Its paper-19392-paperpdf

1,184 views
1,080 views

Published on

Published in: Business, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,184
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
35
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Its paper-19392-paperpdf

  1. 1. PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN KECEPATAN PUTAR MOTOR THRUSTER PADA PESAWAT TANPA AWAK (DF-UAV01) DENGAN MENGGUNAKAN MODE KONTROL PROPORSIONAL Oleh (Firman Fahriansyah, Ir. Yaumar, MT, Ir. Matradji ,MSc) Jurusan Teknik Fisika – Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111 E-mail: loxters@ep.its.ac.id ABSTRAKPengendalian motor thruster pada quadrotor DF-UAV01 merupakan pengendalian yang dilakukan untukmenjaga kecepatan putar motor agar dapat mengikuti set poin dengan menggunakan rangkaian IC L293D danmikrokontroller ATMEGA8535. Masukan set poin kecepatan motor yang harus didapatkan berasal darireference input dari atittude control. Dari data didapatkan pengendali P dengan nilai Kp=0.0279 memilikirespon yang paling baik yaitu rise time sebesar 2s dan settling time sebesar 6s. Pengendali ini diuji dengangangguan berupa kipas angin dengan kecepatan angin sebesar 3m/s, guncangan, dan perubahan arah putaranmotor secara mendadak. Dari pengujian didapatkan pengendali dapat tetap bekerja dengan baik. Sistem inikemudian diintegrasi dengan pengendalian empat motor dan sistem attitude control. Dari pengujian dapatdilihat sistem dapat membaca masukan dari range 0 – 4600 rpm dan dapat mengikuti dengan baik set poin yangdiberikan oleh attitude control antara range 1500-4200 rpm.Kata Kunci : Motor Thruster, IC L293D, quadrotor1. Latar Belakang untuk mundur. Dan apabila diintegrasikan dengan UnManned Aerial Vehicle (UAV) adalah pengendalian 4 motor dan attitude control akanperangkat yang memiliki kemampuan terbang dapat memperluas maneuver yang dihasilkan.tanpa awak dan pilot. Mereka dapat dikontrol 1.1 Permasalahansecara langsung oleh operator atau di kontrol secara Permasalahan yang dihadapi dalamotomatis melalui perangkat yang di program penelitian ini adalah bagaimana membangun dansebelumnya. Beberapa pesawat udara telah di merancang sistem pengendali motor thruster padaimplementasikan pada dunia militer. Penggunaan UAV DF-UAV01 dengan menggunakan modelebih lanjut dari UAV ini pada dunia militer, secara proporsional memakai reference input dari attitudekhusus digunakan untuk mencari, operasi control.penyelamatan, dan pengembangan UAV lainnya. 1.2 Batasan MasalahIde pembuatan quadrotor ini bukanlah hal yang Adapun batasan masalah pada tugas akhirbaru, pertama kali telah direalisasikan pada tahun ini adalah :1907 dengan nama Gyroplane No.1 oleh Louis dan • kontrol motor thruster DF-UAV01 hanyaJacques Breguet (Perancis); ini merupakan pada dinamika pergerakan maju(putaranpendahulu yang sekarang digunakan untuk model searah jarum jam) dan mundur(putaranhelicopter konvensional. Pengembangan lebih berlawanan jarum jam)lanjut dari quadrotor ini pada model George de • UAV yang dibuat akan diuji dalamBothezat (Dayton, Ohio) tahun 1922, oleh Etienne keadaan digantungOemichen (Peugeot, Perancis) tahun 1923, dan • Software yang digunakan antara lain :pengembangan paling baru adalah pengembangan Visual Basic, AVR.quadrotor dalam skala kecil dan digerakan dengan • Mikro kontroler yang digunakan adalahempat motor dan dapat berputar dan dikontrol ATMEGA8535.secara sendiri-sendiri kecepatannya, oleh karena itu • Pengendalian berlaku pada lokasi-lokasibentuk mekanik dari quadrotor jadi semakin dengan angin yang tidak begitu kencangsederhana juga. Motor yang digunakan adalah (<3m/s)motor DC 5,9 volt. Pengendalian dari pesawat ini 1.3 Tujuanberdasarkan kecepatan dari keempat motor yang Tujuan penelitian tugas akhir ini adalahsaling berkaitan satu sama lain. Quadrotor secara merancang sistem kendali pada motor thrusterumum memerlukan pengendali untuk menjaga UAV DF-UAV01 dengan menggunaan modekecepatan motor agar seimbang selama terbang. proporsional berdasarkan reference input dari Penelitian ini ditujukan untuk merancang attitude control pada quadrotor DF-UAV01sistem kendali pada motor thruster UAV DF- .UAV01 dalam melakukan maneuver. Pada UAV 2. TEORI PENUNJANGtipe ini akan diberikan tambahan motor pada Pada subbab ini dijelaskan beberapa teoribagian tengah quadrotor. Motor ini berfungsi untuk penunjang dan konsep mengenai sistem quadrotormendorong quadrotor baik untuk maju maupun UAV. Termasuk didalamnya adalah UAV, 1
