BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknologi UAV (Unmanned Aerial Vehicle) atau UAS (Unmanned Aircraft System) merupakan salah satu teknologi kedirgantaraan yang saat ini sedang berkembang dengan pesat. Banyak jenis UAV yang dikembangkan, mulai dari UAV tipe Fixed Wing, Helicopter, maupun Multicopter. Ketiga jenis UAV tersebut dapat diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan foto atau video udara, survei lingkungan, dan pemetaan. UAV dapat digunakan juga untuk keperluan militer seperti pengawasan daerah terpencil, mengangkut persenjataan, bahkan dapat digunakan sebagai alat pertahanan suatu negara (Pramadi, 2010). UAV tipe Fixed Wing merupakan salah satu jenis UAV yang berbentuk pesawat terbang dan memiliki karakteristik terbang yang sama dengan prinsip dasar pesawat terbang. UAV ini dapat melakukan take-off dan landing sesuai dengan kontrol dari pilot atau dari autopilot. Selain itu, UAV ini dapat melakukan terbang jelajah sesuai dengan misi yang terprogram dalam autopilot pada UAV tersebut. Dalam melaksanakan misi terbang jelajah, UAV tipe fixed wing diharapkan mampu terbang secara otomatis dengan kecepatan terbang (airspeed) tertentu sesuai dengan kebutuhan dari misi tersebut. Sebuah sistem kendali terbang (flight controller) yang terdapat dalam UAV cukup berperan dalam pengaturan kecepatan pesawat (airspeed) ini. Pengaturan kecepatan terbang pada sebuah UAV merupakan suatu hal yang penting agar UAV tersebut dapat terhindar dari hilangnya gaya angkat pada sayap pesawat (stall) akibat kurangnya kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat tersebut. Selain itu, pengaturan kecepatan terbang pesawat UAV ini juga cukup penting terutama dalam fase persiapan pendaratan UAV agar UAV dapat mendarat dengan aman (FAA, 2003). Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan pengendalian keseimbangan pesawat menggunakan metode kendali PID pada pesawat UAV semi-glider jenis Bixler (Adi, 2014). Sistem yang dibuat pada penelitian tersebut telah mampu menjaga keseimbangan pesawat UAV saat mengudara. Namun, sistem yang dibuat 1

2 2 tersebut belum mampu mempertahankan kecepatan terbang pesawat UAV pada nilai tertentu agar tetap mengudara. Melihat pentingnya pengaturan kecepatan terbang pada UAV, maka sistem yang akan dibuat dalam penelitian ini diharapkan mampu mempertahankan kecepatan terbang UAV semi-glider jenis Bixler agar dapat mengudara dengan kecepatan terbang tertentu sesuai kebutuhan dan terhindar dari hilangnya gaya angkat pada sayap pesawat (stall). 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dari penelitian ini adalah jika kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat UAV tidak dipertahankan pada nilai tertentu, maka UAV tersebut dapat kehilangan gaya angkat pada sayapnya (stall). Untuk itu, diperlukan suatu sistem kendali untuk mempertahankan kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat UAV pada nilai tertentu agar pesawat UAV tetap mengudara. 1.3 Batasan Masalah Penelitian yang akan dilakukan terdapat batasan masalah yang diteliti agar tujuan dari penelitian dapat tercapai. Batasan masalah pada penelitian ini ialah sebagai berikut : 1. UAV yang digunakan berjenis fixedwing dengan berat total tidak lebih dari 1,2 kg. 2. Ketinggian UAV dalam pengambilan data maksimal 100 meter dari permukaan tanah agar UAV masih terlihat oleh pilot. 3. Indikator pengujian kestabilan kecepatan terbang dilakukan dalam kondisi pesawat terbang lurus dan pesawat dapat mempertahankan kecepatan terbang sesuai dengan nilai kecepatan terbang yang ditentukan. 4. Penentuan set point kecepatan terbang (airspeed) diperoleh berdasarkan eksperimen pada saat pesawat UAV mengudara dalam kondisi pesawat dapat mempertahankan ketinggian terbang atau kondisi terbang level dan bidang kemudi pesawat sesuai kondisi trim.

3 3 5. Pengujian dilakukan dalam kondisi angin sesuai kondisi lingkungan dengan kecepatan angin maksimal 3 m/s. 6. Penelitian ini difokuskan pada sistem kendali untuk pengaturan kecepatan terbang (airspeed) UAV dengan mengatur putaran motor penggerak utama (throttle). 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat sistem kendali dengan metode PID pada kecepatan terbang (airspeed) pesawat UAV agar dapat mempertahankan kecepatan terbang (airspeed) tertentu sesuai dengan yang dibutuhkan. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini ialah untuk memperoleh sistem autopilot berbasis metode kendali PID. Sistem tersebut digunakan untuk mengatur kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat sehingga pesawat UAV dapat mengudara dengan mempertahankan kecepatan terbang (airspeed) tertentu sesuai dengan kecepatan terbang yang dibutuhkan. Sistem ini dapat diaplikasikan untuk sistem foto udara menggunakan pesawat UAV atau sistem pendaratan otomatis pada pesawat UAV. 1.6 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang akan dilakukan meliputi beberapa hal berikut : 1. Pengembangan Konsep Sistem Proses dominan pada tahap ini adalah studi literatur. Beberapa hal yang dipelajari adalah sensor MPXV5004DP, penggunaan Arduino, dan sistem kendali PID. 2. Penentuan Spesifikasi Sistem Pada tahap ini selain studi pustaka secara spesifik dilakukan pula penentuan spesifikasi sistem secara keseluruhan dan spesifikasi perangkat keras yang mendukung penelitian. 3. Perancangan Sistem

4 4 Proses perancangan dilakukan berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan. Proses diawali dengan segmentasi sistem baik perangkat lunak maupun perangkat keras untuk kemudian perancangan dikembangkan dan dimodifikasi secara modular. 4. Implementasi Sistem Proses selanjutnya adalah implementasi dan karakterisasi sistem. Pada tahapan ini dilakukan realisasi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. 5. Pengujian dan Analisis Pengujian dilakukan dalam dua tahap: - Pengujian subsistem untuk mengetahui performa sistem secara modular. - Pengujian sistem terintergrasi keseluruhan untuk mengetahui performa akhir sistem. 6. Dokumentasi Dokumentasi berupa penulisan laporan Tugas Akhir dilakukan sejak awal penelitian. Hasil laporan tiap bab penyusun merupakan keluaran tertulis dari tiap tahap penelitian. Tahap ini ditutup dengan presentasi hasil Tugas Akhir. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini dapat dirincikan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

5 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan pustaka memuat uraian sistematis tentang informasi hasil penelitian yang disajikan dalam pustaka dan menghubungkannya dengan masalah penelitian yang sedang diteliti. BAB III DASAR TEORI Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras dan perangkat lunak sistem yang dibuat. BAB IV PERANCANGAN SISTEM Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras dan perangkat lunak sistem yang dibuat. BAB V IMPLEMENTASI SISTEM Bab ini berisi tentang implementasi dari perancangan dalam bentuk nyata terhadap kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini memuat hasil pengujian sistem kendali kecepatan terbang UAV, pengujian sistem kendali kestabilan UAV, serta pembahasan hasil pengujian. BAB VII PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.