PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PID UNTUK AUTONOMOUS MOVING FORWARD MANUEVER PADA QUADCOPTER By : Zam Yusuf / 2210105063 Dosen Pembimbing : Ir. Ali Fatoni,MT.
AGENDA PRESENTASI 1. 2. 3.
4.
Pendahuluan Perancangan Sistem Pengujian dan Analisis Kesimpulan
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN Latar Belakang 1.
Quadcopter merupakan salah satu UAV yang sedang berkembang penelitiannya.
2.
Autonomous Moving Forward memerlukan suatu kontrol agar quadcopter dapat terbang dengan stabil.
PENDAHULUAN Permasalahan:
Bagaimana merancang dan mengimplementasikan kontrol PID untuk menstabilkan manufer moving forward quadcopter sehingga quadcopter dapat bergerak lurus dan stabil.
PENDAHULUAN Tujuan :
Merancang dan mengimplementasikan sistem kontrol PID sebagai kontrol quadcopter agar dapat melakukan manufer moving forward dengan menjaga kecepatan dan ketinggian dengan stabil.
PENDAHULUAN Batasan Masalah:
Penelitian pada tugas akhir ini difokuskan pada salah satu manufer dasar dari quadcopter yaitu otomatisasi proses bergerak lurus ke depan. Pada pergerakan quadcopter ini, kontroler berperan mengatur agar quadcopter tetap stabil. Kestabilan yang dikontrol oleh kontroler adalah kestabilan sudut pitch,roll,yaw dan ketinggian quadcopter.
PENDAHULUAN Quadcopter:
Throttle
Roll
Yaw
Pitch
PENDAHULUAN Kontrol PID: Continuos
Discrete
PERANCANGAN SISTEM
Perancangan Mekanik
PERANCANGAN SISTEM Perancangan Elektronik
PERANCANGAN SISTEM Permodelan Quadcopter: U1 x cos sin cos sin sin m U1 y cos sin cos sin sin m U1 z g cos cos m
I yy I zz I xx I zz I xx I yy
I xx I yy I zz
Dimana:
U1 F1 F2 F3 F4 b 12 22 32 24
bl
U 2 bl 22 24
U3
2 1
32
U 4 d 12 22 32 24
U2 Jr qr q I xx I xx U3 Jr pr p I yy I yy
U
pq 4 I zz
PERANCANGAN SISTEM Perancangan Simulasi:
PERANCANGAN SISTEM Penghitungan Konstanta b
b
mg 4
i2
b = 1.9838 x
Grafik pengaruh sinyal masukan motor pada ketinggian
10-6
200 180
ketinggian (cm) dan sinyal motor
i 1
160 motor 1 motor 2 motor 3 motor 4 ketinggian
140 120 100 80
5
10
15
iterasi ke-n
20
25
30
PERANCANGAN SISTEM Perhitungan Inersia Ixx,Iyy,dan Izz
I xx
mr 2 mh 2 MR 2 MH 2 2 2mr 4 6 4 12
I yy
mr 2 mh 2 MR 2 MH 2 2 2mr 4 6 4 12
I zz
MR 2 4mr 2 2
Ixx = 0.00232 Iyy = 0.00232 Izz = 0.00152
PERANCANGAN SISTEM Perhitungan Inersia Motor (Konstanta Jr):
4 mr 2 Jr 2
Jr = 3.375 x 10-5
PERANCANGAN SISTEM Perancangan Kontroler: Const V rotor
Pitch Roll
Set pitch
PID
+
-
Set Roll +
-
Set Yaw +
-
Set Tinggi +
Yaw Ketinggian
PID
PID
PID -
∑
DINAMIKA QUADCOPTER
PENGUJIAN DAN ANALISIS Pembacaan Sensor Gyroscope Murata ENC-03RC
PENGUJIAN DAN ANALISIS Pembacaan Sensor Accelerometer dan Filter Komplementer:
Accelerometer Tanpa Filter Accelerometer Dengan Filter
Data tidak valid dan tidak stabil Data Valid dan Stabil
Filter Komplementer Sensor Accel
Low Pass Filter
Sensor Gyro
Integral Numerik
∑
Integral Numerik
Sudut
PENGUJIAN DAN ANALISIS Pembacaan Sensor Accelerometer dan Filter Komplementer:
PENGUJIAN DAN ANALISIS Pembacaan Sudut Yaw:
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Open Loop Sistem :
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Open Loop Sistem
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Open Loop Sistem :
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Kontroler :
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Kontroler :
Tuning PID untuk kontrol sudut pitch, Kp=2,Ki =0 dan Kd = 0.
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Kontroler :
Tuning PID untuk kontrol sudut pitch, Kp=2,Ki =1 dan Kd = 2.
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi Kontroler :
Kontrol Roll (Kp= 5,Ki = 0.6,Kd = 3),Kontrol yaw (Kp = 2, Ki = 1 , Kd = 1),Kontrol Ketinggian (Kp = 35,Ki = 0, Kd =17).
PENGUJIAN DAN ANALISIS Simulasi kontroler dengan gangguan:
PENGUJIAN DAN ANALISIS
PENGUJIAN DAN ANALISIS Implementasi Program pada quadcopter
Setpoint sudut pitch = 5 derajat
Setpoint sudut roll = 0 derajat
Setpoint Ketinggian = 2 meter
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan :
PID mampu dijadikan sebagai kontroler untuk autonomous manuever pergerakan translasi quadcopter. Filter Komplementer terbukti mampu merefisi data sensor accelerometer yang menjadi rusak akibat getaran yang terjadi pada quadcopter. Terjadi perbedaan yang jauh antara hasil respon pada simulasi dengan implementasi nyata. Saran: Pengembangan dapat dilakukan dengan meneliti quadcopter untuk melakukan tracking point. Penggunaan sensor diharapkan dapat dilengkapi dengan sensor gyroscope 3 axis, accelerometer 3, sensor kompas, dan GPS.Sehingga implementasi kegunaan quadcopter lebih berguna.
Sekian Terima Kasih