  2. 2. quadrotor UAV, sistem kendali dengan mikro mengukur shaft motor atau sudut leadscrew untukkontroler, sistem pengendalian motor dan memberikan informasi posisi. Tetapi rotarykomunikasi antara komputer dengan mikro encoder dapat juga digunakan secara langsungkontroler. untuk mengukur rotasi mesin. Terdapat beberapa jenis rotary encoder,2.1 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) berdasarkan pada pola yang dimiliki. Beberapa Unmanned Aerial Vehicle atau dalam rotary encoder yang sering diguna-kan adalahbahasa indonesia disebut kendaraan udara tak incremental optical shaft-angle encoder danberawak , UAV juga memiliki banyak sebutan lain absolute optical shaft-angel encoder. Perbedaanseperti “Unmanned aircraft” , "drones", "remotely antara keduanya dapat dilihat pada gambar 2.2.piloted vehicles (RPVs) “ , UAV sendiri merupakanpengembangan dari Aeromodeling yang jika padaawalnya Aeromodeling ditunjukan untuk keperluanhobi saja , namun berbeda dengan UAV , UAVlebih banyak digunakan untuk keperluan militerdari mulai pengintaian , pemboman sampaipertempuran. (a) (b) Gambar 2.2 Kisi Rotary encoder : (a) incremental encoder, (b) absolute encoder Rotary encoder berbentuk suatu piringan. Piringan ini yang memiliki beberapa bagian transparan dan beberapa bagian tidak tembus cahaya (cahaya yang digunakan adalah sinar inframerah) yang berjajar disepanjang tepi piringan. Untuk dapat dimanfaatkan dalam mengukur kecepatan maka ditambahkan LED (light Gambar 2.1 contoh UAV emitting diode) inframerah dan phototransistor Perbedaan UAV dari rudal yang inframerah.dikendalikan adalah UAV dapat digunakan Jumlah bagian transparan dan bagian takberulang kali sedangkan rudal meskipun dapat tembus cahaya yang dimiliki piringan tidakdikendalikan tidak dapat digunakan kembali. Jika ditentukan dengan aturan tertentu. Tetapi untukberdasarkan pengertian sederhana UAV adalah mencapai resolusi pengukuran yang semakin tinggi,pesawat yang hanya dapat terbang lurus sambil maka dibutuhkan jumlah pasangan bagianmengumpulkan data atau sering disebut drones , transparan dan tak tembus cahaya yang semakinseiring dengan berjalannya perkembangan banyak. Selain itu, jumlah pasangan bagian tersebutteknologi UAV pun terbagi jadi 2 jenis yaitu yang yang semakin banyak akan mempengaruhi tingkatdikendalikan dari lokasi lain yang lebih jauh atau akurasi pengukuran yang dilakukan.pun yang berjalan sesuai dengan aturan tertentuyang telah diprogram kedalam nya , UAV memilikiberbagai bentuk , ukuran , konfigurasi dankarakteristik contoh dari beberapa UAV yangsering digunakan atau yang telah dibuat adalah RQ-4 Global Hawk , MQ-1 Predator , TAM-5 danmasih banyak UAV lainnya.2.2 Rotary Encoder Rotary encoder merupakan suatu komponen opaque transparenttransducer elektro-mekanik yang dimanfaatkanuntuk mengukur perpindahan (rotasi) pada motor.Komponen ini dapat dimanfaatkan untuk mengukur (a) (b)kecepatan. Transducer ini mampu dimanfaatkan Gambar 2.3 Pemasangan Rotay encoder : (a)untuk mengukur perpindahan rotasi karena Shaft optic encoder yangkomponen ini mengkonversi rotasi shaft menjadi ditambahkan pada motor; (b)pulsa output yang dapat dihitung. Rotary Encoder piringan rotary encoderdisebut juga sebagai rotary shaft encoder ataurotary shaft-angle. Rotary encoder dipasang di antara celah Kecepatan rotary encoder adalah pulsa per optocoupler, sehingga dapat melakukan fungsinyadetik. Rotary encoder secara tidak langsung dapat 2
