bab i pendahuluan

BAB 1 PENDAHULUAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Penerapan teknologi kedirgantaraan yang paling banyak dikembangkan
dalam beberapa dekade terakhir ini adalah sistem pesawat udara tanpa awak manusia
atau disebut juga Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Penggunaan pesawat tanpa awak
ini sudah banyak digunakan sebagai misi terbang sipil maupun militer. Pada
penggunaan misi sipil, pesawat tanpa awak digunakan untuk melakukan pemantauan
suatu daerah bencana, pemetaan suatu wilayah dan pengambilan video untuk
digunakan dokumentasi film. Pada penggunaan milter, pesawat tanpa awak
digunakan untuk misi penyerangan maupun pertahanan suatu Negara. Teknologi pada
pesawat tanpa awak militer perkembangannya sangat cepat karena pesawat tanpa
awak dapat meminimalisir adanya jatuh korban manusia dari awak pesawat akibat
dari serangan musuh.
Pesawat tanpa awak ini memiliki komponen elektronik sensor dan prosesor
sebagai pengendali yang menggantikan peran manusia dalam pesawat. Pada dasarnya
menggunakan pengolahan data sensor untuk dapat menjalankan misi terbang di udara.
Sensor yang digunakan dapat berupa sensor 9 Degree Of Freedom (DOF) yang terdiri
dari 3 axis accelerometer, 3 axis magnetometer, dan 3 axis gyroscope. Selain data
sensor tersebut, digunakanlah sebuah komponen prosesor yang digunakan untuk
mengkalkulasi sensor menjadi output yang dapat menyetabilkan gerak pesawat.
Sehingga, peran manusia dalam penggunaan pesawat tanpa awak hanya mengawasi
dan mengontrol data yang ada pada sistem kendali pesawat tanpa awak melalui
komunikasi jarak jauh di darat.
Pengendalian pada UAV memiliki 2 jenis, yaitu manual pilot dan autopilot.
Kendali manual pilot pada UAV memiliki cara kerja dimana pesawat menjalankan
misi terbang dengan bantuan kendali orientasi pergerakan pesawat oleh operator di
darat menggunakan komunikasi jarak jauh, namun kendali gaya gerak pesawat
1
2
dilakukan secara autonomous dari pengolahan data sensor yang ada dalam pesawat.
Kendali autopilot pada UAV memiliki cara kerja dimana pesawat dapat terbang
dengan kendali yang full autonomous dari kendali gerak orientasi hingga gaya gerak
pesawat itu sendiri, hal itu di karenakan adanya penambahan komponen Global
Positioning System (GPS) yang diolah oleh prosesor pada pesawat untuk menjalankan
misi terbang autopilot.
Dari yang dikemukakan diatas, untuk dapat mencapai misi terbang sesuai
yang diharapkan digunakanlah sebuah sistem kendali terbang (Flight Controller)
pada pesawat tanpa awak yang terdiri dari sensor dan pengolah data sensor. Fligh
Controller digunakan untuk mengatur kestabilan pesawat saat di udara agar bergerak
sesuai yang diinginkan. Pada penelitian yang dilakukan oleh Widodo dkk. (2012)
tentang perancangan dan implementasi kontroler PID untuk pengaturan heading dan
pengaturan arah pada fixed-wing Unmanned Aerial Vehicle (UAV) telah mampu
mempertahankan
arah
pesawat
menuju
waypoint
namun
belum
mampu
mempertahankan posisi terhadap gangguan angin pada lintasan yang ditentukan,
dikarenakan sistem kestabilan gaya gerak pesawat yang kurang optimal. Oleh karena
itu, dalam penelitian ini akan dibuat sebuah Flight Controller dengan menerapkan
sistem kendali Robust PID (Proporsional, Integral dan Derivatif) sehingga mampu
membuat misi terbang UAV dapat stabil dari penelitian yang dilakukan sebelumnya.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah
penelitian Skripsi yaitu bagaimana menstabilkan kendali berbasis PID pada pesawat
sayap tetap terhadap gangguan penerbangan di udara.
1.3
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini terdapat batasan masalah seperti berikut :
1.
Ketinggian dalam pengambilan data maksimal 150 meter.
2.
Indikator pengujian kestabilan dilakukan dengan penerbangan lurus normal
(rudder di atas) dalam keadaan glidding.
3
3.
Pesawat yang digunakan adalah purwarupa pesawat sayap tetap tipe high
wing bixler.
4.
Penentuan konstanta awal kendali PID menggunakan teori Ziegler-Nichols
metode osilasi. Penentuan konstanta ini digunakan untuk referensi metode
kendali selanjutnya.
5.
Metode kendali yang menjadi fokus pada penelitian ini adalah Integral
Squared Error (ISE) yang merupakan metode kendali robust.
1.4
6.
Sistem tidak melakukan pengendalian ketinggian dan kecepatan.
7.
Sistem menggunakan algoritma DCM hasil penelitian yang sudah ada.
Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah mampu menerapkan pengolahan sistem kendali
pada pesawat tanpa awak sayap tetap dengan menggunakan Robust PID agar pesawat
dapat terbang lebih stabil saat melaksanakan misi terbang.
1.5
Manfaat
.Manfaat dari penelitian ini adalah mempermudah pilot dalam pengendalian
pesawat sayap tetap ketika terjadi gangguan penerbangan di udara.
1.6
Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang akan dilakukan meliputi beberapa hal berikut
1. Pemahaman Konsep Sistem
Proses dominan pada tahap ini adalah studi literatur. Beberapa hal yang
dipelajari adalah IMU GY 88, algoritma Direct Cosine Matrix dan
penggunaan mikrokontroler.
2. Penentuan Spesifikasi Sistem
Pada tahap ini dilakukan pula penentuan spesifikasi sistem secara
keseluruhan seperti spesifikasi perangkat keras maupun lunak yang
mendukung penelitian.
4
3. Perancangan Sistem
Proses perancangan dilakukan berdasarkan spesifikasi yang telah
ditentukan. Proses diawali dengan segmentasi sistem baik perangkat
lunak maupun keras untuk kemudian 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 Analisa
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 sidang
Tugas Akhir.
1.7
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.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan pustaka memuat uraian sistematis tentang informasi hasil penelitian
yang disajikan dalam pustaka dan menghubungkannya 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.
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 dan kinerjanya.
BAB VII PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran pengembangan penelitian selanjutnya.