Haki Quadcopter.docx

1 Deskripsi Kendali kestabilan Quadcopter

5

10

Bidang Teknik Invensi Invensi ini berhubungan dengan merancang kestabilan take off, hover dan landing pada quadcopter. Sistem kendali kestabilan dibuat dengan menggunakan kendali PID metode Zieglr Nichols yang di kombimbinasikan dengan Fuzzy logic.

Latar Belakang Invensi Quadcopter adalah salah satu model pesawat tanpa awak

15 yang

yang

menggunakan

empat

buah

baling-baling

untuk

terbang. Sebuah quadcopter memiliki beberapa fase gerakan utama

antara

lain

take

off

(lepas

landas),

hover

(melayang), dan landing (mendarat). Sistem ini membutuhkan 20

tingkat kestabilan yang tinggi, terutama pada fase landing yang

sering

terjadi

kecelakaan.

terjadi

karena

beberapa

faktor

kecilnya

ukuran

quadcopter,

Permasalahan antara

getaran

sistem

lain saat

tersebut seperti, terbang

akibat putaran baling-baling, pengaruh angin yang nantinya 25

menyebabkan

quadcopter

tidak

stabil,

dan

beban

masing-

masing sumbu quadcopter. . Ringkasan Invensi 30

35

Invensi yang diusulkan ini pada prinsipnya adalah menstabilkan gerakan quadcopter, sehingga saat terjadi gangguan sistem dapat menstabilakn kondisinya sendiri dari gangguan. Prinsip kendali adalah dengan mengatur nilai masing-masing motor dengan program yang ditanamkan. Keuntungan penggunaan dua kendali ini menjadi satu adalah meningkatkan kestabilan dan kecepatan respon dari gangguan,

2 selain itu juga menghindari persamaan matematis dari sistem atau pemodelan seperti rootlocus.

5

Uraian Singkat Gambar Untuk memudahkan pemahaman mengenai inti invensi ini, selanjutnya akan diuraikan perwujudan invensi melalui gambar-gambar terlampir.

10 Mulai

15

Perancangan kontrol PID 1. Fuzzy

Studi literatur

Perancangan program

2. Perancangan Flight Control System

Uji coba Kestabilan sistem

Uji coba sensor

ROLL

Ketinggi an YAW

PITCH 20

Karakterisasi RPM motor

Hasil Uji

Uji coba Kestabilan sistem tanpa kontrol 25 Hasil Uji

30

Sesuai dengan paramater yang ditetapkan Sudah

Belum

Pengujian Autonomous take off Hasil Uji Analisis data

35

Kesimpula n

Selesai

3

5

Gambar 1, adalah diagram alir penelitian. Gambar 2, adalah tampak samping dari baling-baling kapal yang hanya diambil pada satu daun baling-baling sesuai dengan invensi ini. Uraian Lengkap Invensi

10 Pengujian Sensor Pengujian sensor digunakan untuk mengetahui apakah sensor tersebut 15

sesuai

(kalibrasi),

dengan

sensor

nilai

yang

alat

digunakan

ukur

yang

dalam

sebenarnya

penelitian

ini

adalah sensor ultasonik, sensor sudut dan kecepatan sudut. Complementary Filter Complementary filter pada penelitian ini untuk memfilter 20

keluaran

dari

sensor

sudut.

Dengan

keluaran

dari

sensor

accelerometer

menggabungkan dan

gyroscope

nilai untuk

memperoleh nilai sudut yang lebih akurat. Berikut respon nilai sudut dari accelerometer, gyroscope dan complementary filter.

40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50

error karena berpindah posisi

0.02 1.70 3.39 5.07 6.75 8.44 10.12 11.81 13.49 15.18 16.86 18.54 20.23 21.91 23.60 25.28

Sudut (derajat)

25

Waktu (s)

Gambar 2. Sudut Accelerometer

error karena getaran

4 Gambar 2 menunjukkan nilai sudut dari acclelerometer (sumbu

y)

terhadap

waktu

(sumbu

x).