  3. 3. sebagai koponen bantu penghitung kecepatan. Set poin, Kp, Ti, TdKedua transmitter dan receiver inframerah, LEDinframerah dan phototansmiter, dipasang pada satuarah dan melewati lubang dan slot piringan. sensorSehingga ketika motor berputar, piringan juga ikut Laptop (HMI)berputar, maka lubang akan melewatkan cahayainframerah yang melaluinya dan didapatkan pulsakeluaran phototransistor yang berpola. USART PORTD.23. Perancangan Sistem Pengendalian Motor MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535Thruster PORTB.1 Berikut adalah rincian metodologi penelitian PORTB.2 PORTB.3yang akan dilaksanakan pada tugas akhir kali ini: 1. Studi literatur terhadap materi yang terkait IC L293D dengan pelaksanaan tugas akhir yang akan dilakukan, mengenai: • Pemahaman mengenai Quadrotor MOTOR DC UAV • Pemahaman mengenai sistem pengendalian otomatis dengan metode PID QUADROTOR DF-UAV01 • Pemahaman mengenai Pemograman Mikrokontroler Gambar 3.1 Digram Blok algoritma program 2. Pra-eksperimen • Pembuatan hardware dari Quadrotor Dalam sistem pengendali kecepatan UAV sesuai design quadrotor, tugas pengendali atau kontroler • Pembuatan rangkaian elektrik untuk dilakukan oleh mikro kontroler. Kontroler akan pengendali kecepatan motor melakukan tugasnya berdasarkan informasi yang • Pembuatan HMI untuk monitoring diterima dari komputer, yaitu dari software sinyal kecepatan motor actual dan set point kendali. Mikro kontroler sebagai komponen 3. Eksperimen pengendali berperan dalam mengatur gerakan • Pengintegrasian hardware dan motor sebagai aktuator dari sistem quadrotor. software Mikro kontroler menerima masukan berupa pulsa • Pengujian kinerja pengendali digital yang mewakili informasi putaran motor dari kecepatan motor pada hardware dan sensor optocoupler. Informasi ini selanjutnya akan software Quadrotor UAV berguna untuk memberikan informasi kecepatan 4. Pengujian dan analisis. putaran motor. 5. Penyusunan laporan Tugas Akhir. 3.2 Perancangan dan Pembuatan Hardware3.1 Penyusunan Algoritma Program Sistem Quadrotor UAV Algoritma merupakan serangkaian perintah Perancangan hardware sistem quadrotoruntuk menjalankan program. Algoritma program UAV terbagi atas dua kelompok perancangan, yaitupengendali motor terdiri dari dua bagian, yaitu pada perancangan mekanik quadrotor dan perancanganprogram pembacaan dengan sensor optocoupler sistem elektrik. Quadrotor UAV ini menggunakandan pengendalian motor dengan PID. Kedua satu motor tengah sebagai pendorong baik untukalgoritma tersebut akan dibuat pada aplikasi Visual maju maupun mundurdan dikendalikan denganBasic 6.0, dan perangkat lunak CodeVision AVR. pengendali PID. Sedangkan sistem elektrik robotProgram dalam CodeVision AVR akan dimasukkan terdiri atas rangkaian minimum sistem, rangkaianpada mikro kontroler untuk mengatur gerakan komunikasi serial, rangkaian pembalik motor danmotor. Berikut akan dijelaskan satu persatu rangkaian optocoupler.algoritma program baik pembaca kecepatan motor,program PWM, program pengendali PID, programeksekusi, dan program tampilan HMI padacomputer/laptop. 3
  4. 4. IC L293D dapat digunakan untuk men-drive motor dc half-bridge sebanyak empat buah atau dua motor dc full-bridge. IC ini mempunyai empat pin input yang bersesuaian dengan empat pin outputnya . Selain itu juga terdapat dua pin enable/disable untuk pin output 1,2 dan pin output 3,4. Gambar 3.2 Plant Quadrotor UAV DF-UAV01 Plant Quadrotor UAV, ini merupakan desaindari quadrotor nantinya, quadrotor ini terdiri dariempat rotor untuk menjaga kondisi quadrotor agarstabil selama terbang, rotor pada bagian tengah nyadigunakan untuk maneuvering baik maju danmundur. Nantinya semua rangkaian elektriknya di Gambar 3.4 Logika kinerja L293Dhubungkan melalui kabel yang langsung kehardware quadrotornya. Dari gambar 2.4, untuk