STABILISASI GERAKAN KAMERA MENGGUNAKAN KALMAN FILTER SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik
Disusun Oleh:
RENI JUANETTA NIM : 201110130311053
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
!!!
z0s9€08l1,0 'N(IIN IIAI'rl8^Iprsht J|IY rnN'rI
orplelg
{$r{eI uB$unf glua) 'rnqapSuaprg
(
g
1[nEua6
)
( 11[n8ua4 )
808980r000
( g Eulqulqued )
I0s9s0s0t0'NorN
( I Eulqqqrned )
:qe1o
9I0Z roqule^oN grcZreqor{o vz
:
rnfnpsrg
?pnsl/t\ eporlad :
uulln pE8rml
gglr rg0€r0[I r0z 3]1[IN
EtlerBnrluru :gelo Eueleyrlqedputuuuqnry ss$sre FIn
p OS)
{.nDteJ auu$aS relog qsloredmepq predg nres TIEIBS lqnuaulsI J {1t}un ueryntetg
Uf,ITIf, NY'lruYX NYXYNNOSNU}IT YUf,I^tTTX ISYSITIf,YTS NYHYSf,CNgd UYBIAIf,T
Kata Pengantar
Dengan memanjat puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas rahmat dan hidayahNyasehingga penulis dapat menyelesaika tugas akhir ini dengan baik. Shalawat serta salam tak lupa dipanjatkan kepada revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan dimuka bumi ini. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini berjudul “ STABILISASI GERAKAN KAMERA MENGGUNAKAN KALMAN FILTER” Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
guna kesempurnaan agar
tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 02 November 2015
Penulis
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL………………………………………………………………………
i
LEMBAR PERSETUJUAN……………………………………………………………
ii
LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………………………….
iii
LEMBAR PERNYATAAN……………………………………………………………
iv
ABSTRAK........................................................................................................................
v
ABSTRACT…………………………………………………………………………….
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN………………………………………………………….
vii
KATA PENGANTAR.....................................................................................................
ix
DAFTAR ISI……………………………………………………………………………
x
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………………
xiii
DAFTAR TABEL………………………………………………………………………
xv
BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………………
1
1.1
Latar Belakang…………………………………………………………………...
1
1.2
Rumusan Masalah………………………………………………………………..
3
1.3
Tujuan……………………………………………………………………………
3
1.4
Batasan Masalah…………………………………………………………………
3
1.5
Metodologi……………………………………………………………………….
4
1.6
Sistematika Penulisan……………………………………………………………. 5
BAB II LANDASAN TEORI…………………………………………………………..
7
2.1
Stabilisasi………………………………………………………………………… 7
2.2
Kamera…………………………………………………………………………… 7
2.3 Gyroscope………………………………………………………………………...
9
2.4
Accelerometer……………………………………………………………………. 10
2.5
Modul MPU 6050………………………………………………………………..
2.6
Motor Servo……………………………………………………………………… 12 x
11
2.7
2.6.1
Prinsip Kerja Motor Servo……………………………………………….
13
2.6.2
Jenis-Jenis Motor Servo………………………………………………….
14
2.6.3
Pengaturan Motor Servo…………………………………………………. 15
2.6.4
Motor servo Towerpro MG996R………………………………………...
15
Matlab…………………………………………………………………………….. 17 2.7.1
Karakteristik Matlab……………………………………………………… 18
2.7.2
Bagian-Bagian Penting Matlab…………………………………………… 19
2.8
Simulink………………………………………………………………………….. 20
2.9
Filter Digital……………………………………………………………………...
21
2.10 State of the art Kalman Filter…………………………………………………….. 22 2.10.1 Algoritma Kalman Filter…………………………………………………. 25 2.10.1.1 Extended Kalman Filter………………………………………….. 29 2.10.1.2 Ensemble Kalman Filter…………………………………………. 32 2.10.1.3 Uncented Kalman Filter………………………………………….. 35 2.10.1.4 Fractional Kalman Filter…………………………………………. 38 2.11 Penggunaan Kalman Filter Untuk Kontrol………………………………………. 38
BAB III PERANCANGAN PEMODELAN SISTEM………………………………..
