Bir Grup İHA’nın Yumuşak Doyum Fonksiyonları ile Sınırlandırılmış İzleme Garantili Uyarlanabilir Kazanç Tabanlı Dağıtık Formasyon Kontrolü

Bu makalede, bir grup İnsansız Hava Aracının (İHA) zamanla değişen üç boyutlu bir yörünge boyunca kare formasyonda yörünge takibini gerçekleştirmesini sağlayan Yumuşak Doyum Fonksiyonu tabanlı Uyarlanabilir Dağıtık Formasyon (YDF-ADF) kontrol algoritması önerilmektedir. İlk olarak, dört rotorlu bir İHA’nın dinamik modeli ele alınmış ardından, İHA’ların ikinci mertebeden sistem modeli dikkate alınarak YDF-ADF kontrol algoritması tasarlanmıştır. Tasarlanan formasyon kontrol yaklaşımı dağıtık (distributed) bir yapıya sahip olup, İHA’lar arasında çift yönlü graf tabanlı karşılıklı bilgi paylaşımı yapıldığı varsayılmıştır. Geliştirilen adaptasyon kuralı, sürüde oluşan formasyon hata normunu esas alarak adaptif parametrelerin gerçek zamanlı güncellenmesini sağlamaktadır. Sistem dinamiklerinde ortaya çıkabilecek ani değişimlerin kontrol sinyaline olumsuz yansımaması ve adaptif parametre geçişlerinin daha kararlı ilerlemesi amacıyla, adaptasyon mekanizmasındaki parametre güncellemeleri yumuşak bir doyum (soft saturation) fonksiyonu ile ölçeklendirilmiştir. Ayrıca, önerilen YDF-ADF kontrol algoritmasının kararlılığı Lyapunov yöntemine dayalı olarak teorik olarak ispatlanmıştır. Dört adet İHA kullanılarak gerçekleştirilen simülasyon sonuçları heliks yörünge takibi sırasında İHA'ların ortalama konum hatasının 0.15 m'nin altında olduğunu, kare formasyon için de formasyon hatasının yaklaşık 0.1 m'de kaldığını göstermektedir. Dahası, yumuşak doygunluk mekanizmasının entegrasyonu sayesinde, adaptif kazanç parametresi %25 daha düşük maksimum türev davranışı sergileyerek kontrol girişindeki ani değişimleri etkili bir şekilde bastırdığı gözlemlenmiştir.