pengaturan arah dan Metode pengendali yang digunakan dalam kecepatan 2 buah motor DC maka hanya tinggalpenelitian ini adalah dengan metode pengendalian menambahkan sebuah motor pada output3 danPID yang nantinya diharapkan dapat menjaga output4. Dan pin EN2 merupakan sebuah pin yangkecepatan motor constant berdasarkan data yang difungsikan untuk meng-enable-kan motor DC 2diberikan oleh sistem attitude. Input dari sistem (ON/OFF motor DC), oleh karena itu pin EN2attitude ini nantinya berupa besar setpoint berupa dapat dihubungkan dengan output PWM darikecepatan yang harus dicapai oleh tiap rotor. mikrokontroler. Sedangkan pin IN3 dan IN4 Adapun diagram blok sistem pengendalian digunakan sebagai input logika untuk mengaturkecepatan motor pada penelitian ini adalah sebagai putaran motor DC 2 dan dapat juga digunakanberikut: untuk memberhentikan motor DC 2 secara cepat (fast motor stop). Tabel input logika IN3 dan IN4 sama dengan tabel logika IN1 dan IN2. Cara pengaturan arah dan kecepatan 2 buah motor DC sama dengan menggunakan sebuah motor DC. 3.4 Pembuatan Program Program Pengendali motor quadrotor ini berdasarkan algoritma program yang telah disusun. Pemrograman pengendalian motor dibuat pada aplikasi Microsoft Visual Basic 6.0 (VB6). Gambar 3.3 Diagram blok sistem pengendalian Sedangkan program eksekusi dibuat pada software kecepatan motor compiler CodeVisionAVR dengan bahasa C. Pada gambar 3.3 ini merupakan diagram 3.4.1 Pembuatan Program HMI(Humanblok sistem pengendalian kecepatan motor pada Machine Interface)quadrotor dimana memiliki input referensi dari Pemrograman HMI ini berisi mengenaisistem attitude (setpoint kecepatan yang diperlukan kondisi kecepatan actual yang terbaca oleh sensormotor tengah untuk mencapai kondisi yang optocoupler, kecepatan desain/setpoint, form untukdiberikan oleh sistem attitude). mengubah semua parameter baik setpoint tiap motor, parameter kontrol PID untuk pengendali,3.3 Motor Driver L293D hasil sinyal kendali yang diberikan oleh pengendali Karena mikrokontroller tidak dapat PID, grafik respon pengendali PID dengan setpointmemberikan arus yang cukup untuk menggerakkan terhadap waktu, dan hasil data record yangmotor dc maka digunakan motor driver L293D.IC disimpan dalam database pada program VB6.L293D dipakai dalam perancangan ini karena Pada database ini menggunakan MicrosoftL293D merupakan rangkaian H-bridge yang access untuk menyimpan semua data yang terekamdirancang untuk memudahkan dalam memberikan selama proses eksekusi, baik setpoint untuk setiaparus dua arah hingga 1 A dengan tegangan antara motor dan kecepatan tiap moto. Database ini4,5 volt hingga 36 volt kepada motor dc. dihubungkan melalui adodc yang merupakan komponen tambahan pada VB6 untuk melakukan koneksi dengan Microsoft access sehingga form 4
  5. 5. database yang telah dibuat dapat dihubungkansecara langsung ke HMI. Pada aplikasi VB6 dibuat RMSE=tampilan untuk menampilkan semuanya itu, Form Dari perhitungan didapatkan RMSE dariprogram HMI dapat dilihat pada gambar 3.3. motor putaran kiri adalah 3,619564 dan RMSE dari putaran kanan adalah 5,303435. 4.2 Analisa Sistem Pengendalian Motor Dari pemrograman yang sudah diberikan pada mikrokontroller dan pengkalibrasian sensor pengukuran optocoupler dilakukan perbandingan respon pengendali dengan beberapa parameter pengendali dari nilai Kp, Ti,dan Td sebagai berikut: 4.2.1 Pengendali P dengan nilai Kp=0.0279 Pengendalian yang digunakan adalah pengendali P dengan nilai Kp=0.0279. Dari hasil tracking set poin pada HMI didapatkan kurva sebagai berikut : 5000 Gambar 3.3 Form program HMI 4000 Pada gambar 3.13 diatas merupakan form 3000HMI sistem pengendali kecepatan motor pada RPM Set Poinquadrotor UAV untuk monitoring, perubahan 2000parameter, dan respon dinamik system. Gambar dikanan bawah merupakan indicator apakah pesawat 1000 Kecepatandalam keadaan maju atau mundur. 