IMPLEMENTASI METODE KENDALI LQR PADA QUADROTOR UNTUK LEPAS LANDAS DAN MENDARAT SECARA OTOMATIS

LUTHFI YAHYA, Andi Dharmawan, S.Si., M.Cs.

2015 | Skripsi | S1 ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI

Dalam melakukan misi lepas landas dan mendarat, quadrotor membutuhkan sistem kendali yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengimplementasikan sistem kendali LQR yang dapat menstabilkan sikap (roll, pitch, yaw) quadrotor dan mendukung quadrotor untuk take-off otomatis menuju ke titik ketinggian mendekati set-point dan landing. Sistem kendali LQR merupakan sistem kendali optimal yang menghasilkan nilai masukan sistem yang diperoleh dari perkalian antara nilai state dan feedback gain. Nilai masukan tersebut dikonversi menjadi pulsa PWM untuk mengendalikan kecepatan putar motor brushless dalam mempertahankan sikap quadrotor. Hasil pengujian auto take-off dan landing menunjukkan, dengan nilai matriks bobot Qr=Qp=2580, Qgr=Qgp=1, dan RU2=RU3=0,7 untuk kendali sikap roll dan pitch, sistem kendali mampu mengendalikan sikap sudut roll dengan nilai rata-rata sudut roll sebesar -1,8° dengan standar deviasi sebesar 2,2° dan sikap sudut pitch dengan nilai rata-rata sudut pitch sebesar -0,4° dengan standar deviasi sebesar 2,47°. Nilai matriks bobot Qy=11, Qgy=2, dan RU4=0,0048 untuk kendali sikap yaw, sistem kendali mampu mengendalikan sikap yaw pada sudut mendekati 179° dan -179°. Nilai gain K terbaik untuk kendali variabel vertikal adalah Kz=256 dan Kvz=0,85, dimana dengan gain sebesar itu, quadrotor mampu lepas landas menuju ketinggian mendekati set-point 1,04 meter. Rise time kendali roll memiliki nilai 0,15 detik dan kendali pitch memiliki nilai 0,67 detik.

In take-off and landing mission, quadrotor requires a good control system. This research aims to implement LQR control system that can stabilize the quadrotor attitude (roll, pitch, yaw) and support quadrotor for automatic take-off heading to the heights point approaching the set-point and landing. LQR is an optimal control system that produces system input value obtained by multiplication between state value and feedback gain. Input value converted into PWM pulse to control the rotational speed of brushless motor in maintaining quadrotor attitude. The auto take-off and landing test result shows, with the value of weight matrix Qr=Qp=2580, Qgr=Qgp=1, and RU2=RU3=0,7 for roll and pitch atitude control, control system able to control roll angle attitude with average value of roll angle is -1,8° with deviation standard is 2.2° and pitch angle attitude with average value of pitch angle is -0.4° with deviation standard is 2,47°. The value of weight matrix Qy=11, Qgy=2, and RU4=0,0048 for yaw attitude control, control system able to control yaw angle attitude approach 179° dan -179°. The best gain value K to control vertical variable is Kz=256 and Kvz=0,85, where using this gain value, quadrotor able to take-off heading to the heights approaching the set-point 1.04 meter. For the rise time, roll control has a value of 0.15 seconds and pitch control has a value of 0.67 seconds.

Kata Kunci : roll, pitch, yaw, variabel vertikal, rise time / roll, pitch, yaw, vertical variable, rise time