tugas akhir - te 091399 perancangan dan implementasi ... · latar belakang. permasalahan tujuan....

TUGAS AKHIR - TE 091399

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PID UNTUK PENGATURAN ARAH DAN PENGATURAN HEADINGPADA FIXED-WING UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE)

Hery Setyo WidodoNRP . 2208100176

Laboratorium Teknik Sistem PengaturanJurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

POKOK BAHASANPendahuluan

Perancangan

Hasil Simulasi

Hasil Implementasi

Penutup

Pendahuluan

Latar Belakang

Permasalahan

Tujuan

Latar Belakang Permasalahan Tujuan

Pendahuluan• Autopilot pada fixed-wing UAV dapat dapat beroperasi secara

otomatis sesuai dengan program yang telah ditanam di dalamnya

• Kontroler PID (Proportional, Integral, Derivative) digunakan untukmengatasi masalah kestabilan pada fixed-wing UAV

• Kontroler PID merupakan jenis kontroler yang paling banyakpenggunaannya, kesederhanaan struktur, kemudahan dalammelakukan tuning parameter kontrolnya dan memiliki respon yang cepat


Pendahuluan• Mengarahkan pesawat untuk mengikuti sinyal referensi

yang diberikan.

• Memaksa pesawat untuk mempertahankan lintasan yang telah ditentukan


Pendahuluan• Merancang kontroler PID untuk mengarahkan pesawat

agar mampu mempertahankan geraknya pada lintasanyang ditentukan


Perancangan Sistem

Desain kontroler PID

Identifikasi Plant

Perancangan Hardwaredan Software

Identifikasi Kebutuhan

Arsitektur Sistem Navigasi

Perancangan Sistem

ArsitekturSistem Navigasi

IdentifikasiKebutuhan

PerancanganHardware dan

SoftwareIdentifikasi Plant Desain Kontroler

PID

Perancangan Sistem• Pesawat mini RC sebagai plant

• Inertial Measurement Unit board untuk mengetahui orientasidari pembacaan sudut roll, pitch dan yaw

• GPS receiver

• Mikrokontroler Ardupilot Mega 1

• Komputer sebagai Ground Station





PID

Perancangan Sistem

Perancangan Desain Pesawat fixed-wing

Desain Rangkaian Elektronik

Motor DC Servo

Modul GPS

Modul gyroscope





PID

Perancangan Sistem





PID

• Panjang pesawat : 1150 mm • Lebar sayap : 1800 mm • Berat : 900 ~ 1200 g • Motor brushless • Electric Speed Control (ESC) • Propeler• Motor DC Servo HS-65HB• Remote Control dan Receiver

Perancangan Sistem





PID

Perancangan Sistem• Pada penelitian ini digunakan dua perangkat lunak dalam kinerja sistem yaitu:

• Mission Planner 1.0.89 • Arduino 1.0





PID

Arduino APM Planner 1.0.89

Perancangan Sistem• Identifikasi dilakukan secara dinamis yaitu dengan memberikan

masukan sudut yang berbeda-beda pada motor servo penggerakrudder dan aileron kemudian mengukur keluaran berupa sudut yaw.





PID

Perancangan Sistem• Download data identifikasi dinamis melalui software Mission Planner• Pilih "Log Download" dari tab Mission Planner Terminal• File yang sudah tersimpan dalam format .xls di-import ke dalam software MATLAB

untuk mengolah data tersebut sehingga diperoleh transfer function yang merepresentasikan karakteristik plant





PID

Perancangan Sistem• Olah data yang sudah di-import ke dalam program MATLAB 2010a dengan

menggunakan program ARX untuk mendapatkan fungsi alih (transfer function) dari plant yang berupa pesawat fixed-wing UAV seperti tampakpada Tabel berikut





PID

Perancangan SistemLangkah-langkah perancangan kontroler PID berdasarkan transfer function plant :1.Tentukan transfer function plant yang akan dikontrol :

2.Karena keluaran dari transfer function plant di atas masih berupa kecepatan sudut makan harusdikalikan dengan integrator untuk memperoleh keluaran berupa sudut





PID

Perancangan Sistem• Hilangkan delay dan pole (s) untuk mendapatkan plant

orde 2 tanpa delay





PID

Perancangan Sistem4. Menentukan parameter plant K, ξ, ωn dari transfer function plant :

5. Menghitung parameter kontroler secara analitik





PID

Pengujian Sistem

Pengujian GPS

Pengujian Gyroscope

Simulasi dan Implementasi

Pengujian GPS PengujianGyroscope

Simulasi danImplementasi

Pengujian Sistem• Pengujian GPS Sebagai Sensor Posisi



Pengujian Sistem• Pengujian Gyroscope



Pengujian Sistem• Simulasi Kontroler PID untuk Kestabilan Sudut Roll dan Yaw



Diagram Simulink Pengarutan Sudut Yaw

Diagram Simulink Pengarutan Sudut Roll

Pengujian Sistem• Hasil Simulasi Kontroler PID untuk Kestabilan Sudut Roll dan Yaw



Kurva Respon Sudut Yaw denganKontroler PID

Kurva Respon Sudut Roll denganKontroler PID

Pengujian Sistem• Simulasi Proses Tracking Lintasan



Pengujian Sistem• Hasil Implementasi



Implementasi 1 Implementasi 2

Kesimpulan• Pada simulasi kontrol tracking menggunakan kontroler PID mampu memberikan

respon posisi pesawat yang mampu mengikuti sinyal referensi dengan mempertahankan posisi pesawat pada lintasan di antara dua waypoint

• Tuning nilai parameter kontroler dapat diperoleh gain kontroler yang mampu memberikan respon yang lebih baik kesalahan keadaaan tunak pada gerak roll sebesar 0,03 % dan 0.14 % pada gerak yaw.

• Kontroler PID mampu mempertahankan arah pesawat menuju waypoint namun belummampu mempertahankan posisi terhadap gangguan angin pada lintasan yang ditentukan

• Hasil identifikasi dan pemodelan sistem belum sesuai dengan plant aslinya

• Akurasi sensor GPS yang kurang akurat untuk plant fixed-wing UAV yang berdimensikecil sehingga mengakibatkan pergeseran yang cukup signifikan

Thank You

tugas akhir - te 091399 perancangan dan implementasi ... · latar belakang. permasalahan tujuan....

Documents