0 Motor4. Analisa Data Dan Pembahasan 1 6 11162126313641465156 maju Dari hasil penelitian didapatkan beberapadata. Data-data ini akan dianalisa dan hasilnya Waktu (s)sebagai berikut :4.1 Analisa Pembacaan Kecepatan Motor Gambar 4.1 Kurva hasil pengendalian motor Pembacaan kecepatan motor akan dilakukan maneuver maju dengan nilai Kp=0.0279oleh sensor optocoupler yang akan dikalibrasi Tabel 4.2 Kriteria hasil pengendalian motordengan alat pembaca frekuensi putaran motor yang maneuver maju dengan pengendali P(Kp=0.0279)bernama stroboscope. Dari hasil pembacaan Kriteriadidapatkan data seperti pada tabel 4.6 yang Rise time 2skemudian akan dicari nilai RMSE yang dimiliki Settling time 6ssensor optocoupler. Peak time -Tabel 4.1 Perbandingan data bacaan optocoupler Max. -dengan stroboscope overshoot Data Optocoupler Data Stroboscope Puls kiri(rp kanan(rp kiri(rp kanan(rp 5000 a m) m) m) m) 0 0 0 0 0 4000 20 1308 1260 1356 1290 3000 Set Poin RPM 40 2022 1998 2069 2111 2000 60 2490 2478 2626 2642 80 2910 2880 3001 3011 1000 Kecepatan 100 3258 3156 3338 3343 Motor 0 120 3468 3408 3638 3624 Mundur 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 140 3750 3684 3925 3912 waktu(s) 160 3996 3870 4160 4111 Gambar 4.2 Kurva hasil pengendalian motor maneuver 180 4206 4074 4353 4367 mundur dengan nilai Kp=0.0279 200 4440 4326 4625 4609 Tabel 4.3 Kriteria hasil pengendalian motor maneuver mundur dengan pengendali Diatas adalah data hasil perbandingan P(Kp=0.0279)pembacaan kecepatan motor dengan optocoupler Kriteriadan stroboscope. Dari data diatas didapatkan error Rise time 4syang dapat digunakan untuk menghitung RMSE. Settling time 7s Peak time - 5
  6. 6. Max. - Settling time 6s overshoot Peak time - Max. -4.3 Pengujian Beban Pada Pengendali overshoot Dari hasil didapatkan bahwa pengendali Pdengan Kp=0.0279 memiliki karakteristikpengendali yang paling baik.Untuk itu kali ini akan 5000dilakukan uji beban untuk melihat seberapa baik 4000pengendali bekerja bila diberikan gangguan. Dari 3000 Set Poin RPMhasil pengujian didapatkan kurva sebagai berikut :4.3.1 Pengujian Beban Dengan Gangguan 2000 Kipas Angin(v=3m/s,r=12cm) 1000 0 kecepatan 5000 motor 4000 1 7 131925313743495561 Maju set poin waktu(s) 3000RPM Gambar 4.5 Kurva pengendalian motor maneuver 2000 maju dengan beban kipas angin pada bagian 1000 kecepatan belakang quadrotor Tabel 4.6 Kriteria hasil pengendalian motor motor Maju 0 maneuver maju dengan gangguan kipas angin 1 12 23 34 45 56 67 78 89 belakang pada pengendali P(Kp=0.0279) waktu(s) Kriteria Gambar 4.3 Kurva pengendalian motor maneuver Rise time 2smaju dengan beban kipas angin pada bagian depan quadrotor Settling time 13 sTabel 4.4 Kriteria hasil pengendalian motormaneuver maju dengan gangguan kipas angin Peak time 2sdepan pada pengendali P(Kp=0.0279) Kriteria Max. 8,14 % Rise time 4s overshoot Settling time 10 s Peak time - Max. - 5000 overshoot 4000 3000 Set Poin RPM 5000 2000 4000 1000 Kecepatan 3000 set poin 0 MotorRPM 2000 1 8 15222936435057 Mundur waktu(s) 1000 kecepata motor Gambar 4.6 Kurva pengendalian motor maneuver 0 mundur dengan beban kipas angin pada bagian Mundur belakang quadrotor 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 Tabel 4.7 Kriteria hasil pengendalian motor waktu(s) Gambar 4.4 Kurva pengendalian motor maneuver maneuver mundur dengan gangguan kipas angin mundur dengan beban kipas angin pada bagian belakag pada pengendali P(Kp=0.0279) depan quadrotor KriteriaTabel 4.5 Kriteria hasil pengendalian motor kiri Rise time 5sdengan gangguan kipas angin depan padapengendali P(Kp=0.0279) Settling time 7s Kriteria Peak time - Rise time 4s Max. - overshoot 6
