Yanlamasına Uçuş Kontrol Sistemlerinde Modellemeye Dayalı Arıza Tespiti ve Ayrımı

Benzer belgeler
ÇOKLU REGRESYON MODELİ, ANOVA TABLOSU, MATRİSLERLE REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ,REGRES-YON KATSAYILARININ YORUMU

Deney No: 2. Sıvı Seviye Kontrol Deneyi. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Dijital Kontrol Laboratuvar Deney Föyü Deneyin Amacı

5.3. Tekne Yüzeylerinin Matematiksel Temsili

ENDÜSTRİNİN DEĞİŞİK İŞ KOLLARINDA İHTİYAÇ DUYULAN ELEMANLARIN YÜKSEK TEKNİK EĞİTİM MEZUNLARINDAN SAĞLANMASINDAKİ BEKLENTİLERİN SINANMASI

YAYILI YÜK İLE YÜKLENMİŞ YAPI KİRİŞLERİNDE GÖÇME YÜKÜ HESABI. Perihan (Karakulak) EFE

Doğrusal Korelasyon ve Regresyon

YÖNETİM VE EKONOMİ Yıl:2006 Cilt:13 Sayı:1 Celal Bayar Üniversitesi İ.İ.B.F. MANİSA

TÜRKİYE DEKİ 380 kv LUK 14 BARALI GÜÇ SİSTEMİNDE EKONOMİK YÜKLENME ANALİZİ

DOĞRUSAL OLMAYAN DİZGELER İÇİN MODEL TEMELLİ ARIZA BULMA-YALITIMI VE ROBOT MANİPÜLATÖRLERE UYGULANMASI

Sistemde kullanılan baralar, klasik anlamda üç ana grupta toplanabilir :

Üç Boyutlu Yapı-Zemin Etkileşimi Problemlerinin Kuadratik Sonlu Elemanlar ve Sonsuz Elemanlar Kullanılarak Çözümü

FLYBACK DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI VE ANALİZİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

kadar ( i. kaynağın gölge fiyatı kadar) olmalıdır.

UÇUŞ KONTROL SİSTEMİNDE BİLİNMEYEN GİRİŞ GÖZLEYİCİLERİ KULLANARAK ALGILAYICI ARIZASI TESPİTİ VE AYRIMI

bir yol oluşturmaktadır. Yine i 2 , de bir yol oluşturmaktadır. Şekil.DT.1. Temel terimlerin incelenmesi için örnek devre

İki Serbestlik Dereceli KardanUygulamasının Kararlılaştırılması

DİNAMİK ANALİZ PROBLEMLERİ İÇİN YENİ BİR ADIM ADIM SAYISAL ÇÖZÜMLEME YÖNTEMİ

Korelasyon ve Regresyon

DURUM GERİBESLEMELİ UÇUŞ KONTROL SİSTEM TASARIMI. Emre KIYAK 1, * FLIGHT CONTROL SYSTEM DESIGN WITH STATE FEEDBACK

HAFTA 13. kadın profesörlerin ortalama maaşı E( Y D 1) erkek profesörlerin ortalama maaşı. Kestirim denklemi D : t :

PARAMETRİK OLMAYAN HİPOTEZ TESTLERİ Kİ-KARE TESTLERİ

Sürekli Olasılık Dağılım (Birikimli- Kümülatif)Fonksiyonu. Yrd. Doç. Dr. Tijen ÖVER ÖZÇELİK

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

JFM316 Elektrik Yöntemler ( Doğru Akım Özdirenç Yöntemi)

X, R, p, np, c, u ve diğer kontrol diyagramları istatistiksel kalite kontrol diyagramlarının

UÇAK EYLEYİCİ ARIZASININ TESPİTİ, YALITIMI VE SİSTEMİN YENİDEN YAPILANDIRILMASI

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, Eylül 2013, Malatya DOĞRUSAL KONTROL SİSTEMLERİ

PROJE SEÇİMİ VE KAYNAK PLANLAMASI İÇİN BİR ALGORİTMA AN ALGORITHM FOR PROJECT SELECTION AND RESOURCE PLANNING

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ Cilt:13 Sayı:2 sh Mayıs 2012

Emre KIYAK * ve Gülay İYİBAKANLAR. Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted :

Soğutucu Akışkan Karışımlarının Kullanıldığı Soğutma Sistemlerinin Termoekonomik Optimizasyonu

Adi Diferansiyel Denklemler NÜMERİK ANALİZ. Adi Diferansiyel Denklemler. Adi Diferansiyel Denklemler

BETONARME YAPI TASARIMI

Deprem Tepkisinin Sayısal Metotlar ile Değerlendirilmesi (Newmark-Beta Metodu) Deprem Mühendisliğine Giriş Dersi Doç. Dr.