Pengujian

dilakukan

dengan tiga cara yaitu : 1. Memberikan gangguan ke sistem berupa sudut kemiringan 5

(lebih dari 0o) dari kondisi stabil (0o) secara perlahan. 2. Memberikan gangguan kemiringan secara cepat atau diberi getaran. 3. Perpindahan posisi sistem tanpa kemiringan (sudut tetap 0o).

10

Terlihat

bahwa

nilai

sensor

accelerometer

akan

stabil

sesuai set point pada posisi diam (tetap pada tempatnya) dan saat diberikan gangguan secara perlahan. Tapi pada saat sensor berpindah posisi (tanpa diberi gangguan kemiringan) maka sensor akan menghasilkan error, dan juga pada saat 15

sistem

mengalami

getaran

maka

nilai

sensor

tidak

akan

40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50

error

0.02 1.70 3.39 5.07 6.75 8.44 10.12 11.81 13.49 15.18 16.86 18.54 20.23 21.91 23.60 25.28

Sudut (derajat)

stabil.

Waktu (s)

Gambar 3 Sudut Gyroscope 20 Gambar 3 menunjukkan nilai sudut dari gyroscope (sumbu y) terhadap waktu (sumbu x). Pengujian gyroscope sama seperti pengujian accelerometer. Terlihat bahwa setelah diberikan gangguan nilai sensor gyroscope tidak kembali lagi ke set 25

point (0o), bahkan cenderung tetap pada nilai error (-10o), hal ini dikarenakan gyroscope memiliki efek bias.

Sudut (derajat)

40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50

0.02 1.70 3.39 5.07 6.75 8.44 10.12 11.81 13.49 15.18 16.86 18.54 20.23 21.91 23.60 25.28

5

Waktu (s)

Gambar 4 Sudut Complementary Filter

Dari 5

gambar

terhadap

4

menunjukkan

waktu,

dimana

nilai

sumbu

x

complementary

merupakan

waktu

filter (s)

dan

sumbu y merupakan sudut (derajat). Pengujian dilakukan sama seperti pengujian accelerometer dan gyroscope. Dari hasil yang

diperoleh

bahwa 10

maupun

nilai

dari

pengujian

pembacaan

berpindah

sensor

posisi

dan

untuk kembali ke set point

dapat stabil

diambil dalam

memiliki

kesimpulan

keadaan

respon

yang

diam cepat

setelah diberi gangguan baik

secara pelan dan secara cepat (getaran). Nilai sudut dari complementary

filter

inilah

yang

akan

digunakan

sebagai

nilai sudut pada sistem quadcopter. 15 Pengujian Sensor Sudut Pengujian sensor sudut dilakukan dengan membandingkan nilai sudut

dari

sensor

yang

telah

di

filter

dengan

busur

derajat. Pengujian dilakukan untuk melihat nilai sudut dari 20

sensor

sesuai

dengan

sudut

dari

busur

derajat.

Berikut

grafik perbandingan sudut sumbu x dan sudut sumbu y dengan busur derajat :

Busur derajat (derajat)

6 80 60 40 20 0 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Sudut sumbu x (derajat)

Busur derajat (derajat)

Gambar 5. Perbandingan Sudut Sumbu X dengan Busur Derajat

5

80 60 40 20 0 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Sudut sumbu y (derajat)

Gambar 6. Perbandingan Sudut Sumbu Y dengan Busur Derajat Dari gambar 5 dan gambar 6 merupakan perbandingan sudut dari sensor dengan sudut dari busur derajat. Nilai sudut yang terukur dari busur derajat dengan nilai sudut dari

10

sensor merupakan garis linier. Hal ini menunjukkan bahwa nilai

sudut

dari

sensor

memiliki

error

yang

kecil

atau

error bisa ditoleransi, jadi sensor yang digunakan dalam penelitian tugas akhir dapat digunakan pada sistem. Tabel perbandingan antara sensor sudut dengan busur derajat dapat 15

dilihat pada lampiran 1. Pengujian Sensor Jarak Sensor jarak yang digunakan adalah sensor ultrasonik HCSR04, cara pengujian sensor ini dengan membandingkan sensor