  7. 7. Pada gambar 4.3 hingga 4.6 dapat dilihat Tabel 4.9 Kriteria hasil pengendalian motor kurva hasil pengendalian dengan pengendali maneuver mundur dengan gangguan goncangan P(Kp=0.0279) dapat dengan baik mengikuti set pada pengendali P(Kp=0.0279) poin ketika diubah secara mendadak walaupun Kriteria diberikan gangguan berupa angin dari kipas angin Rise time 2s dengan kecepatan 3m/s baik dari arah depan Settling time 5s maupun dari arah belakang quadrotor untuk Peak time - pengendalian motor untuk arah putaran kanan Max. overshoot - maupun untuk motor dengan arah putaran kiri. Semua pengendalian tidak memiliki overshoot dan 4.4 Pengujian Pengendali dengan motor settling time yang cukup cepat. diputar berlawanan arah secara 4.3.2 Pengujian Beban Dengan Gangguan mendadak Berupa Goncangan Motor thruster ini dapat digunakan Dari pengendali yang sudah ditala akan sebagai pendorong untuk maju maupun sebagai dilakukan pengujian terhadap pengendali pendorong untuk gerakan mundur. Untuk itu akan P(Kp=0.0279) dengan gangguan berupa guncangan diuji hasil pengendalian apabila motor diputar pada rangka quadrotor. Pengujian ini dilakukan berlawanan arah secara mendadak. Berikut hasil untuk melihat seberapa baik pengendali bekerja Pengendalian dengan pengendali P(Kp=0.0279) ketika quadrotor menerima guncangan dari : lingkungan sekitar. Hasil pengendalian dapat dilihat pada kurva berikut : 5000 4500 5000 4000 4000 3500 3000 Set Poin 3000 RPMRPM 2500 Set Poin 2000 2000 1000 1500 Kecepatan 0 1000 Motor 500 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 Maju 0 Kecepatan waktu(s) 1 103 120 18 35 52 69 86 Motor Gambar 4.7 Kurva pengendalian motor maneuver maju dengan beban berupa goncangan pada waktu(s) quadrotor Tabel 4.8 Kriteria hasil pengendalian motor maneuver maju dengan gangguan goncangan pada Gambar 4.9 Pengujian pengendali ketika arah pengendali P(Kp=0.0279) putaran motor diubah secara mendadak Kriteria Sistem pengujian dilakukan dengan Rise time 8s memberikan set poin sebesar 4200, 3500, 2500 dan Settling time 8s diubah arahnya secara mendadak. Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ketika set poin 4200, Peak time - arah putar diubah sehingga dapat dilihat terjadi Max. - overshoot sekitar 10% dan settling time sekitar 5 overshoot sekon. Begitu juga ketika set poin bernilai 3500 dan 2500. Dari gambar dapat dilihat overshoot 5000 semakin tinggi apabila set poin motor berada pada 4000 range terendahnya. 3000 Set Poin RPM 4.5 Pengintegrasian Sistem Attitude Control, 2000 Sistem Pengendalian 4 Motor dan Sistem 1000 Kecepatan Pengendalian Motor Thruster Dalam Motor Mode Maneuvering 0 Subbab ini akan membahas hasil Mundur 1 7 13 19 25 31 37 43 pengintegrasian sistem atittude control, sistem waktu(s) pengendalian empat motor dan sistem pengendalian Gambar 4.8 Kurva pengendalian motor maneuver motor thruster dalam melakukan mode mundur dengan beban berupa goncangan pada maneuvering. Integrasi ini menggnakan mikro dari quadrotor masing-masing sistem yang keluaranya akan disatukan dalam satu serial yang selanjutnya dihubungkan dalam satu laptop. 7
  8. 8. Sistem pengendali dan PID, dari pengujian didaptkan nilai settling motor thrusterSistem pengendali Kurva time yang cukup lama yaitu 23s untuk pengendaliempat motor pengendalian empat motor PI dan 30s untuk pengendali PID. Selain itu pengendali PI dan PID memiliki overshoot sekitar 29s. Setelah dilakukan uji tracking set poin, kedua pengendali ini berosilasi ketika set poin diubah secara mendadak. Terutama ketika set poin di set pada rang yang rendah yaitu antara 1400 rpm hingga 2500 rpm. Hal ini disebabkan putaran motor yang terlalu pelan sehingga pengendali sulit untuk mencapai set poin, keadaan yang berbeda dimiliki pengendali P(Kp=0.0279) yang dapat mengikuti set poin dalam range rendah walaupun terjadi sedikit Sistem atittude Kurva osilasi. control pengendalian Dalam pembuatan sistem pengendalian motor thruster validasi sensor merupakan hal yang harus Gambar 4.10 HMI integrasi sistem attitude, diperhatikan terlebih dahulu, karena besarnya error Sistem Pengendalian empat motor dan sistem yang akan dihasilkan oleh pengendalian bergantung pengendalian motor thruster dalam mode pada ketepatan