Sistem Kendali Gimbal Kamera Tiga Sumbu Dengan Metode PID menggunakan Penalaan berbasis Ant Colony Optimization

NUR ACHMAD S P, Dr. Tri Kuntoro Priyambodo, M.Sc.

2018 | Tesis | S2 Ilmu Komputer

Penggunaan pesawat tanpa awak (UAV) sebagai wahana pemotretan udara memiliki masalah terkait dengan kualitas orientasi gambar. Gambar hasil pemotretan UAV disyaratkan harus berada pada posisi horizontal atau tegak lurus terhadap bumi dan orientasi gambar harus seragam pada sudut tertentu agar mudah diproses dalam tahapan selanjutnya. Di sisi lain, adanya pergerakan pesawat dan gangguan seperti angin membuat orientasi gambar yang dihasilkan menjadi tidak konsisten. Dalam penelitian ini dibangun suatu cara untuk membantu mempertahankan orientasi kamera yang bebas dari gangguan luar berupa gimbal kamera. Gimbal kamera ini digunakan untuk mengendalikan agar orientasi kamera selalu sesuai dengan orientasi gambar yang diharapkan. Gimbal kamera yang dibangun dikendalikan dengan metode kendali Proporsional Integral Derivatif (PID). Pengendalian ini dilakukan dengan cara mengoptimalkan konstanta proporsional (Kp), konstanta integral (Ki) dan konstanta derivatif (Kd). Optimasi dilakukan dengan menerapkan algoritme Ant Colony Optimization (ACO), dengan nilai konstanta kendali awal yang didapat berdasarkan metode Ziegler-Nichols. Adapun nilai konstanta kendali hasil optimasi algoritme ACO yang didapat yaitu pada sudut roll Kp = 1,97; Ki = 0,07 dan Kd = 0,01, pada sudut pitch Kp = 2,01; Ki = 0,01 dan Kd = 0,01 serta pada sudut yaw Kp = 1,68; Ki = 0,07 dan Kd = 0,02. Pengujian sistem dilakukan terhadap empat parameter respon kendali, yaitu rise time, settling time, persentase overshoot dan steady-state error. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai konstanta kendali PID pada gimbal kamera tiga sumbu hasil penalaan algoritme Ant Colony Optimization dapat memperbaiki respon sistem dari hasil penalaan metode Ziegler-Nichols. Perbaikan karakteristik respon kendali tersebut adalah mempercepat rise time sebesar 0,02 detik, mempercepat settling time sebesar 3,45 detik, mengurangi persentase overshoot sebesar 41,02% dan mengurangi steady-state error sebesar 0,23 derajat.

The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) for aerial photography has problems related to image orientation quality. The image results are required to be in a horizontal or perpendicular position to the earth and the image orientation must be uniform at a certain angle to be easily processed in the next stage. However, the movement of the UAV and disturbances such as wind make the image results orientation inconsistent. This study built a way to help maintain the orientation of images that are free from outside interference in the form of gimbal camera. This gimbal camera is used to control the camera orientation so it can be always in accordance with the expected image orientation. The gimbal camera is controlled by Proportional Integral Derivative (PID) control method. This control is done by optimizing the proportional constants (Kp), the integral constant (Ki) and the derivative constant (Kd). The optimization is done by applying the Ant Colony Optimization (ACO) algorithm, with the initial value of the control constant is obtained by Ziegler-Nichols tunning method. The optimized constants are for roll Kp = 1.97; Ki = 0.07 and Kd = 0.01, for pitch Kp = 2.01; Ki = 0.01 and Kd = 0.01, and for yaw Kp = 1.68; Ki = 0.07 and Kd = 0.02. The test is performed on four parameters of control response, namely rise time, settling time, overshoot percentage and steady-state error. The test results show that the value of PID control constant on the three-axis camera gimbal system using Ant Colony Optimization based tuning have better response than the Ziegler-Nichols tuning method. The improvement of the control response characteristic are accelerating the rise time by 0.02 seconds, accelerating the settling time by 3.45 seconds, reduced the overshoot percentage by 41.02% and reduced the steady-state error by 0.23 degrees.

Kata Kunci : photografi udara, pesawat tanpa awak, optimasi kendali