BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN BAB Latar Belakang Gerak terbang pada pesawat tanpa awak atau yang sering disebut Unmanned Aerial Vehicle (UAV) ada berbagais macam, seperti melayang (hovering), gerak terbang maju, dan ada juga gerakan berputar. UAV sendiri ada beberapa macam, seperti quadcopter, tricopter, hexacopter, dan ada juga yang fixed wing. Quadcopter sebagai salah satu jenis pesawat tanpa awak atau Unmanned Aerial Vehicle (UAV) memiliki kemampuan lepas landas secara vertikal bahkan pada area yang terbatas (Carrillo dkk, 2013). Quadrotor dapat digunakan untuk beberapa misi atau tugas khusus. Kemampuan untuk melakukan misi tersebut umumnya dikendalikan oleh pilot menggunakan remote. Gerak terbang yang dilakukan ditentukan terlebih dahulu dengan cara memrogram quadrotor. Pilihan gerak terbangnya dapat beraneka ragam. Pada penelitian kali ini dipilih gerak terbang maju pada sebuah quadrotor sepanjang sumbu x. Metode yang tepat sangat dibutuhkan agar quadrotor dapat terbang maju dengan stabil. Metode yang dapat digunakan untuk melakukan gerak terbang maju ada beberapa macam, salah satunya adalah kontrol PID (Proportional Integral Derivative). Kontrol PID memiliki 3 buah gain yang bekerja pada error, yaitu Kp, Ki, dan Kd (Ogata, 2010). Selain kontrol PID, terdapat metode kontrol logika fuzzy (Fuzzy Logic Controller). Metode kontrol logika fuzzy merupakan sistem kendali yang menjembatani komunikasi antara bahasa mesin dan pola pikir manusia (Naba, 2009). Pengertian tersebut mengindikasikan bahwa metode logika fuzzy ini dapat lebih mudah digunakan untuk melakukan kendali, khususnya pada quadrotor. Kontrol logika fuzzy juga dapat digunakan pada sistem yang tidak linier atau nonlinier (Naba, 2009). Sistem kendali PID Fuzzy (A Fuzzy PID 16

2 17 Controller) menggunakan kontroler PID klasik sebagai pondasi dimana digunakan penalaran fuzzy dan variabel ruang input untuk meregulasi gain dari PID (Abbasi dkk., 2013). Oleh karena itu, dua metode ini dapat digunakan untuk kendali pada quadrotor yang mempunyai sifat sistem yang nonlinier. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dijabarkan, dapat dirumuskan permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini, yaitu bagaimana sistem kendali penerbangan sebuah quadrotor menggunakan konstanta PID dapat ditala mandiri dengan adanya gangguan tertentu saat gerak terbang maju. Maju yang dimaksud adalah gerak terbang maju sepanjang sumbu pesawat. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah merancang dan mengimplementasikan sistem kendali PID Fuzzy pada sebuah quadrotor yang dapat menala konstanta PID secara mandiri berdasarkan gangguan untuk meningkatkan kestabilan saat gerak terbang maju. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk mempermudah pengendalian sebuah quadrotor dalam melakukan gerak terbang maju. 1.5 Batasan Masalah Pembatasan masalah yang ditentukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Gerak terbang maju pada penelitian ini tidak ditentukan seberapa tinggi awal sebuah quadrotor melayang. b. Setpoint yang mengatur pergerakan maju pada quadrotor ditentukan oleh remote pengendali pesawat.

3 18 c. Sudut orientasi pesawat diperoleh dengan menggunakan IMU (Inertial Measurement Unit) 6 DoF (Degree of Freedom). d. Pengambilan hasil bacaan sudut pada penelitian ini diperoleh dari IMU menggunakan metode DMP (Digital Motion Processing) dan proses pengambilan hasil bacaan tersebut tidak difokuskan pada penelitian ini. e. Keakuratan tinggi gerak terbang maju quadrotor tidak difokuskan pada penelitian ini. f. Mempertahankan ketinggian gerak terbang maju quadrotor tidak difokuskan pada penelitian ini. g. Sistem kendali PID Fuzzy hanya diimpelemntasikan untuk sudut orientasi pitch dan roll saja. Sistem kendali untuk sudut orientasi yaw tetap dibuat namun hanya difokuskan untuk mempertahankan sudut orientasi yaw agar quadrotor tidak berputar. h. Simpangan sudut maksimum yang digunakan sebesar ± karena pertimbangan terjadinya gangguan tidak lebih dari sudut tersebut. i. Selisih simpangan sudut maksimum yang digunakan karena semakin kecil selisihnya semakin cepat pula respon sistem terhadap gangguan. j. Dinamika terbang quadrotor pada penelitian ini menggunakan mode plus (+). 1.6 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Menentukan topik yang akan dipilih dengan cara mengidentifikasi masalah-masalah yang ada saat ini untuk kemudian dicari solusinya. Pemilihan topik ini juga disertai dengan konsultasi dengan dosen pembimbing. 2. Setelah mengidentifikasi permasalahan-permasalahan yang ada maka akan ditemukan solusi dari masalah-masalah tersebut. Ini kemudian menjadi basis tujuan dari dibuatnya sistem pada quadrotor ketika melayang.

