Dinamik Ortamlarda İnsansız Kara Araçları için Kontrol Stratejilerinin Tasarımı ve Optimizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SERHAT AKÇAY
Danışman: Gürsel Şefkat
Özet:
Bu tez çalışmasında, tarımsal araziler gibi yapılandırılmamış ve dinamik çevre koşullarına sahip ortamlarda görev yapan insansız kara araçları için gürbüz ve uyarlamalı kontrol stratejileri geliştirilmiştir. Özellikle tarımsal ilaçlama operasyonları sırasında depo doluluk oranının değişmesiyle ortaya çıkan zamanla değişen kütle problemi ve zemin etkileşimindeki belirsizlikler, otonom sürüş performansını doğrudan etkileyen kritik faktörler olarak ele alınmıştır.
Çalışma kapsamında, diferansiyel sürüş kinematiğine sahip özgün bir mobil robot platformu tasarlanmış ve MATLAB/Simulink ortamında kapsamlı bir simülasyon altyapısı oluşturulmuştur. Sistemin yörünge takibi performansı; geleneksel PID, model öngörülü kontrol ve pekiştirmeli öğrenme tabanlı denetleyiciler kullanılarak karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Test senaryolarında, robotun kütlesinin operasyon sırasında 80 kg’dan 30 kg’a düştüğü dinamik bir durum modellenmiştir.
Elde edilen simülasyon bulguları, sabit katsayılı PID denetleyicisinin kütle değişimlerine uyum sağlayamayarak yörünge takibinde salınımlara neden olduğunu göstermiştir. Buna karşın model öngörülü kontrol denetleyicisi, sistem modelindeki parametre değişimlerini bir bozucu etki olarak sönümleyerek, dinamik kütle değişimi altında dahi referans yörüngeyi yüksek hassasiyetle ve kararlı bir şekilde takip etmiştir. Modelden bağımsız eğitilen pekiştirmeli öğrenme ajanı ise, robotun kinematik denklemlerine ihtiyaç duymadan deneme-yanılma yoluyla yörünge takibi politikasını başarıyla öğrenmiş, ancak model tabanlı yaklaşıma kıyasla daha yüksek yerleşme süresine ihtiyaç duymuştur. Sonuç olarak, modellenemeyen dinamiklerin olduğu senaryolar için pekiştirmeli öğrenme güçlü bir alternatif sunarken, kısıtların ve güvenliğin ön planda olduğu tarımsal uygulamalar için model öngörülü kontrolün en uygun kontrol mimarisi olduğu ortaya konmuştur.