sensor dalam mengukur proses maneuvering variabel yang digunakan. Pada penelitian kali ini sensor yang digunakan adalah sensor optocoupler. Gambar diatas adalah HMI hasil integrasi Sensor ini akan divalidasi dengan hasil bacaan dari antara sistem attitude, sistem pengendalian empat stroboscope untuk menentukan seberapa besar motor dan sistem pengendalian motor thruster RMSE yang dihasilkan. Dari data dapat dilihat dalam hubungannya untuk mode maneuvering. bahwa RMSE yang dihasilkan cukup kecil dengan Dari gambar dapat dilihat pada sisi kiri bawah yang nilai RMSE pada pengendalaian motor putaran merupakan keluaran sistem attitude control yang kanan sebesar 5,303435 dan RMSE pada motor dibaca oleh Visual Basic. Dari sistem ini akan putaran kiri sebesar 3,619564. Dari data tersebut mengeluarkan input berua set poin yang masing- dapat disimpulkan bahwa sensor optocoupler dapat masing akan dibaca oleh sistem pengendalian digunakan sebagai pengganti dari stroboscope empat motor dan sistem pengendalian motor dalam membaca kecepatan motor thruster pada thruster. Dari gambar dapat dilihat penerqapan quadrotor DF-UAV01. sistem pengendalian motor thruster dapat Pada pembahasan bagian ketiga ini adalah mengikuti perubahan set poin yang diberikan oleh merupakan pembahasan dari hasil pengujian sistem attitude control. pengendali P(Proporsional)terhadap gangguan dengan nilai Kp=0.0279. Pengendali ini dipakai 4.6 Pembahasan dikarenakan kinerja yang baik jika dibandingkan Pada subbab ini akan dibahas hasil dari data dengan pengendali lain dan sesuai dengan proses yang telah diperoleh selama proses pengerjaan yang diinginkan dengan settling time cepat dan berlangsung. Dari data yang diperoleh diatas akan tidak memiliki overshoot. Gangguan yang dibahas hasil dari validasi antara optocoupler diberikan adalah dengan memakai kipas angin dengan menggunakan acuan stroboscope. untuk menggangu putaran motor baik dari depan Kemudian, pembahasan hasil pengendali terhadap quadrotor maupun dari bagian belakang quadrotor. perubahan set poin dan pengendali mana yang Selain itu diberikan gangguan berupa goncangan paling cocok untuk digunakan pada pengendalian pada quadrotor. Dari data dapat dilihat bahwa motor thruster ini. Yang terakhir akan dibahas pengendali masih dapat bekerja dengan baik untuk tentang hasil dari pengendali terbaik ketika kedua kondisi yaitu putaran searah jarum diberikan gangguan, apakah pengendali masih jam(maju) dan berlawanan jarum jam(mundur). dapat bekerja dengan baik atau tidak. Begitu juga apabila kipas angin diberikan pada Dalam proses pengerjaan dilakukan bagian belakang quadrotor. Hanya sedikit terjadi penalaan dengan metode trial and error untuk perubahan yaitu overshoot sekitar 6% dan pengendali mode P,PI, dan PID dan dibandingkan, membesarnya Ess sebesar 3%. Pada saat diberikan pengendali mana yang paling baik diantara gangguan berupa goncangan pun pengendali masih ketiganya. Dari pengerjaan pengendali P dengan bisa bekerja dengan baik. nilai Kp=0.0279 dapat mengikuti dengan baik set Pengujian yang terakhir adalah dengan mode poin ketika diubah dan dalam pengujiannya pengendali P(kp=0.0279) akan dilihat bagaimana memiliki settling time yang cepat serta tidak respon pengendalian ketika putaran motor diubah memiliki overshoot. Pengendali ini juga masih berlawanan arah secara mendadak. Dari data dapa mampu mengikuti nilai set poin yang rendah yaitu dilihat ketika motor diubah arahnya secara dikisaran 1500 rpm. Sedangkan pada pengendali PI mendadak, terdapat overshoot.Namun, pengendali 8
