Design of simulator for unmanned aerial vehicle of quadrotor

Abstract

Bu çalışma, quadrotor adlı insansız hava aracı için simülatör tasarımını anlatmaktadır. Simulator tasarımı için gerçek sistemin temel bileşenleri anlatılmış ve simülasyon ortamında modellemeleri yapılmıştır. Çalışmanın ana amacı gerçek tasarımların, simulator modeli üzerinde çok az çaba ile geliştirilebileceği tezini savunarak iyi bir simülasyon modeli çıkarmaktır._x000B_İlk bölümde insansız hava araçlarının önemi anlatılmış ve quadrotor tipi helikopterin kullanım yaygınlığından bahsedilmiştir. Daha sonra quadrotor çalışma prensipi detaylı bir şekilde anlatılarak, sistemin dinamik denklemleri çıkarılmıştır._x000B_İnsansız hava araçlarında ölçüm sistemi, kontrol sistemi ve haberleşme sistemi hayati önem taşır. Sistemde kullanılan sensörler tek tek incelenmiş ve modelleme denklemleri çıkarılmıştır. Sensörlerden ölçülen verilerin gürültü içermesinden dolayı, gerçek bir ölçüm değeri almak adına filtreleme işlemi uygulanmıştır. Ayrıca, sistemin verilen görevleri yerine getirebilmesi ve dengeli bir şekilde çalışabilmesi için iyi bir kontrol sistemi uygulanmasının önemi üzerinde durulmuştur._x000B_Son olarak, istenilenleri görsel olarak sonuçlarını görebileceğimiz üç boyutlu bir simülator tasarımı gerçekleştirilmiştir. Helikopter modeli tasarımı, ortam ve görsel bir kullanıcı arayüzü aracığıyla sistemin çalışması test edilmiştir. This work covers a simulator for unmanned air vehicle called quadrotor. For the simulator design, the main components of a real quadrotor are explained and the modeling of them is implemented in the simulation. The main goal of this work is to argue for an idea that a real quadrotor design could be developed upon a well designed simulator with a little effort._x000B_In first sections, the importance of unmanned air vehicles and the reasons for why the quadrotor is commonly used for educational purpose are explained. After that quadrotor working principles explained in detail and the equations of dynamics are derived._x000B_In an unmanned air vehicle, measurement system, control system and communication system have vital importance. All sensors used in a quadrotor are mentioned and the modeling equations of them are derived. Because sensor outputs have different noise characteristics, an effective filtering operation is applied. Furthermore, a well designed control system is required for a stable flight operation and fulfilling duties commanded from a remote operator._x000B_As a last, a three dimensional quadrotor model and medium are designed to visualize all the work done. Simulator helicopter is controlled from a user interface which has number of functional buttons for operator commands and vehicle?s instant state values on it.