4 19 3. Pengumpulan data dilakukan dengan pengkajian dan pembelajaran lebih lanjut terhadap sistem yang akan dibuat, yaitu dengan cara: a. Studi Literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, jurnal, karya tulis, situs web di internet, serta buku-buku yang terkait dengan quadrotor pada umumnya dan kendali PID fuzzy pada khususnya, sistem transmisi data, sensor yang digunakan (sensor accelerometer dan gyroscope), aktuator berupa motor brushless, serta mikrokontroler. b. Konsultasi dengan dosen pembimbing dan dosen lain yang sesuai bidangnya mengenai rancangan sistem dan inovasi-inovasi yang akan diterapkan. 4. Membuat perancangan system yang terdiri dari tiga bagian: a. Perancangan Piranti Keras (hardware) Mekanik Pembuatan mekanik kerangka quadrotor akan didasarkan pada ketentuan ukuran quadrotor. Kerangka ini akan berbasis aluminium sehingga cukup ringan dan kokoh. Selain itu, rangka dibuat sefleksibel mungkin sehingga dengan mudah dimodifikasi sesuai kebutuhan, serta memudahkan proses maintenance. b. Perancangan Piranti Keras (hardware) Elektronika Perancangan-perancangan desain dari sistem elektronika yang melibatkan beberapa sensor seperti sensor accelerometer dan gyroscope untuk menjaga keseimbangan quadrotor ketika terbang. c. Perancangan Piranti Lunak (Software) Program ini meliputi pemrogaman yang ada pada pengontrolnya. Pemrograman pada mikrokontroler akan menggunakan bahasa pemrograman C Penerapan sistem yang telah dirancang tadi dan percobaan dengan cara predictive trial and error, yaitu uji coba dengan basis data dari pengalaman-pengalaman uji coba sebelumnya. Hal ini meliputi proses proof of concept.

5 20 6. Tahap terakhir adalah analisis dan pengujian terhadap sistem kendali yang telah dibuat yaitu dengan cara menggantung pada talang, uji coba terbang, dan transmisi data. Dari proses ini kemudian dapat ditarik kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan. 1.7 Sistematika Penulisan Garis besar penulisan laporan penelitian ini terdiri dari tujuh bab, yaitu : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi penguraian tentang latar belakang masalah yang dikaji, tujuan penelitian, batasan malasah pada penelitian, metodologi penelitian yang dilakukan serta sistematika penulisan laporan penelitian. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi tentang penelitian-penelitian terdahulu mengenai cara pengendalian terbang quadrotor. BAB III : LANDASAN TEORI Bab ini berisi tentang dasar teori yang mencakup teori-teori mengenai pemodelan quadrotor, seputar kendali PID, sensor accelerometer dan gyroscope untuk menjaga kestabilan terbang quadrotor, serta metode DMP. BAB IV : ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM Bab ini berisi tentang penjelasan mengenai analisis sistem mengenai pemberian nilai ke aktuator serta rancangan sistem secara keseluruhan meliputi rancangan sistem elektronika, rancangan mekanik, dan rancangan algoritma pada quadrotor. Rancangan sistem tersebut digambarkan dengan menggunakan diagram blok dan diagram alir. BAB V : IMPLEMENTASI SISTEM Bab ini berisi penjelasan tentang implementasi hardware untuk elektronis dan mekanik secara rinci, serta implementasi menggunakan perangkat lunak Arduino

6 21 IDE dari rancangan yang meliputi algoritma kendali kestabilan terbang quadrotor ketika gerak terbang maju, dan implementasi mengakses aktuator. BAB VI : HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai hasil pengujian sistem yang dilakukan meliputi pengamatan perangkat keras dan perangkat lunak. Hasil pengujian tersebut kemudian dianalisis dan dibahas mengenai kinerjanya berdasarkan dasar teori. BAB VII : PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian serta saran untuk mengembangkan algoritma kendali terbang pada quadrotor ketika gerak terbang maju.