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, Eylül 2013, Malatya AKILLI VE UYARLAMALI KONTROL SİSTEMLERİ

ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN BİYOLOJİK ARITIMI VE ARITIM KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ

Türk Dilinin Biçimbilim Yapısından Yararlanarak Türkçe Metinlerin Farklı İmgelere Ayrılarak Kodlanması ve Sıkıştırılması

TEKNOLOJİ, PİYASA REKABETİ VE REFAH

a IIR süzgeç katsayıları ve N ( M) de = s 1 (3) 3. GÜRÜLTÜ GİDERİMİ UYGULAMASI

Metin Madenciliği ile Soru Cevaplama Sistemi

Bulanık Mantık ve Yapay Sinir Ağları ile bir 3-3 Stewart Platformu nun Pozisyon Kontrolü

GÜNEŞ ENERJİLİ BİR SULAMA SİSTEMİNDE BOOST KONVERTERDEN BESLENEN ARM SÜRÜCÜ SİSTEMİNİN ANALİZİ

A İSTATİSTİK. 4. X kesikli rasgele (random) değişkenin moment çıkaran. C) 4 9 Buna göre, X in beklenen değeri kaçtır?

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

MİNİMAL SİSTEMLERDE DURUM GERİBESLEMESİ İLE KUTUP ATAMA PROBLEMİNİN NÜMERİK ANALİZİ

ANADOLU ÜNivERSiTESi BiliM VE TEKNOLOJi DERGiSi ANADOLU UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CiltNol.:2 - Sayı/No: 2 : (2001)

PARÇALI DOĞRUSAL REGRESYON

YAPILARIN ENERJİ ESASLI TASARIMI İÇİN BİR HESAP YÖNTEMİ

Makine Öğrenmesi 10. hafta

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, Eylül 2013, Malatya MODELLEME VE SİSTEM TANILAMA

Standart Model (SM) Lagrange Yoğunluğu. u, d, c, s, t, b. e,, Şimdilik nötrinoları kütlesiz Kabul edeceğiz. Kuark çiftlerini gösterelim.

SAYISAL ÇÖZÜMLEME. Sayısal Çözümleme

Sera İklimlendirme Kontrolü İçin Etkin Bir Gömülü Sistem Tasarımı

ZKÜ Mühendislik Fakültesi - Makine Mühendisliği Bölümü ISI VE TERMODİNAMİK LABORATUVARI Sudan Suya Türbülanslı Akış Isı Değiştirgeci Deney Föyü

Otomatik Kontrol Ulusal Toplantısı, TOK2013, Eylül 2013, Malatya MEKATRONİK SİSTEMLER VE KONTROLÜ

SAYISAL ANALİZ. Doç.Dr. Cüneyt BAYILMIŞ. Sayısal Analiz. Doç.Dr. Cüneyt BAYILMIŞ

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

Bulanık Mantık ile Hesaplanan Geoid Yüksekliğine Nokta Yüksekliklerinin Etkisi

KREMAYER TİPİ KESİCİ TAKIMLA İMAL EDİLMİŞ EVOLVENT DÜZ DİŞLİ ÇARKLARIN MATEMATİK MODELLENMESİ

PARÇACIK SÜRÜSÜ OPTİMİZASYON ALGORİTMASI VE BENZETİM ÖRNEKLERİ

Basel II Geçiş Süreci Sıkça Sorulan Sorular

BÖLÜM 5 İKİ VEYA DAHA YÜKSEK BOYUTLU RASGELE DEĞİŞKENLER İki Boyutlu Rasgele Değişkenler

4.5. SOĞUTMA KULELERİNİN BOYUTLANDIRILMASI İÇİN BİR ANALIZ

ARAŞTIRMA MAKALESİ/RESEARCH ARTICLE TEK ÇARPIMSAL SİNİR HÜCRELİ YAPAY SİNİR AĞI MODELİNİN EĞİTİMİ İÇİN ABC VE BP YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI ÖZ

ORTA GERİLİM ENERJİ DAĞITIM TALİ HATLARINDA ARIZA ANALİZİ

OLASILIĞA GİRİŞ. Biyoistatistik (Ders 7: Olasılık) OLASILIK, TIP ve GÜNLÜK YAŞAMDA KULLANIMI

ROBİNSON PROJEKSİYONU

ALTERNATİF AKIM DEVRE YÖNTEM VE TEOREMLER İLE ÇÖZÜMÜ

NİTEL TERCİH MODELLERİ

dir. Bir başka deyişle bir olayın olasılığı, uygun sonuçların sayısının örnek uzaydaki tüm sonuçların sayısına oranıdır.

Toplam Eşdeğer Deprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 Deprem Yönetmeliği İle 2006 Deprem Yönetmeliğinin Karşılaştırılması

TEMEL DEVRE KAVRAMLARI VE KANUNLARI

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

MATLAB GUI İLE DA MOTOR İÇİN PID DENETLEYİCİLİ ARAYÜZ TASARIMI INTERFACE DESING WITH PID CONTROLLER FOR DC MOTOR BY MATLAB GUI

Kİ-KARE TESTLERİ A) Kİ-KARE DAĞILIMI VE ÖZELLİKLERİ

TÜRKİYE DEKİ 22 BARALI 380 kv LUK GÜÇ SİSTEMİ İÇİN EKONOMİK DAĞITIM VE OPTİMAL GÜÇ AKIŞI YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI ANALİZİ

İÇME SUYU ŞEBEKELERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ

DOĞRUSAL HEDEF PROGRAMLAMA İLE BÜTÇELEME. Hazırlayan: Ozan Kocadağlı Danışman: Prof. Dr. Nalan Cinemre

