Penerapan Kendali Attitude Menggunakan Cascade Sliding Mode Control Pada Brushless Mini Quadcopter Berbasis STM32F401RCTx

Aji Bambang Sasongko, Jans Hendry, S.T., M.Eng.

2025 | Tugas Akhir | D4 Teknologi Rekayasa Instrumentasi dan Kontrol

Quadcopter merupakan salah satu jenis UAV (Unmanned Aerial Vehicle) yang banyak digunakan dalam berbagai bidang karena potensinya di berbagai bidang. Namun, menjaga kestabilan atau attitude pada mini quadcopter bukanlah hal yang mudah, mengingat karakteristik sistem yang bersifat nonlinier dan sensitif terhadap gangguan eksternal. Mengatasi permasalahan ini, penelitian ini menerapkan metode Cascaded Sliding Mode Control (CSMC) dalam struktur sebagai solusi kendali nonlinier yang robust. Sistem kendali dirancang dalam dua lapis, yaitu outer loop untuk mengatur sudut orientasi dan inner loop untuk mengatur kecepatan sudut, lalu diimplementasikan pada mikrokontroler STM32F401RCTx. 

Pengujian dilakukan secara eksperimental dalam ruangan tertutup menggunakan test bed untuk mengamati respons sistem dalam kondisi tanpa gangguan dan saat diberi gangguan eksternal. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sistem mampu mengatur attitude secara stabil, dengan waktu naik cepat, overshoot terbatas, serta kestabilan sudut yang tetap terjaga meskipun terdapat gangguan. Oleh karena itu, metode CSMC terbukti efektif dalam mengendalikan attitude pada mini quadcopter berbasis STM32.

A quadcopter is a type of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) that is widely utilized across various fields due to its versatility. However, maintaining the stability or attitude of a mini quadcopter is a challenging task, primarily because of its nonlinear system characteristics and sensitivity to external disturbances. To address this issue, this study implements a Cascaded Sliding Mode Control (CSMC) method as a robust nonlinear control solution. The control system is designed in a two-layer structure: an outer loop that regulates the orientation angles, and an inner loop that controls the angular velocities. This system is implemented on an STM32F401RCTx microcontroller.

Experimental tests were conducted in an indoor environment using a test bed to observe the system’s response under both undisturbed conditions and external disturbances. The results demonstrate that the system is capable of maintaining stable attitude control, exhibiting fast rise times, limited overshoot, and consistent angle stability even in the presence of disturbances. Therefore, the CSMC method proves to be an effective solution for attitude control of STM32-based mini quadcopters.

Kata Kunci : Quadcopter,Attitude,Cascade Sliding Mode Control,Sistem Nonlinier,STM32