BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah UAV (Unmanned Aerial Vehicle) adalah sebuah sistem pesawat udara yang tidak memiliki awak yang berada di dalam pesawat (onboard). Keberadaan awak pesawat digantikan oleh perangkat elektronik dan perangkat kontrol pesawat. Sedangkan awak yang mengendalikan UAV tetap berada didarat dan mengontrolnya dari jarak jauh. Berdasarkan sistem kendalinya, UAV ada yang memiliki kemampuan manual dan ada yang berkemampuan otomatis. UAV dengan kendali manual digerakkan oleh operator di darat melalui komunikasi jarah jauh. Sedangkan UAV dengan kendali otomatis memiliki autopilot sebagai salah satu opsi kendali UAV. Penggunaan UAV ini telah berkembang dengan luas mulai dari kepentingan sipil seperti pemotretan wilayah hingga kepentingan militer seperti penyerangan. Pada dasarnya UAV terdiri dari beberapa sistem pendukung seperti Flight Control System, Autopilot System, Attitude and Heading Reference System (AHRS), Air Data Computer (ADC), Communication System, Stabilized Payload System, dan Ground Control System (GCS). Flight Control System merupakan salah satu bagian yang penting dalam sebuah UAV. Pada Flight Control System terdapat fungsi yang dapat digunakan untuk menentukan posisi keadaan pesawat agar tetap stabil dan sesuai dengan misi terbang yang dilakukan. Pengontrolan posisi keadaan pesawat disini membutuhkan sebuah informasi data data berupa ketinggian, koordinat posisi, kecepatan, tekanan udara, suhu, serta perilaku (attitude) pesawat yang berasal dari ADAHRS. Salah satu sensor yang penting dalam penggunaan kontrol UAV adalah IMU (Inertial Measurement Unit). Salah satu algoritma yang digunakan dalam pengolahan data yang dikeluarkan dari IMU adalah algoritma Kalman Filter. Seperti yang dikemukakan sebelumnya, UAV dapat dikendalikan secara otomatis, salah satu hal yang perlu diperhatikan saat dikendalikan secara otomatis ini adalah kestabilan posisi pesawat dalam kondisi trim. Kondisi trim adalah kondisi 1
2 dimana pesawat terbang lurus ke depan dan sayap kanan-kiri sama secara horizontal Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Ardiantara (2013), telah dibuat sebuah Purwarupa Kontrol Kestabilan Posisi dan Sikap Pada Pesawat Tanpa Awak Menggunakan IMU dan Algoritma Fusion Sensor Kalman Filter. Kalman filter ini digunakan agar data yang didapat akurat dan stabil sehingga nantinya dapat digunakan sebagai masukan untuk pengontrolan kestabilan posisi pesawat. Hasil pengujian saat terbang menunjukkan pesawat belum dapat terbang secara lurus dengan stabil. Melihat besarnya peranan Flight Control System pada UAV dan banyaknya penerapan UAV di Indonesia, penelitian ini akan menerapkan sistem kendali PID pada UAV sehingga diharapkan diperoleh sistem kendali UAV yang lebih stabil dibandingkan dengan penelitian sebelumnya. 1.2. Rumusan Masalah Sesuai dengan latar belakang di atas, rumusan masalah pada penelitian tugas akhir ini adalah belum stabilnya sistem kestabilan pesawat yang dibuat pada penelitian sebelumnya. 1.3. Batasan Masalah 1. Indikator kestabilan pesawat pada penelitian ini adalah pesawat dapat mempertahankan posisinya pada kondisi trim, yaitu pesawat terbang lurus dengan kondisi kedua sayap sejajar dan rudder berada di atas. 2. Aktuator yang dikendalikan oleh sistem kendali pada penelitian ini adalah aileron, elevator, dan propeller. 3. ADAHRS yang digunakan adalah hasil penelitian Pratama (2013). 4. Analisa metode Kalman filter penelitian ini adalah hasil penelitian Ardiantara (2013). 5. Metode penalaan sistem kendali menggunakan metode Ziegler Nichols. 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah pengembangan sistem kestabilan UAV dengan menggunakan algoritma Kalman filter dengan sistem kendali PID pada UAV agar pesawat dapat terbang stabil pada keadaan trim.
3 1.5. 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 IMU GY86, algoritma fusion sensor Kalman Filter, penggunaan Arduino. 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 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 si dang Tugas Akhir.
4 1.6. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. 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 Berisikan tentang implementasi dari perancangan dalam bentuk nyata terhadap kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN Tentang hasil pengujian sistem yang dilakukan oleh penulis meliputi pengamatan atas kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. Hasil pengujian kemudian dianalisis dan dibahas hasil dan kinerjanya.
5 BAB VII PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran pengembangan penelitian selanjutnya.