Development of nonlinear robust control techniques for unmanned aerial vehicles

Abstract

In this thesis, model reference output tracking control of unmanned aircraft vehicles are aimed. The control problem is complicated due to the lack of accurate knowledge of nonlinear system dynamics and additive state-dependent nonlinear disturbancelike terms. Only the output of the vehicle is considered to be available for control design purposes. A novel robust controller is designed that ensured a global asymptotic stability result. In the design of the controller, proportional integral controller is fused with the integral of the signum of the tracking error to compensate uncertainties. Lyapunov type stability analysis are utilized to prove asymptotic convergence of the output tracking error. Extensions to optimal, adaptive and neural network controllers are also designed. Simulation and experiment results are presented to illustrate the performance of the robust controllers.Bu tezde, insansız hava araçları için dayanak bir modelin çıktı izlemeli kontrolü hedeflenmiştir. Sistem dinamiklerindeki doğrusal olmayan belirsizlikler ve toplanır durum-bağımlı doğrusal olmayan bozan etken benzeri terimler kontrol problemini daha zor hale getirmektedir. Kontrol tasarımında sadece sistemin çıktısının kullanılabilir durumda olması dikkate alınmıştır. Çalışmamızda evrensel asimtotik kararlılığı sağlayacak yeni bir gürbüz denetçi tasarlanmıştır. Denetçi tasarımında bir oransal integral denetçi ile birlikte belirsizlikleri telafi etmek için izleme hatasının is¸aretinin integrali kullanılmıştır. Lyapunov tipi kararlılık analizleri kullanılarak çıktı izleme hatasının asimtotik yakınsaması ispatlanmıştır. Daha sonra gürbüz denetçinin optimal, uyarlanır ve sinir ağı tabanlı versiyonları geliştirilmiştir. Simulasyon ve deney sonuçları sunularak tasarlanan gürbüz denetçilerin performansları ortaya koyulmuştur.