstepping controller and a fuzzy
pid controller ) and all that to regulate and control the behavior and stability of
quadcopter UAVs. To achieve these objec- tives, a comprehensive methodology is
outlined encompassing comprehensive approach for dynamic modeling, control
system design,Parameter Tuning,performance evaluation, simulation of a quadcopter
with analysing it’s results. Utilizing careful adjustments and fine-tuning, each control
strategy is customized to attain the desired dynamic response and stability during
quadcopter flight. Furthermore, this thesis seeks to explore the fuzzy logic into the PID
control combination framework to create a hybrid control strategy, termed the Fuzzy
PID controller. Leveraging MATLAB as a powerful tool, the quadcopter is
empowered to autonomously navigate complex en- vironments.Extensive simulation
experiments and evaluations, conducted in MATLAB, precisely compare the
performance of the different control strategies and it showed promis- ing responses to
the tests carried out. The results indicated the limits of the PID controller but it’s
effectiveness after combining it with fuzzy logic. Overall, this research significantly
advances the field of quadcopter control and autonomy, presenting valuable insights
and solutions for optimizing flight stability and enabling secure.
İnsansız Hava Araçlarının (İHA) geliştirilmesi ve kullanımı artmaya devam ederken, kontrol ve performanslarıyla ilgili zorlukların ele alınması giderek daha önemli hale geliyor. İHA performansı tamamen kontrol sistemi davranışına bağlıdır. Bu yüksek lisans projesinde temel amaç, model bozulma ve belirsizliklere karşı olduğunda farklı kontrolörleri incelemek, önerilen üç geleneksel kontrol stratejisini karşılaştırmak ve analiz etmektir: (orantılı integral türev (PID) kontrolörü, Backstepping ve Fuzzy PID kontrolörü) ve tüm bunlar dört pervaneli İHA'ların davranışını ve kararlılığını düzenlemek ve kontrol etmek için. Bu hedeflere ulaşmak için, dinamik modelleme, kontrol sistemi tasarımı, parametre ayarı, performans değerlendirmesi, bir dört pervaneli uçağın simülasyonu ve sonuçlarının analizi için kapsamlı bir yaklaşım içeren kapsamlı bir metodoloji özetlenmiştir. Dikkatli ayarlamalar ve ince ayarlar kullanılarak, her kontrol stratejisi dört pervaneli uçak uçuşu sırasında istenen dinamik tepkiyi ve kararlılığı elde etmek için özelleştirilir. Ayrıca, bu tez, Fuzzy logic PID kontrol kombinasyon çerçevesine dahil ederek, Fuzzy PID kontrolörü olarak adlandırılan bir hibrit kontrol stratejisi oluşturmayı amaçlamaktadır. MATLAB'ı güçlü bir araç olarak kullanan quadcopter, karmaşık ortamlarda otonom olarak gezinmek üzere güçlendirilmiştir. MATLAB'da yürütülen kapsamlı simülasyon deneyleri ve değerlendirmeleri, farklı kontrol stratejilerinin performansını hassas bir şekilde karşılaştırmış ve gerçekleştirilen testlere umut verici yanıtlar göstermiştir. Sonuçlar, PID kontrolörünün sınırlarını ancak Fuzzy logic birleştirildikten sonraki etkinliğini göstermiştir. Genel olarak, bu araştırma quadcopter kontrolü ve otonomisi alanını önemli ölçüde ilerletmekte, uçuş kararlılığını optimize etmek ve güvenli.
İnsansız Hava Araçlarının (İHA) geliştirilmesi ve kullanımı artmaya devam ederken, kontrol ve performanslarıyla ilgili zorlukların ele alınması giderek daha önemli hale geliyor. İHA performansı tamamen kontrol sistemi davranışına bağlıdır. Bu yüksek lisans projesinde temel amaç, model bozulma ve belirsizliklere karşı olduğunda farklı kontrolörleri incelemek, önerilen üç geleneksel kontrol stratejisini karşılaştırmak ve analiz etmektir: (orantılı integral türev (PID) kontrolörü, Backstepping ve Fuzzy PID kontrolörü) ve tüm bunlar dört pervaneli İHA'ların davranışını ve kararlılığını düzenlemek ve kontrol etmek için. Bu hedeflere ulaşmak için, dinamik modelleme, kontrol sistemi tasarımı, parametre ayarı, performans değerlendirmesi, bir dört pervaneli uçağın simülasyonu ve sonuçlarının analizi için kapsamlı bir yaklaşım içeren kapsamlı bir metodoloji özetlenmiştir. Dikkatli ayarlamalar ve ince ayarlar kullanılarak, her kontrol stratejisi dört pervaneli uçak uçuşu sırasında istenen dinamik tepkiyi ve kararlılığı elde etmek için özelleştirilir. Ayrıca, bu tez, Fuzzy logic PID kontrol kombinasyon çerçevesine dahil ederek, Fuzzy PID kontrolörü olarak adlandırılan bir hibrit kontrol stratejisi oluşturmayı amaçlamaktadır. MATLAB'ı güçlü bir araç olarak kullanan quadcopter, karmaşık ortamlarda otonom olarak gezinmek üzere güçlendirilmiştir. MATLAB'da yürütülen kapsamlı simülasyon deneyleri ve değerlendirmeleri, farklı kontrol stratejilerinin performansını hassas bir şekilde karşılaştırmış ve gerçekleştirilen testlere umut verici yanıtlar göstermiştir. Sonuçlar, PID kontrolörünün sınırlarını ancak Fuzzy logic birleştirildikten sonraki etkinliğini göstermiştir. Genel olarak, bu araştırma quadcopter kontrolü ve otonomisi alanını önemli ölçüde ilerletmekte, uçuş kararlılığını optimize etmek ve güvenli.
Açıklama
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİT YAHYA
Yer Bilgisi: İstanbul Gelişim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Anahtar Kelimeler
UAV, Quadrotor, PID, Backstepping, Autonomously, autonomously, fuzzy logic, fuzzy pid, İHA, Otonom, Fuzzy logic, Fuzzy pid