Kİ KARE ANALİZİ. Doç. Dr. Mehmet AKSARAYLI Ki-Kare Analizleri

TRAFİK İŞARETLERİNİN HOUGH DÖNÜŞÜMÜ VE DVM KULLANILARAK SINIFLANDIRILMASI TRAFFIC SIGN CLASSIFICATION USING HOUGH TRANSFORM AND SVM

Aktif Manyetik Yatak Elektriksel Dinamik Modeli

Hata tanıma ve hata toleranslı kontrol: Destek vektörü makineleri yaklaşımı

ELM201 ELEKTRONİK-I DERSİ LABORATUAR FÖYÜ

Yard. Doç. Dr. Oben Dağ 1. İstanbul Arel Üniversitesi Özet. 1. Giriş. 2. Problemin Tanımı

Makine Öğrenmesi 6. hafta

Şiddet-Süre-Frekans Bağıntısının Genetik Algoritma ile Belirlenmesi: GAP Örneği *

İntegratörlü sistemler için Katsayı Diyagram Metodu ile kontrolör tasarımı

Çok Parçalı Basınç Çubukları

DETERMINATION OF THE ECONOMIC DISPATCH IN ELECTRIC POWER SYSTEMS USING SIMULATED ANNEALING(SA) ALGORITHM

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 7 Sayı: 1 s Ocak 2005

ÇELİK UZAYSAL ÇERÇEVE YAPILARIN OPTİMUM TASARIMI

EVRİMSEL ALGORİTMA İLE SINIRLANDIRMALI DİNAMİK OPTİMİZASYON

16. Dörtgen plak eleman

KARMAŞIK SAYILAR. Derse giriş için tıklayın...

VEKTÖRLER VE VEKTÖREL IŞLEMLER

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Bölümü, ELAZIĞ

BİRLEŞİK DALGACIK-SİNİR AĞI MODELİ YAKLAŞIMI İLE ELEKTRİK GÜÇ SİSTEMLERİNDE ARIZA SINIFLAMA

ĐDEAL BĐR DC/DC BUCK DÖNÜŞTÜRÜCÜNÜN GENELLEŞTĐRĐLMĐŞ DURUM UZAY ORTALAMA METODU ĐLE MODELLENMESĐ

Transkript:

Makne Teknolojler Elektronk Dergs Clt: 2 o: 2 25 (27-39) Electronc Journal of Machne Technologes Vol: 2 o: 2 25 (27-39) TEKOOJİK ARAŞTIRMAAR www.teknolojkarastrmalar.com e-iss:34-44. GİRİŞ Makale (Artcle) Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza Tespt ve Ayrımı Emre KIYAK Anadolu Ünverstes Hav. ve Uzay Bl. Fak. Hav. Elek. ve Elekt. Böl. 2647 Eskşehr/TÜRKİYE ekyak@anadolu.edu.tr Özet Bu çalışmada uçuş kontrol sstemnde olablecek algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımı modellemeye dayalı yöntemlerle kıyaslamalı yapılarak gerçekleştrlmekte ve yöntemlern kıyaslamaları yapılmaktadır. Öncelkle Tam Mertebe Gözleyc ve Adanmış Gözleyc Yapısı br arada kullanılarak arızalı algılayıcının tespt ve ayrımı Matlab programı kullanılarak gerçekleştrlmştr. Ardından uçuş kontrol sstemne blnmeyen grşlernde etk etmes durumu da gözönüne alınarak Blnmeyen Grş Gözleycs ve Genelleştrlmş Gözleyc Yapısı br arada kullanılarak arızalı algılayıcının tespt ve ayrımı gerçekleştrlmştr. İk arıza tespt yöntem ve k arıza ayrım yöntemnn sonuçları brbrleryle kıyaslanmıştır. Anahtar Kelmeler: Arıza Tespt Arıza Ayrımı Gözleyc Modelleme. Observer-Based Fault Detecton and Isolaton n ateral Flght Control Systems Abstract In ths study possble sensor faults n the flght control system are detected and solated based on modelng methods and ths methods are compared each other. Frst the full-order observer and Dedcated Observer Scheme are used together for faulty sensor detecton and solaton by usng Matlab program. Then takng nto account the unknown nputs to nfluence of the flght control system Unknown Input Observer and Generalzed Observer Scheme are used together for faulty sensor detecton and solaton. Two fault detecton method and two fault solaton method are compared each other. Keywords: Fault Detecton Fault Isolaton Observer Modelng. Uçak gb üç boyutlu düzlemde hareket eden karmaşık br sstemn hareketnde uçuş kontrol sstem öneml br rol üstlenr. Uçuş kontrol sstem çnde görev yapan algılayıcılar bu amaç doğrultusunda kullanılır ve yaptıkları ölçümler son derece önemldr. Algılayıcıların her zaman doğru şeklde çalışmaları yanlış çalışmaları durumunda se vedlkle yerlerne doğru ölçüm yapablen algılayıcıların tetklenmeler sağlanmalıdır. Hajyev ve Calskan tarafından çok boyutlu dnamk sstemler çn Kalman Fltres ne dayalı br algılayıcı arızası tespt algortması gelştrlmştr. Algortma br uçağın uzunlamasına dnamkler çn denenmş ve hava hızı algılayıcısının arızasının tespt gerçekleştrlmştr []. Oosterom ve Babuska tarafından tcar br uçağın uçuş kontrol sstemne entegre edlmş sanal br algılayıcı gelştrlmştr. Sanal algılayıcının grşler olarak benzer ntelkte olmayan algılayıcıların çıkışları kullanılmaktadır. Takag-Sugeno tp bulanık model le oluşturulmuş sanal algılayıcı uçak Bu makaleye atıf yapmak çn Kıyak E. Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza Tespt ve Ayrımı Makne Teknolojler Elektronk Dergs 25 2(2) 27-39 How to cte ths artcle Kıyak E. Observer-Based Fault Detecton and Isolaton n ateral Flght Control Systems Electronc Journal of Machne Technologes 25 2(2) 27-39