20

ini dengan mistar. Sensor HC-SR04 memiliki range pengukuran antara 2 cm - 300 cm. Berikut grafik perbandingan pembacaan sensor HC-SR04 dengan mistar :

Mistar (cm)

7 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sensor (cm)

Gambar 7. Perbandingan Nilai Jarak/Ketinggian Dari gambar 7 5

dapat ditunjukan bahwa nilai pembacaan dari

sensor sama dengan nilai mistar bahkan tidak ada error, jadi itu sensor dapat digunakan pada sistem. Pengujian Motor Pengujian

10

ini

dilakukan

untuk

mengetahui

perbandingan

antara kecepatan sudut (RPM) pada motor dengan sinyal yang diberikan

mikrokontroler

(PWM).

Putaran

motor

di

ukur

dengan menggunakan tachometer untuk melihat nilai kecepatan sudut dari motor (RPM). Nilai PWM diberikan mulai dari 2200 sampai 2700, hasil pembacaan dikirim secara real time ke PC 15

dengan menggunakan software X-CTU.

8

Kecepatan Sudut (RPM)

4500 4000 3500 3000 2500

RPM MOTOR 1

2000

RPM MOTOR 3

1500

RPM MOTOR 2

1000

RPM MOTOR 4

500

2680

2640

2600

2560

2520

2480

2440

2400

2360

2320

2280

2240

2200

0

PWM (μs)

Gambar 8 Grafik Perbandingan PWM dengan RPM Dari gambar 8 dapat diambil kesimpulan bahwa nilai PWM yang 5

diberikan

ke

masing-masing

motor

menghasilkan

nilai

RPM

berbeda-beda, ditunjukkan dengan garis yang saling terpisah antara

RPM

motor

satu

dengan

lainnya.

Karena

dengan

masukkan PWM yang sama tetapi nilai RPM yang berbeda-beda, maka sistem tidak akan stabil tanpa di kontrol. Untuk itu 10

dibutuhkan kontrol untuk mengatur RPM pada masing-masing motor

agar

menghasilkan

putaran

yang

sama.

Berikut

persamaan linier antara PWM dan RPM masing-masing motor : Y1

= 5.448x1 - 10503

Y3 = 5.373x3 - 10352 15

Y2 = 5.592x2 - 10858 Y4 4.1

= 5.937x4 – 11764 Pengujian Kontrol

Pengujian kontrol dilakukan secara eksperimen menggunakan metode ZN. Metode ZN pada penelitian ini dilakukan dengan 20

cara menguji setiap sumbu pada sistem, yaitu sumbu x, y, z dan

ketinggian.

Pada

setiap

pengujian

akan

diberikan

gangguan sementara untuk mengetahui respon sistem tersebut. 4.1.1

Pengujian Kontrol Sumbu X

9 Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan metode ZN II, pengujian dilakukan dengan cara mengikat sumbu y quadcopter sehingga pada 5

sumbu

kondisi

x

bebas

sudut

bergerak.

00

(nol

Quadcopter

derajat).

diposisikan

Seperti

yang

ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.8 Pengujian Sumbu X

10

Setelah itu diberi masukan berupa PWM tetap pada motor 1 dan motor 3 dengan menaikkan nilai Kp terus-menerus sampai sistem

berosilasi

stabil.

Berikut

grafik

osilasi

didapatkan setelah menaikkan nilai Kp. Pc 30

r

10

0 -10

0.02 0.28 0.54 0.81 1.07 1.33 1.60 1.86 2.12 2.39 2.65 2.91 3.18 3.44 3.70 3.96 4.23 4.49

Sudut ()derajat)

20

-20

-30 -40

Waktu (s)

15 Gambar 4.9 Grafik Respon Osilasi pada Sumbu X

yang

10 Dari gambar 4.9 menunjukkan osilasi sistem terhadap waktu. Nilai

sudut

yang

berosilasi

diperoleh

dengan

memasukkan

nilai Kcr sebesar 8, dan didapatkan nilai periodanya (Pcr) yaitu 1,03. Setelah nilai Kcr dan Pcr diperoleh, maka nilai 5

