BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Teknologi UAV (Unmanned Aerial Vehicle) atau UAS (Unmanned Aircraft
System) merupakan salah satu teknologi kedirgantaraan yang saat ini sedang
berkembang dengan pesat. Banyak jenis UAV yang dikembangkan, mulai dari
UAV tipe Fixed Wing, Helicopter, maupun Multicopter. Ketiga jenis UAV tersebut
dapat diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan foto atau video udara, survei
lingkungan, dan pemetaan. UAV dapat digunakan juga untuk keperluan militer
seperti pengawasan daerah terpencil, mengangkut persenjataan, bahkan dapat
digunakan sebagai alat pertahanan suatu negara (Pramadi, 2010).
UAV tipe Fixed Wing merupakan salah satu jenis UAV yang berbentuk
pesawat terbang dan memiliki karakteristik terbang yang sama dengan prinsip dasar
pesawat terbang. UAV ini dapat melakukan take-off dan landing sesuai dengan
kontrol dari pilot atau dari autopilot. Selain itu, UAV ini dapat melakukan terbang
jelajah sesuai dengan misi yang terprogram dalam autopilot pada UAV tersebut.
Dalam melaksanakan misi terbang jelajah, UAV tipe fixed wing diharapkan
mampu terbang secara otomatis dengan kecepatan terbang (airspeed) tertentu
sesuai dengan kebutuhan dari misi tersebut. Sebuah sistem kendali terbang (flight
controller) yang terdapat dalam UAV cukup berperan dalam pengaturan kecepatan
pesawat (airspeed) ini. Pengaturan kecepatan terbang pada sebuah UAV
merupakan suatu hal yang penting agar UAV tersebut dapat terhindar dari
hilangnya gaya angkat pada sayap pesawat (stall) akibat kurangnya kecepatan
terbang (airspeed) pada pesawat tersebut. Selain itu, pengaturan kecepatan terbang
pesawat UAV ini juga cukup penting terutama dalam fase persiapan pendaratan
UAV agar UAV dapat mendarat dengan aman (FAA, 2003).
Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan pengendalian keseimbangan
pesawat menggunakan metode kendali PID pada pesawat UAV semi-glider jenis
Bixler (Adi, 2014). Sistem yang dibuat pada penelitian tersebut telah mampu
menjaga keseimbangan pesawat UAV saat mengudara. Namun, sistem yang dibuat
1
2
tersebut belum mampu mempertahankan kecepatan terbang pesawat UAV pada
nilai tertentu agar tetap mengudara. Melihat pentingnya pengaturan kecepatan
terbang pada UAV, maka sistem yang akan dibuat dalam penelitian ini diharapkan
mampu mempertahankan kecepatan terbang UAV semi-glider jenis Bixler agar
dapat mengudara dengan kecepatan terbang tertentu sesuai kebutuhan dan terhindar
dari hilangnya gaya angkat pada sayap pesawat (stall).
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dari penelitian ini
adalah jika kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat UAV tidak dipertahankan
pada nilai tertentu, maka UAV tersebut dapat kehilangan gaya angkat pada
sayapnya (stall). Untuk itu, diperlukan suatu sistem kendali untuk mempertahankan
kecepatan terbang (airspeed) pada pesawat UAV pada nilai tertentu agar pesawat
UAV tetap mengudara.
1.3
Batasan Masalah
Penelitian yang akan dilakukan terdapat batasan masalah yang diteliti agar
tujuan dari penelitian dapat tercapai. Batasan masalah pada penelitian ini ialah
sebagai berikut :
1. UAV yang digunakan berjenis fixedwing dengan berat total tidak lebih dari
1,2 kg.
2. Ketinggian UAV dalam pengambilan data maksimal 100 meter dari
permukaan tanah agar UAV masih terlihat oleh pilot.
3. Indikator pengujian kestabilan kecepatan terbang dilakukan dalam kondisi
pesawat terbang lurus dan pesawat dapat mempertahankan kecepatan
terbang sesuai dengan nilai kecepatan terbang yang ditentukan.
4. Penentuan set point kecepatan terbang (airspeed) diperoleh berdasarkan
eksperimen pada saat pesawat UAV mengudara dalam kondisi pesawat
dapat mempertahankan ketinggian terbang atau kondisi terbang level dan
bidang kemudi pesawat sesuai kondisi trim.
3
5. Pengujian dilakukan dalam kondisi angin sesuai kondisi lingkungan
dengan kecepatan angin maksimal 3 m/s.
6. Penelitian ini difokuskan pada sistem kendali untuk pengaturan kecepatan
terbang (airspeed) UAV dengan mengatur putaran motor penggerak utama
(throttle).
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat sistem kendali dengan
metode PID pada kecepatan terbang (airspeed) pesawat UAV agar dapat
mempertahankan kecepatan terbang (airspeed) tertentu sesuai dengan yang
dibutuhkan.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini ialah untuk memperoleh sistem autopilot berbasis
metode kendali PID. Sistem tersebut digunakan untuk mengatur kecepatan terbang
(airspeed) pada pesawat sehingga pesawat UAV dapat mengudara dengan
mempertahankan kecepatan terbang (airspeed) tertentu sesuai dengan kecepatan
terbang yang dibutuhkan. Sistem ini dapat diaplikasikan untuk sistem foto udara
menggunakan pesawat UAV atau sistem pendaratan otomatis pada pesawat UAV.
1.6
Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang akan dilakukan meliputi beberapa hal berikut :
1. Pengembangan Konsep Sistem
Proses dominan pada tahap ini adalah studi literatur. Beberapa hal yang
dipelajari adalah sensor MPXV5004DP, penggunaan Arduino, dan sistem
kendali PID.
2. Penentuan Spesifikasi Sistem
Pada tahap ini selain studi pustaka secara spesifik dilakukan pula
penentuan spesifikasi sistem secara keseluruhan dan spesifikasi perangkat
keras yang mendukung penelitian.
3. Perancangan Sistem
4
Proses perancangan dilakukan berdasarkan spesifikasi yang telah
ditentukan. Proses diawali dengan segmentasi sistem baik perangkat lunak
maupun perangkat keras untuk kemudian perancangan 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 Analisis
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 hasil Tugas
Akhir.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini
dapat dirincikan 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 sedang diteliti.
BAB III DASAR TEORI
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras
dan perangkat lunak sistem yang dibuat.
BAB IV PERANCANGAN SISTEM
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan rangkaian perangkat keras
dan perangkat lunak sistem yang dibuat.
BAB V IMPLEMENTASI SISTEM
Bab ini berisi tentang implementasi dari perancangan dalam bentuk nyata
terhadap kinerja perangkat keras dan perangkat lunak.
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini memuat hasil pengujian sistem kendali kecepatan terbang UAV,
pengujian sistem kendali kestabilan UAV, serta pembahasan hasil pengujian.
BAB VII PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saransaran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.