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza üretcsnden elde edlen verlerden yola çıkarak Matlab/Smulnk programında gerçekç br şeklde oluşturulmuştur. Gerçek k algılayıcının br tanesnde arıza olması durumunda sanal algılayıcı arızalı algılayıcıyı tanımlamakta ve kend görev yapmaya devem etmekte aynı zamanda son algılayıcının arıza yapmasında ble çalışmasını sürdüreblmektedr [2]. Azam ve arkadaşları tarafından sabt kanatlı uçağın uçuş kontrol sstemnde gerçek zamanlı olarak arıza tespt ve ayrımı problem ele alınmıştır. Kanatçık rtfa dümen stkamet dümen ve yatay stablze gb kontrol yüzey elemanlarında olablecek arızalara odaklanılmış bu amaçla çeştl arıza sınıflandırmaları oluşturulmuştur. Önerdkler testler le hemen hemen tüm arıza ayrımlarını tespt ettklern dda etmektedrler [3]. Jayakumar ve Das tarafından br uçuş kontrol sstemnde yen başlamış algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımına yönelk yöntem önerlmştr. Uçuş kontrol sstemn DC motora dayalı br elektromekank eyleycl sstem olarak ele almışlardır. Eyleyc pozsyonu motor şaft hızı ve motor akımından yola çıkarak analtk hesaplamalara dayalı br yöntem önermşlerdr. Önerdkler yöntem uenberger n gözleycsne dayalı br yaklaşım olup elde edlen rezdülerden yola çıkarak başlangıç sevyesndek algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımını gerçekleştrleblmştr [4]. u ve arkadaşları tarafından olası eyleyc arızalarının tespt ve ayrımına yönelk dış bozucularında etkledğ doğrusal sstemler çn br yöntem gelştrlmştr. Çalışmalarında her br olası eyleyc arızasını br arıza model şeklnde düşünmüşler kayma kpl gözleyc tarafından elde edlen rezdülerden yola çıkarak arızalı eyleycy tespt etmşlerdr [5]. Bu çalışmada uçak yanlamasına uçuş kontrol sstemnde olablecek algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımı modellemeye dayalı yöntemlerle gerçekleştrlmektedr. Öncelkle Tam Mertebe Gözleyc nn Adanmış Gözleyc Yapısı (AGY) şeklnde kullanımı le arızalı algılayıcının tespt ve ayrımı Matlab programı kullanılarak gerçekleştrlmştr. Ardından yanlamasına uçuş kontrol sstemne blnmeyen grşlernde etk etmes durumu da gözönüne alınarak Blnmeyen Grş Gözleycs nn Genelleştrlmş Gözleyc Yapısı (AGY) şeklnde kullanımı le arızalı algılayıcının tespt ve ayrımı Matlab programı kullanılarak gerçekleştrlmştr. İk arıza tespt yöntem ve k arıza ayrım yöntemnn sonuçları brbrleryle kıyaslanmıştır. 2. MODEEMEYE DAYAI ARIZA TESPİTİ 2. Gözleyc Teors Gözleyclern temel prensb; dnamk br sstemn durum değşkenlernn gözleyc olarak smlendrlen br başka sstemn durum değşkenler tahmnlerne yakınsamasıdır. Doğrusal zamanla değşmeyen br sstemn durum uzayındak gösterm aşağıdak gb tanımlansın [6-2]: x(t) Ax(t) Bu(t) y(t) Cx(t) () Burada; A nxn R sstem katsayılar matrs B nxm R kontrol dağıtım katsayılar matrs C 28 nxn R ölçüm nx mx nx dağıtım katsayılar matrs x(t) R durum vektörü; u(t) R grş vektörü ve y(t) R ölçüm vektörü olarak tanımlanmıştır. Gözleyc dnamğ doğrusal br sstem çn y(t) ölçüm vektörü ve u(t) grş vektörünün lneer kombnasyonu şeklnde