Kp,

Ki,

dan

Kd

bisa

dihitung

menggunakan

tabel

Ziegler

Nichols II, berikut perhitungn nilai Kp, Ki dan Kd dari tabel persamaan : Terlebih dahulu mencari nilai Kp Kp = 0,6 × Kcr 10

Kp = 0,6 × 8 Kp = 4,8 Didapatkan

nilai

Kp

sebesar

4,8,

setelah

itu

menghitung

nilai Ti Ti = 0,5 × Pcr 15

Ti = 0,5 × 1,03 Ti = 0,515 Didapatkan

nilai

Ti

sebesar

0,515,

setelah

itu

mencari

nilai Ki Ki= Kp/Ti 20

Ki = 4,8/0,515 Ki = 9,32 Didapatkan nilai Ki sebesar 9,32, setelah itu menghitung nilai Td Td = 0,125 × Pcr

25

Td = 0,125 × 1,03 Td = 0,128 Didapatkan nilai Td sebesar 0,128, setelah itu menghitung nilai Kd Kd = Kp × Td

30

Kd = 4,8 × 0,128 Kd = 0,618 Didapatkan nilai Kd sebesar 0,618

11 Setelah didapatkan nilai Kp = 4,8, Ki = 9,32 dan Kd = 0,618 dari

perhitungan,

langkah

selanjutnya

adalah

memasukkan

nilai kontrol tersebut ke dalam program sistem. Ternyata nilai 5

kontrol

stabil.

yang

Sistem

didapatkan

masih

belum

berosilasi

bisa

dan

membuat

sistem

menghasilkan

error

sudut yang masih terlalu besar yaitu sekitar 200. Untuk itu perlu dilakukan pendekatan nilai kontrol ± 2 dari nilai kontrol yang didapatkan dari ZN. Dengan melakukan tuning secara manual maka didapatkan nilai Kp=4,5 dan Kd=2,6 yang 10

cukup

stabil

dari

nilai

sebelumnya.

Berikut

grafik

yang

didapatkan :

Sudut ()derajat)

50 30 10 -10 0.2 0.5 0.9 1.2 1.6 1.9 2.3 2.6 3.0 3.3 3.7 4.0 4.4 -30 -50

Waktu (s)

Gambar 4.10 Grafik Respon Sumbu X dengan Kontrol ZN ±2 15 Dari gambar 4.10 menunjukkan grafik sudut sumbu x terhadap waktu.

Dapat diambil kesimpulan bahwa nilai sudut yang

diperoleh memiliki error yang lebih kecil yaitu antara 00 sampai 50 dari pada nilai sebelumnya yang mencapai nilai 20

200. Karena sistem memiliki error yang kecil maka sistem sudah

bisa

dianggap

stabil

dan

bisa

digunakan,

karena

batasan stabil/toleransi sudut adalah ±100. Pemberian gangguan kepada sistem bertujuan untuk melihat apakah 25

sistem

tersebut.

Pada

dapat

merespon

percobaan

ini

dan

mengatasi

gangguan

gangguan

sementara

yang

diberikan berupa tarikan dengan tangan pada salah satu sisi

12 sumbu

secara

cepat.

Berikut

grafik

respon

sumbu

x

saat

diberi gangguan :

5

Gangguan

0.2 1.6 3.0 4.4 5.8 7.2 8.6 10.0 11.4 12.8 14.2 15.6 17.0 18.4 19.8 21.2

Sudut (derajat)

50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50

Gangguan Waktu (s)

Gambar 4.11 Grafik Respon Sumbu X Dari

Gambar

4.11

merupakan

yang Diberi Gangguan

grafik

respon

sumbu

x

yang

diberi gangguan. Gangguan diberikan ke sistem sekitar detik ke-12 10

dan

detik

ke-17.

