Yıl: 2017 Cilt: 7 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 218 - 227 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.7212/zkufbd.v1i1.614

Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi

Öz:
Bu çalışmada, görsel çizgi (rota) takibi için İnsansız Hava Aracı (İHA) üzerinde bulunan 3 eksenli yalpanın dış bozucu etki altındamodel öngörülü denetimi gerçekleştirilmektedir. İHA ile görsel çizgi takibi için Tanjant Vektör Alan Kılavuz (TVAK) yöntemikullanılmaktadır. Dış ortam ve kapalı ortamda yapılan testlerde, ön tanımlaması yapılan çizginin görüntü işleme algoritmalarıyla tespitive sonrasında TVAK yöntemi kullanılarak rota takip işlemi gerçekleştirilmektedir. İHA’nın alçak ve yüksek irtifa uçuşlarında rotatakibi başarım oranları deneysel olarak gözlemlenmektedir. Elde edilen sonuçlar PID denetime sahip yalpadan elde edilen veriler ilekarşılaştırılmaktadır. Dış bozucu etki altında TVAK yöntemi ile rota takibi için İHA üzerindeki 3 eksenli yalpanın MPC denetimindePID ile denetime göre başarılı sonuçlar elde edilmektedir.
Anahtar Kelime:

Model Predictive Control Gimbal on Unmanned Aerial Vehicle for Visual Line Tracking With Vector Field Guidance