  9. 9. dapat dengan cepat kembali ke keadaan steady (Electronic Speed Control) yangsehingga dapat dikatakan pengendali masih bekerja menggunakan ESC pada Radio Control,dengan baik. dan menggunakan software LabView Dari hasil pegintegrasian dapat dilihat untuk mempermudah proses koneksibahwa sistem pengendalian motor thruster dapat antara hardware dan software denganmembaca masukan dari sistem attitude control menggunakan NI-DAQ (Nationaldalam range 0 – 4600 rpm. Selain itu, sistem Instrument- Data Acquisition)pengendalian motor thruster ini dapat mengikuti 2. baling-baling yang digunakan sesuaiperubahan set poin yang diberikan oleh sistem dengan brushless dc motor dengan beratattitude control dengan baik antara range 1500- seringan mungkin namun memiliki nilai4600 rpm. Namun untuk kecepatan dibawah 1500 rpm yang tinggi.rpm cukup kesulitan karena putaran motor dalam 3. Pembuatan rangka quadrotor diharapkanrange tersebut berputar terlalu peran sehingga sulit dapat lebih diringankan namun masihuntuk pengendali untuk mengikuti. stabil dan kuat untuk memudahkan BDC5. 1 Kesimpulan dalam memberikan gaya angkat. Dalam pelaksanaan penelitian tugas akhirdapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut DAFTAR PUSTAKA : 1. Ariefianto, Budi.2008.”Training1. Pengendali P dengan nilai Kp=0.0279 Microcontroller ATMEGA 8535 for memiliki respon yang paling baik dengan Beginner”.Maxtron Rise time sebesar 2 s dan settling time 2. Domingues ,Jorge Miguel Brito, “Quadrotor sebesar 6s untuk motor maneuver maju dan prototype”, Instituto Superior Tecnico rise time 4s beserta settling time 7s untuk 3. Electro Control team, “Driver Motor DC motor maneuver mundur. menggunakan IC L2932. Pada sistem pengendalian motor yang D”,www.electrocontrol.wordpress.com berlaku didapatakan bahwa pengendali P 4. Emanuel Stingu, frank Lewis,”Quadrotor merupakan pengendali yang paling bagus Spesification”, Automation & Robotics jika dibandingkan dengan pengendali PI dan Research Institute University of Texas at PID dengan kriteria pengendali PI yaitu Arlington settling time sebesar 23 s dan overshoot 5. Elliot, Grant,2005,” Development of an sebesar 27%. Sedangkan pengendali PID Autonomous Quadrotor Flying Platform” memiliki settling time sebesar 30s dan 6. Firdaus ,Ahmad Riyad, “SISTEM KENDALI overshoot sebesar 29% dan kedua KECEPATAN MOTOR DC”, Politeknik pengendali ini berosilasi ketika dilakukan Batam perubahan set poin terutama dalam range 7. Haomiao Huang, Gabriel M. Hoffman, Steven rendah(1400 rpm – 2500 rpm) L. Waslander, Claire J. Tomlin,3. Pengendali P dengan nilai Kp=0.0279 dapat “Aerodynamics and Control of Autonomous berjalan dengan baik ketika diberikan Quadrotor Helicopters in Aggressive gangguan berupa goncangan dan gangguan Maneuvering kipas angin(v=3m/s) pada bagian depan 8. McComb , Gordon.2001.the robot maupun belakang quadrotor. builder’s(2nd edition) bonzana.MacGraw-Hill4. Pengendali P dengan nilai Kp=0..0279 dapat 9. Ogata, Katsuhiko. 1993.”Teknik Kontrol bekerja dengan baik ketika arah putaran Automatik(Sistem motor diubah secara mendadak dengan Pengukuran)”.Jakarta:Erlangga overshoot 8% dan settling time sebesar 4s. 10. Risqiawan, Awindra.2009.” Sekilas Rotary5. Sistem pengendalian motor thruster Encoder”.Penelitian Energi Listrik Elektro ITB terintegrasi dapat membaca masukan set 11. S. Bouabdallah, “Design and control of poin dengan range 0 – 4600 rpm dan dapat quadrotors with application to autonomous mengikuti perubahan set poin dengan baik flying,” Ph.D. dissertation, EPFL, 2006 ketika diintegrasikan dengan sistem attitude 12. Sadin , Paul E..2003.robot mechanism and control dan sistem pengendalian empat mechanical device ilustrated.mc graw-hill : motor pada range 1500-4600 rpm. new york 13. Simanjutak , Raymond T.,2008, “Perancangan Robot Pemadam Api Berbasis5.1 Saran MIKROKONTROLLER AT89C51 Terdapat beberapa saran yang dapatdiberikan setelah melakukan penelitian tugas akhir BIO DATA PENULIS:ini antara lain : 1. Motor dc yang sebaiknya digunakan adalah brushless dc motor, rangkaian ESC 9
  10. 10. Nama : Firman FahriansyahNRP : 2407100019TTL :Surabaya,31 Oktober1989Alamat : Kedurus SawahGede 5/5Riwayat Pendidikan : DN Kedurus II Surabaya  S LTPN 12 Surabaya  S MAN 2 Surabaya  S eknik Físika ITS  T 10

×