Sistem

memberikan

respon

untuk

menghilangkan gangguan dengan cara menambah atau mengurangi nilai PWM motor kanan dan kiri pada sumbu x. Apabila sudut kiri lebih besar dari sudut kanan maka PWM motor kiri akan dikurangi sedangkan motor kanan akan ditambah, begitu juga sebaliknya.

15

Sistem

sempat

mengalami

offershot

selama

1

detik yaitu sekitar detik ke-13 dan ke-18, sistem mencapai stabil

sekitar

kesimpulan

bahwa

detik sistem

ke-15 yang

dan

ke-20.

dikontrol

Dapat

dapat

diambil

memberikan

respon untuk stabil atau kembali ke set point awal dengan respon waktu selama 3 detik setelah diberi gangguan. 20 4.1.2

Pengujian Kontrol Sumbu Y

Pengujian pada sumbu y sama seperti pengujian pada sumbu x, yaitu dengan menggunakan metode ZN II dan mengikat sistem pada sumbu x, sehingga sumbu y bebas bergerak. Quadcopter 25

diposisikan pada kondisi sudut 00 (nol derajat).

13

Gambar 4.12 Percobaan Sumbu Y Setelah itu diberi masukan berupa PWM dan nilai Kp yang dinaikkan 5

terus-menerus

sampai

sistem

berosilasi

stabil.

Berikut grafik osilasi yang didapatkan setelah menaikkan nilai Kp. Pcr

20 10 0

0.02 0.35 0.68 1.02 1.35 1.68 2.02 2.35 2.68 3.02 3.35 3.68 4.02 4.35 4.68 5.02

Sudut (derajat)

30

-10 -20

Waktu (detik)

Gambar 4.13 Grafik Respon Osilasi pada Sumbu Y 10 Dari gambar 4.13 menunjukkan osilasi sistem terhadap waktu. Nilai

sudut

yang

berosilasi

diperoleh

dengan

memasukkan

nilai Kcr sebesar 9, dan didapatkan nilai periodanya (Pcr) yaitu 0,88. Setelah nilai Kcr dan Pcr diperoleh, maka nilai 15

Kp,

Ki,

dan

Kd

bisa

dihitung

menggunakan

tabel

Ziegler

Nichols II, berikut perhitungn nilai Kp, Ki dan Kd dari tabel persamaan : Terlebih dahulu mencari nilai Kp Kp = 0,6 × Kcr 20

Kp = 0,6 × 9 Kp = 5,4

14 Didapatkan

nilai

Kp

sebesar

5,4,

setelah

itu

menghitung

nilai Ti Ti = 0,5 × Pcr Ti = 0,5 × 0,88 5

Ti = 0,44 Didapatkan nilai Ti

sebesar 0,44, Setelah itu mencari nilai

Ki Ki= Kp/Ti 10

Ki = 5,4/0,44 Ki = 12,27 Didapatkan nilai Ki sebesar 12,27, Setelah itu menghitung nilai Td

15

Td = 0,125 × Pcr Td = 0,125 × 0,88 Td = 0,11 Didapatkan nilai Td sebesar 0,11, Setelah itu menghitung

20

nilai Kd Kd = Kp × Td Kd = 5,4 × 0,11 Kd = 0,594

25

Didapatkan nilai Kd sebesar 0,594. Setelah didapatkan nilai Kp = 5,4, Ki = 12,27 dan Kd = 0,594 dari

perhitungan,

langkah

selanjutnya

adalah

memasukkan

nilai kontrol tersebut ke dalam program sistem. Ternyata 30

nilai

kontrol

yang

diperoleh

belum

bisa

membuat

sistem

stabil, nilai error sudut masih terlalu besar yaitu sekitar 150. Untuk itu perlu dilakukan pendekatan nilai kontol ± 2 dari

nilai

melakukan

kontrol

tuning

yang

secara

didapatkan manual

maka

dari

ZN.

didapatkan

Dengan nilai

15 Kp=4,45 dan Kd=2,6 yang cukup stabil dari nilai sebelumnya. Berikut grafik yang didapatkan :

10 0 -10

0.2 1.4 2.6 3.9 5.1 6.3 7.5 8.8 10.0 11.2 12.5 13.7 14.9 16.1 17.4

Sudut (derajat)

20

-20

-30

5

Waktu (detik)

Gambar 4.14 Grafik Respon Sumbu Y dengan Kontrol ZN ±2

Dari gambar 4.14 menunjukkan grafik sudut sumbu y terhadap waktu.