Öz:
In this study, Model Predictive Control (MPC) is performed under the external disturbance effect of the 3-axis gimbal on the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) for visual line tracking. The Tangent Vector Fields Guide (TVFG) method is used for visual line tracking with UAV. In the tests performed in the outdoor and indoor environments, the pre-defined line is detected with the image processing algorithms and then the line tracking process is performed using the TVFG method. The visual line tracking success rates in the low and high altitude of UAV flight are observed experimentally. The obtained results are compared with data obtained by the gimbal having PID control. The successful results are obtained with MPC control according to PID control of 3 axis gimbal on UAV under external disturbance for visual line tracking using TVFG method.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Altan, A., Hacıoğlu, R. 2014. The controller of the camera used in target tracking for unmanned vehicle with model predictive controller. 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference, pp. 1686-1689, Trabzon.
  • Backman, J., Oksanen, T., Visala, A. 2012. Navigation system for agricultural machines: Nonlinear Model Predictive path tracking. Comp. Elect. Agric., 82: 32-43.
  • Bemporad, A., Borrelli F., Morari, M. 2002. Model predictive control based on linear programming the explicit solution. IEEE Trans. Auto. Cont., 47(12): 1974-1985.
  • Böck, M., Kugi, A. 2014. Real-time Nonlinear Model Predictive Path-Following Control of a Laboratory Tower Crane. IEEE Trans. Cont. Sys. Tech., 22(4): 1461-1473.
  • Camacho, EF., Bordons, C. 2007. Model Predictive Control, Second Edition, Springer Verlag London Limited, 405 pp.
  • Chen, H., Chang, K., Agate, CS. 2013. UAV Path Planning with Tangent-plus- Lyapunov Vector Field Guidance and Obstacle Avoidance. IEEE Trans. Aero. Elec. Sys., 49: 840-856. Chung, CF., Göktoğan, AH., Cheang K., Furukawa, T. 2006.
  • Distributed Simulation of Forward Reachable Set-Based Control for Multiple Pursuer UAVs. SimTecT 2006 Conference, pp. 171-177, Melbourne, Australia.
  • Clarke, DW., Mohtadi, C., Tuffs, PS. 1987. Generalized Predictive Control Part II Extensions and Interpretations. Automatica, 23(2): 149-160.
  • Duda, RO., Hart, PE. 1972. Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures. Comm. ACM, 15(1): 11-15.
  • Geiger, BR., Horn, JF., DeLullo, AM., Long, LN. 2006. Optimal Path Planning of UAVs Using Direct Collocation with Nonlinear Programming. AIAA GNC Conference, pp. 1-13, Colorado, USA.
  • Kim, KK., Cho, SH., Kim, HJ., Lee, JY. 2005. Detecting and Tracking Moving Object Using An Active Camera. 7th International Conference on Advanced Communication Technology, ICACT2005, pp. 817-820, Ireland.
  • Kirillov, A. 2014. http://www.aforgenet.com. AForge.NET Framework (2.2.5).
  • Köksal, K., Sürücü, D., Sürücü, M., Hacıoğlu, R. 2014. Visual Line Tracking with Vector Field Guidance for UAV. 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference, pp. 646-649, Trabzon.
  • Kwon, WH., Han, S. 2005. Receding horizon control: model predictive control for state models, Springer, 380 pp.
  • Ljung, L. 1999. System Identification Theory for User, Prentice Hall, 511 pp.
  • Loy, G., Barnes, N. 2004. Fast Shape-Based Road Sign Detection For A Driver Assistance System. IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 70-75, Sendai, Japan.
  • Mayne, DQ., Rawlings, JB., Rao, CV., Scokaert, PO. 2000. Constrained model predictive control: Stability and optimality. Automatica, 36(6): 789-814.
  • Nelson, DR., Barber, DB., McLain TW., Beard, RW. 2007. Vector Field Path Following for Miniature Air Vehicles. IEEE Trans. Robot., 23: 519-529.
  • Qin, SL., Badgwell, TA. 2002. A Survey of Industrial Model Predictive Control. Cont. Eng. Prac., 11: 733-764.
  • Rasmussen, SJ., Mitchell, JW., Chandler, PR., Schumacher, CJ., Smith, AL. 2005. Introduction to the MultiUAV2 Simulation and Its Application to Cooperative Control Research. American Control Conference, pp. 4490-4501, Portland, USA.
  • Rawlings, JB. 2000. Tutorial overview of model predictive control. IEEE Cont. Sys., 20(3): 38-52.
  • Singh, SK., Chauhan, DS., Vatsa, M., Singh, R. 2003. A Robust Skin Color Based Face Detection Algorithm. Tamkang J. Sc. Eng., 6: 227-234.
  • Stone, RH., Clarke, G. 2001. Optimization of Transition Maneuvers for a Tail-Sitter Unmanned Air Vehicle (UAV). 5th Australian International Aerospace Congress, pp. 105-119, Canberra, Australia.
  • USA Government, 2005. 2005-2030 UAV Road Map. US Government, Washington DC, United States.
  • Winstrand, M. 2004. Mission Planning and Control of Multiple UAVs. Swedish Defence Research Agency, pp. 1650-1942, Stockholm, Sweden.
  • Yu, H., Ren, C., Qiao, X. 2008. A New Corner Matching Algorithm Based On Gradient. International Conference on Signal Processing (ICSP), pp. 1346-1349, Beijing, China.
  • Zuo, F., With, de PHN. 2005. Real-Time Embedded Face Recognition for Smart Home. IEEE Trans. Cons. Elect., 51: 183-190.
APA ALTAN A, KÖKSAL K, HACIOĞLU R (2017). Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(1), 218 - 227. 10.7212/zkufbd.v1i1.614
Chicago ALTAN AYTAÇ,KÖKSAL KEREM,HACIOĞLU RIFAT Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 7, no.1 (2017): 218 - 227. 10.7212/zkufbd.v1i1.614
MLA ALTAN AYTAÇ,KÖKSAL KEREM,HACIOĞLU RIFAT Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol.7, no.1, 2017, ss.218 - 227. 10.7212/zkufbd.v1i1.614
AMA ALTAN A,KÖKSAL K,HACIOĞLU R Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2017; 7(1): 218 - 227. 10.7212/zkufbd.v1i1.614
Vancouver ALTAN A,KÖKSAL K,HACIOĞLU R Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2017; 7(1): 218 - 227. 10.7212/zkufbd.v1i1.614
IEEE ALTAN A,KÖKSAL K,HACIOĞLU R "Vektör Alan Kılavuzu Yöntemi ile Görsel Çizgi Takibi İçin İnsansız Hava Aracı Üzerindeki Yalpanın Model Öngörülü Denetimi." Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 7, ss.218 - 227, 2017. 10.7212/zkufbd.v1i1.614