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 olarak tanımlanır. Burada; F z (t) Fz(t) Gy(t) u(t) (2) nxn nxn R gözleyc dnamkler katsayılar matrs G R ölçüm dağıtım nxm nx katsayılar matrs R kontrol dağıtım matrs ve z(t) R gözlem vektörü olarak tanımlıdır. Burada amaç Eştlk (2) de verlen gözleyc dnamğndek F G ve katsayılar matrslernn bulunmasıdır. Sstem ve gözleyc dnamklerne boyut analz yapıldığında gözleyc boyutunun sstem boyutuna eşt olduğu görülmektedr. Eştlk () dek durum denklem n x n boyutlu br T matrsyle çarpılıp Eştlk (2) den çıkartıldığında aşağıdak denklem elde edlr: z (t)- Tx(t) Fz(t) u(t) GCx(t)- TAx(t) - TBu(t) (3) Sstem ve gözleyc durumları arasındak hata vektörü olarak tanımlandığında hatanın değşm aşağıdak gb elde edlr. Aşağıdak kabuller yapıldığında e(t) z(t)- Tx(t) (4) e (t) F(z(t)- Tx(t)) (FT - TA GC)x(t) ( - TB)u(t) (5) e (t) Fe(t) şeklne gelr. Bu dferansyel denklemn çözümü se FT TA GC (6) TB (7) e(t) e Ft e() (8) şeklndedr. F Hurwtz seçlrse (kutupların sol yarı karmaşık düzlemde seçlmes durumu) hata vektörü sıfıra yakınsar: lme(t) t (9) Böylece yatışkın durumda lmz(t) lmtx(t) halne dönüşmüş olur. t t 29

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza 2.2 Blnmeyen Grş Gözleycs Aşağıdak gb br durum uzayı matematk model tanımlansın [ 3 4]: x(t) Ax(t) Bu(t) Ed(t) y(t) Cx(t) () qx nxq Burada; d(t) R blnmeyen grş vektörü ve E R blnmeyen grş dağıtım katsayılar matrs olarak tanımlıdır. Bütün durumların hesaplanabldğ br tam mertebe gözleyc yapısı se aşağıdak gb tanımlanmıştır [5 6]: z(t) Fz(t) TBu(t) Ky(t) x(t) ˆ z(t) Hy(t) () nx nxn nxn Burada; xˆ R hesaplanan durum vektörü T R boyutlu matrs K ve H R boyutlu matrsler olup dğer matrs ve vektörler Eştlk () dek tanımlamalarda olduğu gbdr. Burada tanımlanan T K ve H matrslernn seçlmesndek dğer krterler aşağıda açıklanmaktadır. Hata vektörü; e(t) x(t) x(t) ˆ (2) olarak tanımlandığında Eştlk () dak sstem durumları ve Eştlk () de verlen hesaplanan durumlar kullanılarak bu denklem olarak elde edlr. e(t) x(t) x(t) ˆ x(t) z(t) Hy(t) x(t) z(t) HCx(t) (I HC)x(t) z(t) (3) Hata vektörünün değşm fades kullanılarak Eştlk (3) düzenlenrse Eştlk (4) e ulaşılır: e(t) (I - HC)x(t) - z(t) (I (I (I - HC)[Ax(t) - HC)Ax(t) - HC)Ax(t) Bu(t) Ed(t)] (I (I (I - HC)Ed(t) - HC)Bu(t) - HC)Bu(t) - Fz(t) - TBu(t) - Ky(t) (I - (I - - Fz(t) - TBu(t) - K -[T - (I - HC)]Bu(t) - (I HC)Ed(t) HC)Ed(t) - Fz(t) - TBu(t) - (K HC)Ed(t) - Fz(t) - TBu(t) - y(t) (A - HCA - K C)e(t)-[F - (A - HCA - K C)]z(t)-[K K )y(t) K Cx(t)- K (A - HCA - KC)x(t) (I - HC)Bu(t) (I - HC)Ed(t) - Fz(t) - TBu(t) - K 2y(t) e(t) (A - HCA - K C)e(t) (A - HCA - K C)z(t) (A - HCA - K C)Hy(t) (I - HC)Bu(t) 2 2 - (A - HCA - 2 2 y(t) K C)H]y(t) (4) Eştlk (4) de K K K2 şeklnde k kısma ayrılarak denklem düzenlenmştr. Burada (HC I)E (5) T I HC (6) 3

