BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang UAV (Unmanned Aerial Vehicle) atau biasa disebut pesawat tanpa awak saat ini sedang mengalami perkembangan yang sangat pesat di dunia. Penggunaan UAV dikategorikan cukup luas mulai dari keperluan pengintaian militer, pemetaan, riset, foto udara atau sekedar hobi. Salah satu kelebihan dan keuntungan menggunakan UAV adalah dapat digunakan pada misi-misi berbahaya tanpa membahayakan pilotnya. Sampai saat ini UAV dapat dibagi menjadi 2 kategori yaitu fixed wing (pesawat model dengan sayap) dan multirotor (pesawat model dengan motor penggerak lebih dari satu tanpa menggunakan sayap). Quadcopter merupakan salah satu jenis pesawat Vertical Take off Landing (VTOL) yang dapat melakukan take off dan landing secara tegak lurus terhadap bumi sehingga dapat dilakukan pada area yang sempit. Quadcopter adalah salah satu jenis multirotor yang memiliki empat buah motor sebagai penggerak propeler di tiap ujungnya yang dapat menghasilkan gaya angkat. Sistem kendali Proportional Integral Derivative (PID) merupakan pengendali konvensional yang digunakan untuk menentukan presisi suatu sistem dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tersebut. Sistem kendali PID terdiri dari tiga yaitu Proportional, Integral dan Derivative. Perancangan Quadcopter ini pada dasarnya dibagi menjadi 2 bagian, yaitu perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat keras meliputi perancangan bentuk wahana Quadcopter, motor brushless, Electric Speed Control (ESC), propeler, baterai, sensor, dan sistem minimum sebagai kontroler utama. Perancangan perangkat lunak meliputi algoritma sistem kendali PID yang akan diterjemahkan kedalam pemgrograman C kemudian program dapat ditanamkan ke dalam mikrokontroler. 10
Quadcopter atau jenis multirotor yang lain memiliki keunggulan dalam melakukan manuver yang sulit dilakukan oleh wahana lain, serta melakukan hover (terbang diam pada posisinya). Pada dasarnya pergerakan quadcopter dipengaruhi oleh kecepatan putar setiap motornya. Untuk itu dibutuhkan sistem kendali PID dalam mengendalikan kecepatan putar masing-masing motor, sehingga nilai kecepatan setiap motor dapat dipertahankan kestabilannya dan quadcopter dapat bergerak serta hover dengan stabil. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana merancang dan mengimplementasikan kendali gerak quadcopter menggunakan algoritma Proportional Integral Derivative (PID) sehingga wahana dapat mempertahankan kestabilan hover dan pergerakannya. 1.3 Tujuan Mampu merancang dan mengimplementasikan kendali gerak quadcopter menggunakan algoritma Proportional Integral Derivative (PID) sehingga wahana dapat mempertahankan kestabilan hover dan pergerakannya. 1.4 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam Proyek Akhir ini adalah 1. Wahana quadcopter mempunyai dimensi 60 cm x 60 cm x 15 cm dari tiap ujung propeler. 2. Wahana quadcopter mempunyai berat 876 gram, berat keseluruhan termasuk dengan baterai. 3. Perangkat keras yang digunakan adalah mikrokontroler Atmega328P sebagai sistem kontrol utama, motor brushless 1100 KV, ESC 20 A, baterai 3300 mah, sensor IMU 10 DOF. 4. Perangkat lunak yang digunakan Arduino 1.0.5 sebagai compiler untuk mikrokontroler. 5. Algoritma yang digunakan adalah Proportional Integral Derivative (PID). 11
6. Pengujian menentukan nilai Kp, Ki dan Kd dengan cara memberikan satu persatu nilai Kp, Ki dan Kd ke dalam sistem. 1.5 Definisi Operasional Quadcopter menggunakan algoritma PID merupakan salah satu jenis pesawat Vertical Take off Landing (VTOL) yang diaplikasikan dengan sistem kendali Proportional Integral Derivative (PID) dalam mengendalikan kecepatan putar masing-masing motor, sehingga nilai kecepatan setiap motor dapat dipertahankan kestabilannya dan quadcopter dapat bergerak serta hover dengan stabil. Spesifikasi quadcopter yang dibangun dalam proyek akhir ini adalah quadcopter model + menggunakan perangkat keras mikrokontroler Atmega 328P sebagai sistem kontrol utama, motor brushless 1200 KV, ESC 20 A, propeler 10x4.5, baterai Lithium Polymer 3300 mah / 11.1 volt, modul sensor gyrocope dan accelerometer IMU 10 DOF, Remote Control Tx/Rx 6 channel 2,4 GHz. Dengan perangkat lunak Arduino 1.0.5 sebagai compiler untuk mikrokontroler dan Matlab sebagai aplikasi untuk pembuatan grafik dalam pengujian PID. 1.6 Metode Pengerjaan Model pengembangan yang digunakan dalam pengerjaan proyek akhir ini adalah model RAD Prototyping, berikut gambar dari model RAD Prototyping dari : Gambar 1. 1 Model RAD Prototyping 12
Gambar 1.1 merupakan diagram alur dari Model RAD Prototyping dalam mengerjakan proyek akhir ini. Berikut adalah penjelasan dari tiap tahap-tahapnya : 1. Planning : Pemilihan dan pengkajian sistem pengerjaan produk, berdasarkan riset terbaik dari pencarian sumber-sumber terkait hingga merencanakan apa saja yang ingin dibuat dalam proyek akhir ini. 2. Analysis, Design, Implementation : Menganalisis apa saja kebutuhan sistem yang akan dibangun, lalu mendesain produk yang akan digunakan sistem, dan melakukan percobaan berdasarkan hasil dari planning, analysis, dan design. 3. Simulation and Maintenance : Pengujian dan perbaikan produk yang telah dibuat agar lebih baik dan sempurna. 4. Report : Pembuatan laporan pengerjaan produk, secara keseluruhan dari setiap step metode dengan menggunakan paket perangkat lunak microsoft office 2007 yang terdiri dari microsoft word, microsoft excel, microsoft visio, dan microsoft power point. 1.7 Jadwal Pengerjaan Tabel 1.1 menunjukan jadwal pengerjaan proyek akhir Tabel 1. 1 Jadwal Pengerjaan Tahun No Kegiatan 2014 2015 September Oktober November Desember Januari 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 Planning 2 Analysis, Design, Implementati on 3 Simulation and Maintenance 13
4 Report 14