TUGAS AKHIR - TE

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR - TE PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PID UNTUK PENGATURAN ARAH DAN PENGATURAN HEADING PADA FIXED-WING UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE) Hery Setyo Widodo NRP Laboratorium Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2 POKOK BAHASAN Pendahuluan Perancangan Hasil Simulasi Hasil Implementasi Penutup

3 Pendahuluan Latar Belakang Permasalahan Tujuan Latar Belakang Permasalahan Tujuan

4 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 untuk mengatasi masalah kestabilan pada fixed-wing UAV Kontroler PID merupakan jenis kontroler yang paling banyak penggunaannya, kesederhanaan struktur, kemudahan dalam melakukan tuning parameter kontrolnya dan memiliki respon yang cepat Latar Belakang Permasalahan Tujuan

5 Pendahuluan Mengarahkan pesawat untuk mengikuti sinyal referensi yang diberikan. Memaksa pesawat untuk mempertahankan lintasan yang telah ditentukan Latar Belakang Permasalahan Tujuan

6 Pendahuluan Merancang kontroler PID untuk mengarahkan pesawat agar mampu mempertahankan geraknya pada lintasan yang ditentukan Latar Belakang Permasalahan Tujuan

7 Perancangan Sistem Desain kontroler PID Identifikasi Plant Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Kebutuhan Arsitektur Sistem Navigasi

8 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem

9 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Pesawat mini RC sebagai plant Inertial Measurement Unit board untuk mengetahui orientasi dari pembacaan sudut roll, pitch dan yaw GPS receiver Mikrokontroler Ardupilot Mega 1 Komputer sebagai Ground Station

10 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Perancangan Desain Pesawat fixed-wing Desain Rangkaian Elektronik Motor DC Servo Modul GPS Modul gyroscope

11 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem 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

12 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem

13 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Pada penelitian ini digunakan dua perangkat lunak dalam kinerja sistem yaitu: Mission Planner Arduino 1.0 Arduino APM Planner

14 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Identifikasi dilakukan secara dinamis yaitu dengan memberikan masukan sudut yang berbeda-beda pada motor servo penggerak rudder dan aileron kemudian mengukur keluaran berupa sudut yaw.

15 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler 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

16 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler 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 tampak pada Tabel berikut

17 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Langkah-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 harus dikalikan dengan integrator untuk memperoleh keluaran berupa sudut

18 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem Hilangkan delay dan pole (s) untuk mendapatkan plant orde 2 tanpa delay

19 Arsitektur Sistem Navigasi Identifikasi Kebutuhan Perancangan Hardware dan Software Identifikasi Plant Desain Kontroler PID Perancangan Sistem 4. Menentukan parameter plant K, ξ, ω n dari transfer function plant : 5. Menghitung parameter kontroler secara analitik

20 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi

21 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Pengujian GPS Sebagai Sensor Posisi

22 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Pengujian Gyroscope

23 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Simulasi Kontroler PID untuk Kestabilan Sudut Roll dan Yaw Diagram Simulink Pengarutan Sudut Yaw Diagram Simulink Pengarutan Sudut Roll

24 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Hasil Simulasi Kontroler PID untuk Kestabilan Sudut Roll dan Yaw Kurva Respon Sudut Yaw dengan Kontroler PID Kurva Respon Sudut Roll dengan Kontroler PID

25 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Simulasi Proses Tracking Lintasan

26 Pengujian GPS Pengujian Gyroscope Simulasi dan Implementasi Pengujian Sistem Hasil Implementasi Implementasi 1 Implementasi 2

27 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 belum mampu 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 berdimensi kecil sehingga mengakibatkan pergeseran yang cukup signifikan

28 Thank You