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 tanımlarının yapıldığı kabul edlmektedr [7]. F A HCA K C (7) K 2 FH (8) Yukarıdak şartların sağlanması durumunda Eştlk (9) a ulaşılır ve F n tüm özdeğerler kompleks düzlemn sol yarı kısmında se e asmptotk olarak sıfıra gdecek dolayısıyla hesaplanan durumlar ( xˆ ) sstemn gerçek durumlarına ( x ) yakınsayacaktır. 2.3 Gözleyclere Dayalı Algılayıcı Arızası Tespt ve Ayrımı Algılayıcı arızası ayrımı Adanmış Gözleyc Yapısı (AGY) ve Genelleştrlmş Gözleyc Yapısı (GGY) şeklnde k farklı yöntemle gerçekleştrleblr. AGY yaklaşımının matematksel fades Eştlk (9) da gösterlmektedr: r (t) R(f (t)) 2... n (9) a Burada; r (t). rezdü snyaln f a (t). algılayıcı arızasını ve R lşk fonksyonunu göstermektedr. Bu durumda. algılayıcıda olablecek br arıza durumu aşağıdak şeklde gösterleblr ve karar aşamasında kullanılablr: r (t) ε f a. algılayıcı arızası Burada eşk değer olarak tanımlanmıştır. Sıfırdan büyük olan her rezdünün arıza olarak yorumlanmaması çn ncelenen ssteme uygun olarak sıfırdan farklı br değer seçleblr. Teork olarak sıfır seçlmes esastır. Eştlk (9) un kullanılarak algılayıcı arızasının ayrımının yapılmasında bazı sıkıntılar olablr. Çünkü her br arızanın tek br rezdü le değerlendrlmes durumunda rezdünün eşk değern çok az altında kalma durumunda bu durum tespt edlemez. Çıkışın doğrudan ölçülemedğ durumlarda da AGY le çözüme gdlmes olanağı yoktur. Bu bakımdan GGY olarak blnen ve her br rezdünün br algılayıcı arızası harç dğerlerne karşı duyarlı olduğu yapı anlayışı kullanılarak arıza ayrımı yoluna gdlmes değerlendrmenn daha sağlıklı yapılablmesn sağlar. GGY yaklaşımının matematksel fades Eştlk (2) de gösterlmektedr: r (t) R(f (t) f (t)) r (t) R(f (t) f r (t) R(f (t) f n 2 n - n- (t)f (t) fn(t)) (2) Bu durumda se. algılayıcıda olablecek br arıza durumu aşağıdak şeklde gösterleblr ve karar aşamasında kullanılablr: (t)) r (t) ε r (t) ε j j j{ 2...... n} f a. algılayıcı arızası 3

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza Burada ve j eşk değerler olarak tanımlanmıştır. 3. UÇUŞ KOTRO SİSTEMİ Aktf uçuş kontrol teknolojs; uçaklarda sstem kontrol eden blgsayarların kullanılması ve genş br ölçek aralığında taranan kontrol ncelkleryle beraber son derece hızla gelşen br alandır. Günümüzde Arbus yolcu uçaklarında mekank bağlantılı uçuş kontrol sstemlernn yern fly-by-wre djtal kontrol sstem almıştır. Şekl de Arbus uçaklarında kullanılan fly-by-wre sstemnn bastleştrlmş blok dyagramı verlmektedr. Uçağın hareket Hareket Algılayıcılar Uçak Dnamkler Aerodnamk kuvvet ve momentler Plot kumandası Uçuş Kontrol Blgsayarı Kontrol yüzey taleb Eyleyc Kontrol Elektronkler Eyleyc Kontrol yüzey Hava Ver Algılayıcıları Şekl. Fly-by-wre sstemnn bastleştrlmş gösterm. Fly-by-wre sstemnde plotun "stck" le verdğ mekank hareketler "transducer" le elektrk snyalne çevrlr. Uçuş kontrol blgsayarı; bu hareketn uçağın lmtler dahlnde olduğunu kabul ederse bu kontrol yüzey taleb lgl eyleyc elektronklerne letlr. Eyleycler elektrk olarak aldıkları snyaller mekank harekete çevrerek bunlara bağlı olan kontrol yüzeylern hareket ettrrler. Amaç sadece bu yüzeyler hareket ettrmek ve bu şeklde bırakmak olmadığından bundan sonra kontrol yüzeylernn hareketnden kaynaklanan yen kuvvet ve momentlern uçak dnamkler ve dolayısıyla uçağın hareketn nasıl etkledğ hareket algılayıcıları le ssteme tekrar bldrlr. Hareket algılayıcıları olarak cayraskop ve vmeölçerler kullanılır. Cayraskoplar uçağın normal rotasından sapmasını hesaplarken vmeölçerler se vmelenme blgsn hesaplarlar. Hava ver algılayıcıları uçağı saran hava akımından hava akış mktarını yan hava basıncını algılarlar. Genellkle ptot tüp olarak adlandırılırlar. Uçakta farklı bölgelerde basınçlar karşılaştırılarak hava hızı rtfa hücum açısı ve genel hareket karakterstkler hesaplanır. Uçak gb karmaşık br sstemn kontrolü zordur. Bu bakımdan gerçek sstem yerne onun matematk model kullanılarak bazı çözümlemeler üretleblr. Durum uzayında gösterm kontrol teorsnde en çok kullanılan yöntemlerden brdr. ewton un knc hareket yasasından elde edlen doğrusal olmayan uçak hareket denklemler bell denge uçuşları etrafında Taylor sers le doğrusallaştırılarak Eştlk () şeklnde durum uzayı formunda gösterleblr. Doğrusallaştırılan uçak hareket denklemlernn durum uzayı yaklaşımı kullanarak 32