Dapat diambil kesimpulan bahwa nilai sudut yang

diperoleh memiliki error yang kecil yaitu antara 00 sampai 10

60 dari

pada

nilai

sebelumnya

yang

mencapai

nilai

150.

Karena sistem memiliki error yang kecil maka sistem sudah bisa

dianggap

stabil

dan

bisa

digunakan,

karena

batasan

stabil/toleransi sudut adalah ±100. Pemberian gangguan kepada sistem bertujuan untuk melihat 15

apakah

sistem

tersebut. diberikan

Pada berupa

dapat

merespon

percobaan

ini

tarikan

dengan

dan

mengatasi

gangguan

gangguan

sementara

menggunakan

tangan

yang pada

salah satu sisi sumbu secara cepat. Berikut grafik respon sumbu y saat diberi gangguan : 20

16 Gangguan

60

20 0 -20

0.2 1.6 3.0 4.4 5.8 7.2 8.6 10.0 11.4 12.8 14.2 15.6 17.0 18.4 19.8 21.2 22.6 24.0 25.4 26.8

Sudut (derajat)

40

-40

Gangguan

-60

Waktu (s)

Gambar 4.15 Grafik Respon Sumbu Y yang Diberi Gangguan Dari 5

Gambar

4.15

merupakan

grafik

respon

sumbu

x

yang

diberi gangguan. Gangguan diberikan ke sistem sekitar detik ke-18

dan

ke-23.

Sistem

tidak

mengalami

overshoot

dan

langsung mencapai posisi stabil dalam waktu 2 detik yaitu sekitar

detik

ke-20

dan

ke-25.

Dapat

diambil

kesimpulan

bahwa nilai kontrol yang diperoleh dari percobaan sumbu y 10

setelah di tuning ulang (ZN ±2) dapat membuat sistem lebih stabil

dan

memberikan

respon

yang

cepat

untuk

mencapai

kestabilan. 4.1.3 15

Pengujian Kontrol Ketinggian

Pengujian mengikatkan

kontrol empat

ketinggian buah

tali

dilakukan

pada

bagian

dengan atas

dan

cara bawah

secara tegak lurus dengan memasukan tali ke dalam celah setiap sumbu quadcopter bagian tengah. Seperti pada gambar berikut : 20

17

Gambar 4.16 Pengujian Ketinggian Metode 5

yang

digunakan

adalah

metode

ZN

I

yaitu

dengan

memberikan set point ketinggian 50cm, lalu akan dihitung waktunya sistem tersebut dari posisi 0cm sampai ke 50cm. Nilai

ketinggian

menggunakan berupa

software

kurva

s.

secara

X-CTU.

Berikut

real

Data

gambar

time

yang kurva

ke

PC

diperoleh s

untuk

dengam harus respon

ketinggian :

Ketinggian (cm)

10

diambil

70 60 50 40 30 20 10 0 0.00.30.50.81.01.21.51.72.02.22.52.73.03.23.53.73.94.24.4

L

Waktu (s)

T

Gambar 4.17 Grafik Respon Ketinggian Berbentuk Kurva S

15

Dari gambar 4.17 diperoleh nilai L=0,6 dan T=0,8, setelah diperoleh nilai L dan T, maka nilai Kp, Ki, dan Kd bisa dihitung

menggunakan

tabel

persamaan

Ziegler

Nichols

I.

