PENALAAN PID BERBASIS LQR UNTUK MODE TERBANG HOVER PADA QUADROTOR

ARDY SETO PRIAMBODO, Dr. Eng. Adha Imam Cahyadi, S.T., M.Eng.; Dr. Ir. Samiadji Herdjunanto, M.Sc.

2018 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Sekarang ini Unmanned Aerial Vehicle (UAV) sedang mengalami perkembangan yang pesat. Salah satu jenis UAV yang populer adalah quadrotor. Quadrotor memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan jenis UAV lainnya. Salah satu keunggulannya adalah quadrotor dapat melakukan terbang hover. Oleh karena itu maka quadrotor dapat dimanfaatkan pada aplikasi yang membutuhkan tingkat presisi yang baik. Quadrotor terdiri atas 4 buah motor yang digunakan untuk memutar baling-baling. Gaya angkat terbentuk dari putaran yang dihasilkan baling-baling. Ada 6 keluaran yang dapat di ukur dari quadrotor yaitu posisi translasi dan posisi rotasi. karena jumlah masukan kurang dari jumlah keluaran maka quadrotor termasuk dalam sistem yang under-actuated. Sistem yang under-actuated merupakan sistem yang tidak linier dan rentan tidak stabil sehingga sulit untuk dikendalikan. Pada penelitian ini dipaparkan model matematika yang merepresentasikan dinamika dari sebuah quadrotor. Selain itu pada penelitian ini mengusulkan sebuah metode tuning PID yang akan digunakan untuk menstabilkan mode hover dari quadrotor. Metode tuning yang digunakan didapatkan dari sistem kendali lain yaitu LQR. Hasil dari perancangan pada penelitian ini akan dijalankan pada matlab simulink. Untuk mengetahui tingkat performa dari metode yang diusulkan maka hasilnya akan dibandingkan dengan sistem kendali PID konvensional dan sistem kendali klasik LQR. Dari hasil simulasi didapatkan bahwa metode yang diusulkan menghasilkan respon yang paling cepat dan tanpa adanya overshot namun dari sisi robustness sistem kendali klasik LQR merupakan yang terbaik.

Currently Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is undergoing rapid development. Quadrotor is one of the popular types of UAVs. Quadrotor has many advantages compared to other types of UAVs. One of the advantage is that the quadrotor can fly hover. Therefore quadrotor can be used in applications that require precision. Quadrotor consists of 4 motor used to rotate the propeller. Thrust force is produced by rotation of the propeller. There are 6 outputs that can be measured from the quadrotor which is translation position and rotation position (or attitude). Because input is less than output then quadrotor is under-actuated system. Therefore, quadrotor system is susceptible non-linear, instability, and control difficult. In this research is presented a mathematical model that represents the dynamics of a quadrotor. Beside discuss about the math model of quadrotor, this research proposes a PID tuning method that will be used to stabilize hover mode of quadrotor. Value of parameter PID control obtained from LQR method. Quadrotor model and control system proposed will be run on matlab simulink. To find out the performance level of the proposed method, the results will be compared with conventional PID control systems and LQR control systems. Respond obtained from the simulation shows that the proposed control system has the fastest settling time and without but classic LQR control is the best in robustness.

Kata Kunci : Quadrotor, PID Control, LQR Control, LQR-PID, PID Tuning