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 33 gösterlmes grd olarak seçlen kontrol yüzeynn hareketnn her br durum değşkenne etksn gösteren transfer fonksyonlarının oluşturulmasında büyük kolaylık sağlar [8]. En genel halde elde edlen bu denklemler uzunlamasına ve yanlamasına hareket dnamklerne ayrılarak nceleneblr. 3. Uçak Yanlamasına Hareket Kontrolü Yanlamasına hareket durum değşkenler ve kontrol grds Eştlk (2) de verlmektedr: r p x k u (2) Kararlılık türevlernden oluşan A ve B matrsler se Eştlk (22) dek gb tanımlıdır []: / r p r p v U g Y A R A R A R Y B (22) Bu fadelerde; yana kayış açısı p yatış açısal hızı r sapma açısal hızı yatış açısı k kanatçık açısı stkamet dümen açısı A R A R Y Y r p r p v ve R se lglenlen uçuş durumundak kararlılık türevlerdr. 4. Benzetm Sonuçları ve Tartışma Bu bölümde öncek bölümde verlen uçağın yanlamasına hareket durum uzayı denklemler kullanılarak gözleyc tasarlanılacaktır. Bu amaçla seçlen genş gövdel br yolcu uçağı modelndek katsayılar matrsler [].5.32.6.39.47.5.39.56 A.48.8.5.4.2 B C (23) şeklndedr. A durum katsayılar matrsnn özdeğerler; λ = -.454 +.887j λ 2 = -.454 -.887j λ 3 = -.562 λ 4 =.2 olup sağdak tek br kutup sebebyle sstemn kararsız yapıda olduğu görülmektedr. Sstemn kararlı yapıda olmasını sağlayan br durum gerbesleme kazanç matrs seçlerek sstemn kararlı yapıya gelmes sağlanmıştır. Bunun çn seçlen durum gerbesleme kazanç matrs.28 3.437.573 2.7725.45 6.3872.8445 6.9 K (24)

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza şeklndedr. Bu durumda Eştlk (25) de verlen A durum katsayılar matrs yerne.893.9.9588.392.5993.5646.5.548 A A BK (25).983.43.833.94 kullanılacaktır. Bu durumda A durum katsayılar matrs özdeğerler; λ * = -.9277 +.56j λ * 2 = -.9277 -.56j λ * 3 = -.48 λ * 4 = -.938 olarak elde edlmş olup sstem kararlılığı sağlanmıştır. Grş olarak u uygulanmaktadır. C matrs uçuş kontrol sstemnde tüm durumların doğrudan ölçülebldğ varsayılarak oluşturulmuş brm matrstr. Denklemler kullanılarak elde edlen gerçek sstem durumları Şekl 2 de gösterlmektedr. Şekl 2. Gerçek sstem durumları. Gözleyc kullanarak elde edlecek durum tepkler çn se modeldek F ve T matrsler F T (26) şeklnde seçlmektedr. Bu matrsler gözleyc temel denklemlernde yerne yazılarak G ve matrsler 34

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 9.97.9.9588.392.5993 9.4354.5.548 G.983.43 8.867.94.2.4.5 (27).8.48 olarak bulunmaktadır. Gözleycnn başlangıç koşulları.3;.6;.9;.2 seçlerek elde edlen kestrlmş durum tepkler se Şekl 3 de gösterlmektedr. Şekl 3. Gözleycnn kestrdğ durumlar. Gözleycnn hesapladığı çıkışların sstemn gerçek çıkışlarına yakınsadığını göstermek açısından her br rezdü Şekl 4 dek gb gösterlmştr. Şekl 4. Rezdüler. Tüm rezdülern Şekl 4 de görüldüğü üzere sıfıra yakınsadığı dolayısıyla gözleycnn sstem durumlarını doğru olarak kestrdğ görülmüştür. Bu durum aynı zamanda gözleynn arıza tesptnde kullanılablr olduğunu göstermektedr. Senaryo gereğ algılayıcı arızası [ ] aralığında herhang br terasyon zamanında üretlmektedr. Algılayıcı arızası oluşturulması senaryosu çıkışlardan br tanesnn değernn rasgele olarak değştrlmes yoluyla oluşturulmaktadır. Senaryo örneğ çn gerçek sstemn durum tepkler Şekl 5 de gösterlmektedr. 35

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza Şekl 5. Gerçek sstemn arızalı durum tepks. Şekl 5 de 45. terasyon adımından sonra. durum değşken olan yana kayış açısında an br değşm olduğu görülmektedr. Bu durum arıza olarak ele alınmaktadır. AGY arıza ayrımı yöntem kullanılarak rezdü benzetmler Şekl 6 dak gb elde edlmştr. Şekl 6. AGY le arıza ayrımı. Şekl 6 da 45. terasyon adımından sonra rezdülerde genel tbaryle br artış olmuştur. Burada en büyük artış olan yana kayış açısı le lgl olan rezdü arızanın yer konusuna şaret etmektedr. Bu durum se uygun br eşk değer seçlerek bell değer aşan durumların değerlendrmeye alınması gerekllğn ortaya çıkarmaktadır. Şekl 7 de se ssteme blnmeyen küçük grşlernde etk ettğ ve algılayıcı arızasının oluştuğu senaryo ele alınmıştır. 36

