2
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Saat ini teknologi di bidang penerbangan sudah sangat maju. Pesawat
terbang sudah dapat dikendalikan secara jarak jauh sehingga memungkinkan adanya suatu pesawat terbang tanpa awak. Teknologi ini sering disebut sebagai UAV (Unmanned Aerial Vehicle). UAV sendiri menggantikan peran dari awak yang ada di dalamnya dengan suatu komponen elektronik dan perangkat kontrol pesawat. Penerapan dari pesawat tanpa awak sendiri sudah luas, seperti penerapan pesawat tanpa awak di bidang militer yang digunakan untuk melakukan misi intelijen dari suatu negara. Selain di bidang militer, penggunaan pesawat tanpa awak juga sering digunakan dalam fotografi di udara, dokumenter, pemetaan suatu wilayah dengan kontur tertentu, patroli udara dan bahkan digunakan untuk pengukuran kadar pencemaran udara serta monitoring pipa minyak. UAV memiliki bermacam-macam tipe, salah satunya yaitu delta wing. Delta wing adalah salah satu pesawat terbang bersayap segitiga dengan sebuah motor sebagai pendorongnya dengan dilengkapi alat gerak berupa elevons untuk melakukan gerakan seperti pitch (gerakan naik dan turun) dan roll (gerakan berguling). Sistem kendali pada UAV dapat dibagi menjadi kendali secara manual oleh pilot dan kendali secara otonom tanpa pilot dengan mode autopilot. Kendali manual pilot pada UAV dijalankan oleh operator yang berada di ruang kendali Ground Control Station (GCS) untuk memberikan perintah terbang menggunakan gelombang radio melalui sistem telemetri yang menghubungkan UAV dengan operator. Sedangkan kendali mode autopilot adalah sebuah sistem otonom yang melakukan kontrol pesawat tanpa pilot, pergerakan UAV sendiri bekerja sesuai program yang telah ditanam pada mikrokontroler dan terlebih dahulu ditentukan suatu waypoint. Waypoint ini mencakup suatu daerah yang akan dilalui UAV secara autopilot.
2
3
Pesawat tanpa awak atau UAV pada dasarnya memiliki sistem pendukung seperti Flight Control System, Autopilot System, Air Data, Attitude and Heading Reference System (ADAHRS), sistem komunikasi, sistem payload, dan Ground Control System (GCS). Selain itu, UAV memerlukan suatu komponen elektronik berupa sensor dan komponen pemroses (processor) sebagai pengendali untuk menggantikan peran manusia yang umumnya berada di dalam pesawat. Sensor yang digunakan berupa sensor dengan 9 Degrees of Freedom (DOF) yang berisikan 3 axis accelerometer, 3 axis gyroscope, dan 3 axis magnetometer. Pengolahan data dari sensor digunakan untuk melakukan misi terbang di udara. Selain sensor tersebut, ditambahkan suatu komponen pemroses untuk menghitung nilai sensor yang kemudian digunakan untuk mengatur alat gerak pada pesawat sehingga dapat terbang dengan stabil yaitu pesawat mampu mempertahankan pola geraknya terhadap setpoint yang ditetapkan. Peran manusia hanya sebatas mengawasi dan mengontrol UAV yang sedang melakukan misi terbang dari jarak yang relatif jauh. Salah satu sistem kendali yang banyak digunakan pada UAV adalah kontroler PID. Sistem kontrol PID sendiri merupakan sebuah kontroler untuk menentukan tingkat presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik atau feedback pada sistem tersebut. Kontroler PID mempunyai tiga komponen yaitu proporsional, integral, dan derivatif yang dapat digunakan secara bersamaan maupun sendiri sesuai dengan respon yang diinginkan terhadap suatu plant. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dibuat sebuah flight controller dengan menerapkan sistem kendali robust PID (Proportional, Integral, dan Derivative) dengan metode Integral of Absolute Error (IAE) sehingga mampu membuat UAV dapat terbang lurus dengan stabil. 1.2
Rumusan Masalah Rumusan masalah yang menjadi dasar penelitian ini adalah bagaimana
menjaga kestabilan terbang lurus pada pesawat delta wing. 1.3
Batasan Masalah Beberapa batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini menggunakan purwarupa pesawat delta wing.
4
2. Indikator pengujian kestabilan dilakukan dengan penerbangan lurus normal dalam keadaan gliding dengan kecepatan motor tertentu. 3. Penentuan konstanta awal PID menggunakan metode kedua oleh ZieglerNichols dan digunakan untuk referensi metode kendali selanjutnya. 4. Metode kendali yang menjadi fokus pada penelitian ini adalah kendali robust PID Integral of Absolute Error (IAE). 5. Sistem menggunakan algoritme Direct Cosine Matrix (DCM) hasil penelitian yang sudah ada. 6. Sistem tidak melakukan pengendalian untuk ketinggian dan kecepatan pesawat. 1.4
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah mampu menerapkan sistem kendali robust
PID metode Integral Absolute Error (IAE) pada delta wing agar dapat terbang lurus dengan stabil. 1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian yang didapatkan adalah memperoleh sistem pesawat yang tahan terhadap gangguan saat melakukan misi terbang. 1.6
Metodologi penelitian Metodologi penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Pemahaman Konsep Sistem Melakukan studi literatur dengan mencari referensi umum tentang delta wing, IMU GY-86, algoritme Direct Cosine Matrix, penggunaan mikrokontroler, dan tipe kendali robust PID. 2. Penentuan Spesifikasi Sistem Pada tahap ini dilakukan penentuan spesifikasi sistem secara keseluruhan seperti spesifikasi perangkat keras maupun perangkat lunak yang mendukung penelitian. 3. Perancangan Sistem Proses perancangan dilakukan berdasarkan spesifikasi yang telah ditentukan. Proses diawali dengan pembagian sistem baik perangkat lunak maupun
5
perangkat keras untuk kemudian dikembangkan dan dimodifikasi sesuai kebutuhan dan 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 terintegrasi keseluruhan untuk mengetahui performa akhir sistem. 6. Dokumentasi Dokumentasi berupa penulisan laporan Tugas Akhir yang dilakukan sejak awal penelitian. Hasil laporan tiap bab penyusunan merupakan keluaran atau hasil tertulis dari tiap tahap penelitian. Tahap ini ditutup dengan presentasi sidang Tugas Akhir. 1.7
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini
adalah sebagai berikut: BAB 1 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 menghubungkan dengan masalah penelitian yang diteliti. BAB III DASAR TEORI Pada bagian ini dijelaskan mengenai teori dari sistem yang akan dibuat. BAB IV PERANCANGAN SISTEM Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras dan perangkat lunak sistem yang dibuat.
6
BAB V IMPLEMENTASI SISTEM Berisikan tentang implementasi dari perancangan dalam bentuk nyata terhadap kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap ini membahas tentang hasil pengujian sistem yang dilakukan oleh penulis meliputi pengamatan atas kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. Hasil pengujian kemudian dianalisa dan dibahas hasil serta kinerjanya. BAB VII PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran pengembangan penelitian selanjutnya.
