Akademik Veri Yönetim Sistemi
Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, cilt.12, sa.1, ss.34-48, 2024 (TRDizin)
Bu çalışmada, bir dörtpervanelinin altı serbestlik derecesinde pozisyon kontrolü için PID
tabanlı verimli kontrol sistemleri tasarlanmış ve karşılaştırılmıştır. Asıl amaç,
dörtpervaneliyi üç-boyutlu uzayda istenen konuma getirmektir. İlk olarak
dörtpervanelinin ulaşması istenen pozisyon belirlenmiştir. Sonra sistemin fiziksel
modeli seçilmiştir ve matematiksel model, fiziksel modele göre türetilmiştir. Başlangıçta
sürükleme kuvveti ve rüzgar gibi tüm dış etkiler yoksayılmıştır. Fakat, tasarlanan
kontrolcülerin sağlamlığını ölçmek için çeşitli dış etkiler sisteme daha sonra
uygulanmıştır.İlk olarak PID kontrolcü dörtpervaneli sistemine uygulanmıştır, ikinci
olarak Bulanık Mantık-PID kontolcü kullanılmıştır. Gerekli olan yunuslama ve yuvarlama
açıları bulunmuş ve kontrol kuvvetleri her iki kontrolcü ile de hesaplanmıştır. Ayrıca
motorların açısal hızı ve her bir motora sağlanması gereken akım değerleri, önerilen
kontrolcülerin performansı ve uygulanabilirliğini ölçmek için, hesaplanmış ve
karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre, her iki kontrolcünün de başarılı şekilde çalıştığı
gözlemlenmiştir, dörtpervaneli üç-boyutlu uzayda istenen konuma ulaşabilmiştir. Fakat,
Bulanık mantık-PID kontrolcü, temel PID kontrolcüden daha hızlı ve daha az seviyede
aşımla cevap vermiştir. Ayrıca, Bulanık Mantık-PID kontrolcünün dış etkilerden daha az
etkilendiği ve bu değişiklikler karşısında daha hızlı toparladığı görülmüştür.
In this study, PID based efficient control systems are designed and compared for position
control of a quadcopter in six degrees of freedom. The main goal is to get the quadcopter
to the desired position in three-dimensional space. Firstly, the desired position for the
quadcopter to reach is determined. Then, the physical model of the system is selected,
and mathematical model is derived according to the physical model. Initially, all external
disturbances like drag force and wind are neglected. However, various external
disturbances are then applied to the system to measure robustness of the designed
controllers. Firstly, PID controller is implemented to the quadcopter system. Secondly,
Fuzzy-PID controller is used. Necessary pitch and roll angles are found and control forces
are calculated by using both controllers. Also, angular velocities of the motors and
current values which are needed to be supplied to each motor are calculated and
compared to evaluate performance and applicability of the proposed controllers.
According to the results, it is observed that both controllers worked successfully,
quadcopter is able to reach the desired location in three-dimensional space. However,
Fuzzy-PID controller gives faster response and smaller overshoot levels than basic PID
controller. In addition, it is seen that the Fuzzy-PID controller is less affected by external
disturbances, and it recovers faster against these changes.