PEMODELAN SISTEM KENDALI BERBASIS PID PADA QUADROTOR DENGAN PENDEKATAN NEWTON-EULER

FAUZIA KHAIRANI, Andi Dharmawan, S. Si., M. Cs

2014 | Skripsi | S1 ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI

Quadrotor membutuhkan kendali agar dapat terbang dengan stabil, salah satu metode kendali yang banyak digunakan adalah kendali PID. dalam merancang kendali PID dibutuhkan proses penalaan untuk menentukan nilai konstanta Kp, Ki, dan Kd. Dalam menala konstanta PID, pengujian dapat dilakukan dengan menggunakan pemodelan. Untuk memodelkan kendali pada quadrotor, terlebih dahulu perlu dimodelkan dinamika gerak dari quadrotor. Salah satu pendekatan yang digunakan untuk memodelkan dinamika gerak quadrotor adalah pendekatan Newton-Euler. Dengan pendekatan Newton-Euler dinamika gerak diturunkan berdasarkan gaya dan torsi yang bekerja pada quadrotor. Model yang telah dibuat disimulasikan dengan menggunakan aplikasi Simulink pada program Matlab. Dengan metode penalaan manual, melalui simulasi model didapatkan respon yang paling baik adalah dengan menggunakan pengendali PD. Dari simulasi didapatkan konstanta untuk masing-masing kendali sudut roll Kp=34 dan Kd=9, pada kendali sudut pitch Kp=34 dan Kd=9, dan untuk kendali sudut yaw Kp=36 dan Kd=9.5. Untuk menentukan seberapa akurat model yang dirancang maka dilakukan proses validasi. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil pemodelan dan hasil implementasi pada quadrotor. Pengujian implementasi pada quadrotor merupakan pengujian statis. Keakuratan model dinyatakan dengan nilai Root Mean Square Error (RMSE), Semakin kecil nilai RMSE maka semakin baik model merepresentasikan sistem nyatanya. Pada pengujian sudut roll didapatkan nilai RMSE terkecil sebesar 2.025°, pada sudut pitch 2.583°, dan pada sudut yaw 16.937°.

To obtain stable flight, quadrotor needs a control system. One of the most used control method is PID. Designing a PID controller needs tuning process to get the best Kp, Ki, and Kd constants. Tuning process can be done through simulating a model. To make model of a quadrotor’s control system, we need to design its dynamics model first. Newton-Euler approach is used to model dynamics of quadrotor. Using this approach, equations of motion for quadrotor are derived based on forces and torques work in quadrotor. Designed model build by using Simulink block. Manual tuning method is used to tune constants through simulation. The best response is obtained by using PD control. Result of simulations show the best value of constants for each angular position controls, for roll angle Kp=34 and Kd=9, for pitch angle Kp=34 and Kd=9, and for yaw angle Kp=36 and Kd=9.5. To determine how accurate the designed model, a validation process is performed. Validation is done by comparing the results of the modeling and implementation results on quadrotor. The implementation data is conducted with static testing on quadrotor. The accuracy of model is stated with RMSE (Root Mean Square Error), the smaller the RMSE value, the better the model represents the real system. Results show that the best RMSE value for roll angle is 2.025°, for pitch angle is 2.583°, and for yaw angle is 16.937°.

Kata Kunci : Quadrotor, PID, Newton-Euler