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Şekl 7. Gerçek sstemn blnmeyen küçük grşlernde etk ettğ durum tepks. Şekl 7 de 45. terasyon adımından sonra yana kayış açısını ölçen algılayıcının arıza yaptığı görülmektedr. Blnmeyen grş gözleyc GGY yöntemne göre arıza tespt ve ayrımı gerçekleştrlmştr. Şekl 8 de GGY yöntem le elde edlen rezdüler verlmektedr. Şekl 8. GGY le arıza ayrımı. Şekl 8 de 45. terasyon adımından sonra r r2 ve r3 rezdülernde artış olmuştur. r4 rezdüsünde se arıza anından sonra herhang br artış olmamıştır. GGY yöntemne göre bu durum 45. terasyon adımından sonra yana kayış açısını ölçen algılayıcının arıza yaptığına şaret etmektedr. GGY yöntemnn en büyük avantajı arıza etksnn brden fazla rezdü üzernde etksnden dolayı arızayı tespt etme ve ayrımında daha sağlıklı olarak kullanılablr olmasıdır. Ayrıca AGY yöntemnde arızaya karar verlecek mnmum eşk değern y seçlmes önem arzetmektedr. Eşk değern y seçlememes durumunda yanlış tesptler yapılablr. 5. SOUÇ ve ÖERİER Bu çalışmada yanlamasına uçuş kontrol sstemnde olablecek algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımı Matlab/Smulnk programı kullanılarak gerçekleştrlmştr. Algılayıcı arızalarının tesptnde tam mertebe gözleyc ve blnmeyen grş gözleycs kullanılarak sonuçlar kıyaslanmıştır. Blnmeyen grş gözleycs tam mertebe gözleycden farklı olarak yanlamasına uçuş kontrol sstemne etk eden küçük blnmeyen grşlern varlığına rağmen başarılı sonuçlar vermştr. Ayrım tertbatında se tam mertebe 37

Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 Yanlamasına Uçuş Kontrol Sstemlernde Modellemeye Dayalı Arıza gözleyc le AGY yöntem br arada kullanılmıştır. Benzetm sonuçları burada arıza tesptnde kullanılacak eşk değern belrlenmesnn çok öneml olduğunu göstermektedr. Yanlış br eşk değern seçlmes durumunda algılayıcı arızalarının belrlenmesnde yanlış kararların verlebleceğ görülmüştür. Ayrıca arızalı algılayıcı le lşks olmayan dğer rezdülerdek artış da br başka problem olarak ortaya çıkmaktadır. Bu sebeple br başka arıza ayrım yöntem olan blnmeyen grş gözleyc le GGY yöntemnn br arada kullanıldığı yaklaşım yanlamasına uçuş kontrol sstem üzernde denenmştr. Blnmeyen küçük grşlere rağmen algılayıcı arızalarının tespt ve ayrımı örnek durum benzetmler le verlmştr. 6. KAYAKAR. Hajyev C. M. Calskan F. 999 Fault detecton n flght control systems based on the generalzed varance of the Kalman flter nnovaton sequence Amercan Control Conference Volume: San Dego CA 9 3 2. Oosterom M.; Babuska R. 2 Vrtual sensor for fault detecton and solaton n flght control systems - fuzzy modelng approach IEEE Conference on Decson and Control 2645 265 vol. 3 3. Azam M. Pattpat K. Allanach J. Poll S. Patterson-Hne A. 25 In-flght fault detecton and solaton n arcraft flght control systems Aerospace Conference 3555 3565 Bg Sky MT 4. Jayakumar M. Das B. B. 26 Fault Detecton Isolaton and Reconfguraton n Presence of Incpent Sensor Faults n an Electromechancal Flght Control Actuaton System IEEE Internatonal Conference on Industral Technology 92 97 Mumba 5. u J. Jang B. Zhang Y. 27 Sldng Mode Observer-Based Fault Detecton and Isolaton n Flght Control Systems IEEE Internatonal Conference on Control Applcatons 49 54 Sngapore 6. Wllams T. J. 96 Process Control and Automaton Vol. 52 o. 2 7. Çalışkan F. 26 Fault Tolerant Control Systems ecture otes İTÜ 8. Ammar. 2 Robust Fault Detecton By Smultaneous Observers Master's Thess Blkent Unversty 9. Stevens B.. ews F.. 992 Arcraft Control And Smulaton USA. Blanke M. Knnaert M. unze J. Starosweck M. 23 Dagnoss and Fault-Tolerant Control Sprnger. Mclean D. 99 Automatc Flght Control Systems Prentce-Hall 2. Solak E. 2 Observablty And Observers For onlnear And Swtchng Systems Blkent Unversty Ph. D. Thess 3. Chen J. Patton R. J. 999 Robust Model-Based Fault Dagnoss For Dynamc Systems Kluwer Academc Publshers USA 4. Guan Y. Saf M. 993 A ew Approach to Robust Fault Detecton and Identfcaton IEEE Transactons on Aerospace and Electronc Systems Vol. 29 38

Kıyak E. Teknolojk Araştırmalar: MTED 25 (2) 27-39 5. Guan Y. Saf M. 99 A ovel Approach To The Desgn Of Unknown Input Observers IEEE Transactons on Automatc Control Vol. 36 6. Guan Y. Saf M. 99 Robust Fault Detecton n Systems wth Uncertantes IEEE Transactons on Automatc Control Vol. 33 7. Hou M. Müller P. C. 992 Desgn of Observers for near Systems wth Unknown Inputs IEEE Transactons on Automatc Control Vol. 37 8. Işık Y. 26 Genetk Algortma Tabanlı Bulanık Kontrolün Uçuş Kontrol Sstem Tasarımına Uygulanması Doktora Tez Anadolu Ünverstes Eskşehr 39