40
3.1
Mendapatkan Data Sensor……………………………………………………….. 41
3.2
Perancangan Pemodelan Sistem…………………………………………………. 41
3.3
Struktur Model…………………………………….……………………………..
3.4
Kalman Filter…………………………………………………………………….. 44
3.5
Perhitungan Nilai Estimasi dan Kovarian Error…………………………………. 46
3.6
Pemodelan Kalman Filter dan Parameternya…………………………………….
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA……………………………………..
42
49
53
4.1
Rangkaian Simulasi……………………………………………………………...
53
4.2
Pengujian Kalman Filter…………………………………………………………
54
4.3
Analisa Kalman Filter……………………………………………………………
56
4.3.1 Grafik Hasil Sensor Roll……………………………………………………..
58
4.3.2 Grafik Hasil Sensor Pitch…………………………………………………….
65
xi
BAB V PENUTUP……………………………………………………………………..
70
5.1
Kesimpulan………………………………………………………………………
70
5.2
Saran……………………………………………………………………………..
70
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………… 71
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Tabel 1 Data keluaran sensor……………………………………………………………… 1 Memasukkan Data Input-Output Untuk Transfer Function………………………………. 3 Program M-Files Kalman Filter Pada Matlab…………………………………………….. 6 Listing Program Untuk Data Random……………………………………………………. 7 Listing Program Dengan Data Primer Keluaran Dari Sensor Pitch………………………. 12
DAFTAR PUSTAKA Anggraini , Tuti, dkk. 2014. Implementasi Kalman Filter Untuk Penstabil Kamera Dua Aksis. Politeknik Negeri Padang : Sumatra Barat. Hartono, Thomas, dkk. “Analisa dan design sistem control dengan MATLAB”. Yogyakarta. Laksana, Andra, dkk. 2012. “Balancing Robot Beroda Dua Menggunakan Metode Kendali Proporsional Integral”. Tugas akhir sarjana Universitas Diponegoro : Semarang. Lin, Chin Teng dan C.S.George Lee. 1996. “International Edition Neural Fuzzy System A Neuro- Fuzzy Synergism to Intelligent Systems”. Prentice- Hall International, Inc: Unites States Of America. M, David Koenig. 2009. “Practical Control Engineering a Guide For Engineers, Managers,
and Practitioners”.
Mc Graw- Hill
Publishing company : Newyork. Mitra, Sanjit K . 1999. “Digital Signal Processing Laboratory Using MATLAB”. Mc Graw-Hill : London. Sembiring. Jaka P. 2013. ” Sistem Kontrol PID Pada Balancing Robot Menggunakan
Sensor Gyroscope dan Accelerometer”. STMIK
Teknokrat : Bandar Lampung. Shahian, Bahran, dkk. 1993. “ Control system design using matlab”. New Jersey : Practice.
71
Sulistyowati, Riny, dkk. “Rancang Bangun Sistem Kontrol TILT ROLL Kamera
Digital
Berbasis
Mikrokontroler
ATMEGA
8
Menggunakan Sensor Accelerometer”. ITAT : Surabaya Tandil, Danny, dkk. 2012. “Pengaplikasian Kalman Filter dan Kendali PID Sebagai penyeimbang Robot Roda Dua”. Universitas Bina Nusantara : Jakarta.
Umaria, Fahrizal. 2015. Handheld Stabilizer Dengan Sensor Gyroscope. Universitas Muhammadiyah Malang : Malang. Welch, Greg & Bishop, Gary. 2006. “ An Introduction to the Kalman Filter ”. Chappel Hill : Department of Computer Science University of North Carolina.
72
