Perancangan dan Implementasi Kontroler PID Optimal Untuk Tracking Lintasan Gerakan Lateral Pada UAV(Unmanned Aerial Vehicle)

Transkripsi

1 Perancangan dan Implementasi Kontroler PID Optimal Untuk Tracking Lintasan Gerakan Lateral Pada UAV(Unmanned Aerial Vehicle) Rahmat Fauzi Pembimbing : Surabaya, 26 Januari 2012 Ir. Rusdhianto Effendie A.K, M.T Fakultas Teknologi Industri Teknik Sistem Pengaturan

2 AGENDA

3 PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Batasan Masalah

4 Latar Belakang Sistem kontrol sirip, merupakan salah satu sub sistem dari kontrol pesawat terbang yang berfungsi untuk mengendalikan gerakan dan posisi sudut sirip pada bidang gerak pesawat terbang. Kesalahan posisi sudut dari sirip aileron dan rudder ini akan mengakibatkan gerakan roll dan yaw pada pesawat terbang tanpa awak yang tidak sesuai dengan yang seharusnya.

5 Tujuan Merancang kontroler PID optimal dan di implementasikan pada sistem UAV. Diharapkan sistem tersebut memiliki kemampuan regulasi yang baik terhadap perubahan beban dan memiliki error steady state yang kecil saat menggunakan kontroler PID optimal.

6 Batasan Masalah Model UAV yang digunakan adalah tipe fixed-wing (pesawat). Kecepatan pesawat dibuat konstan. Pengendalian hanya dilakukan pada gerakan lateral dan perencanaan tracking lintasan yang optimal. Variabel yang diatur adalah sudut roll dan yaw.

7 TINJAUAN PUSTAKA Dasar Kontrol Pesawat Terbang Dinamika Pesawat Decoupling Kontroler PID Optimal Tracking Lintasan

8 Dasar Kontrol Pesawat Terbang

9 Dinamika Pesawat Dinamika lateral, adalah model matematika yang menggambarkan dinamika gerakan pesawat terbang untuk gerakan mendatar yang meliputi gerakan berbelok. Pada gerak lateral hanya dua kontrol defleksi yang berpengaruh pada respon gerak pesawat yaitu aileron dan rudder. Dinamika longitudinal, adalah model matematika yang menggambarkan dinamika gerakan pesawat terbang untuk gerakan dalam arah vertikal misalnya gerakan mendaki atau menukik. Pada gerak longitudinal hanya satu kontrol defleksi yang berpengaruh pada respon gerak pesawat yaitu elevator.

10 Decoupling

11 Kontroler PID Optimal Kontroler PID LQR merupakan kontroler optimal LQR yang digunakan digunakan untuk menentukan gain Kp, Ki dan Kd pada kontroler PID. Dari identifikasi yang dilakukan, diketahui bahwa plant merupakan orde dua dengan input u(t), output y(t) sehingga variable state untuk fungsi alih plant menjadi :

12 Kontroler PID Optimal (lanjutan)

13 Tracking Lintasan Kasus pertama perbedaan mutlak antara titik sekarang dengan tujuan selanjutnya adalah lebih kecil dari π/2 Kasus kedua perbedaan mutlak antara titik sekarang dengan tujuan selanjutnya adalah lebih besar dari π/2

14 PERANCANGAN SISTEM Integrasi Sistem Kontrol UAV Identifikasi Sistem Perancangan Kontroler

15 Integrasi Sistem Kontrol UAV(Lanjutan)

16 Identifikasi Sistem Identifikasi dilakukan dengan memberikan masukan sinyal acak pada servo aileron dan rudder dengan 3 variasi kecepatan Dari data sensor diperoleh data sudut defleksi aileron dan defleksi rudder Pemodelan dilakukan melalui pendekatan ARX dengan metode leastsquare

17 Identifikasi Sistem (Lanjutan)

18 Identifikasi Sistem (Lanjutan)

19 Perancangan Kontroler

20 Simulasi dan Implementasi Simulasi Implementasi

21 Simulasi Respon roll rate dengan defleksi aileron

22 Simulasi (lanjutan) Respon yaw rate dengan defleksi rudder

23 Simulasi (lanjutan) Respon sudut roll setelah dikontrol

24 Simulasi (lanjutan) Respon sudut yawsetelah dikontrol

25 Tracking Lintasan Simulasi (lanjutan)

26 Hasil Implementasi Implementasi

27 Kesimpulan Kontroler PID Optimal dapat diterapkan pada sistem UAV yang kompleks dengan melalui pendekatan sistem MIMO (multy input multy output ) hal ini ditunjukkan dengan simulasi yang telah dilakukan memberikan respon yang baik ketika sistem diberikan kontroler dan time constant jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan sistem tanpa kontroler. Model matematika yang didapatkan dari hasil identifikai plant Dapat mewakili plant sebenarnya karena adanya konsistensi model setiap proses identifikasi kecepatan sudut roll dan yaw. Proses tracking lintasan pada sistem navigasi UAV yang dirancang menggunakan kontroler PID dapat memberikan performa yang bagus itu terbukti bahwa pada simulasi semua titik-titik yang telah direncanakan telah dilewati oleh UAV.

28 TERIMA KASIH