Berikut perhitungn nilai Kp, Ki dan Kd dari tabel persamaan : 20

Terlebih dahulu mencari nilai Kp

18 Kp = 1,2 × (T/L) Kp = 1,2 × (0,8/0,6) Kp = 1,6 Didapatkan nilai Kp sebesar 1,6 5

Setelah itu menghitung nilai Ti Ti = 2 × L Ti = 2 × 0,6 Ti = 1,2 Didapatkan nilai Ti sebesar 0,44

10

Setelah itu mencari nilai Ki Ki= Kp/Ti Ki = 1,6/1,2 Ki = 1,33 Didapatkan nilai Ki sebesar 1,33

15

Setelah itu menghitung nilai Td Td = 0,5 × L Td = 0,5 × 0,6 Td = 0,3 Didapatkan nilai Td sebesar 0,11

20

Setelah itu menghitung nilai Kd Kd = Kp × Td Kd = 1,6 × 0,3 Kd = 0,48 Didapatkan nilai Kd sebesar 0,48

25 Nilai Kp=1,6, Kd=0,48 dan Ki=1,33. Nilai ini lalu dimasukan ke dalam program untuk melihat hasil kontrolnya. Ternyata nilai kontrol yang didapatkan belum membuat sistem stabil,

30

nilai

error

Untuk

itu

memperoleh Ki=0,3

dan

berikut :

masih

terlalu

dilakukan nilai

pendekatam

yang

Kd=0,05.

besar

lebih

kemudian

dan

terdapat

nilai

tepat.

kotrol

overshoot. ±2

Didapatkan

didapatkan

grafik

untuk

Kp=1,5

,

sebagai

19

Ketinggian (cm)

40 30 20 10

0.02 1.25 2.47 3.70 4.93 6.16 7.39 8.61 9.84 11.07 12.30 13.53 14.75 15.98 17.21 18.44

0

Waktu (s)

Gambar 4.18 Grafik Respon Ketinggian dengan Kontol ZN ± 2 Dari 5

gambar

4.18

menunjukkan

terhadap waktu. mencapai

grafik

respon

ketinggian

Dapat diambil kesimpulan bahwa sistem

ketinggian

yang

diinginkan

(set

point)

selama

kurang lebih 5 detik dan terus mencapai keadaan setimbang sampai 18 detik. Setelah itu sistem diberi gangguan untuk melihat apakah sistem dapat merespon dan mengatasi gangguan 10

tersebut.

Pada

percobaan

ini

gangguan

sementara

yang

diberikan berupa tarikan ke bawah dengan menggunakan tangan pada

saat

quadcopter

terbang.

Berikut

grafik

respon

ketinggian saat diberi gangguan :

Ketinggian (cm)

50 40

30 20 10

gangguan 0.02 1.49 2.96 4.44 5.91 7.39 8.86 10.33 11.81 13.28 14.75 16.23 17.70 19.18 20.65 22.12 23.60

0

Waktu (s)

15 Gambar 4.19 Respon Ketinggian Diberi Gangguan Dari

gambar

4,19

menunjukkan

respon

ketinggian

terhadap

waktu yang diberi gangguan. Sistem diberi gangguan sekitar 20

detik ke-19. Sistem sempat mengalami overshoot pada detik ke-20

lalu

mencapai

stabil

sekitar

detik

ke-22.

Dapat

20 dilihat

bahwa

sistem

kembali

stabil

ke

set

point

dalam

waktu 3 detik setelah diberi ganguan. Hal ini menunjukkan bahwa nilai kontrol yang diperoleh dengan menggunakan ZN I pada pengujian ketinggian dapat digunakan. 5 4.1.4

Pengujian Take Off

Seteleh masing

mendapatkan sumbu

dilakukan, 10

maka

kontrol

pengujian

pengujian

kestabilan

terbang

dilakukan

di

(take

dalam

di

masing-

off)

ruangan

dapat dimana

gangguan diabaikan atau dianggap tidak ada, meskipun dalam kenyataannya nantinya

akan

dari take off saat 15

nilai

terbang.

masih

ada

diambil

gangguan.

nilai-nilai

Dalam di

pengujian

setiap

sumbu

ini mulai

sampai hover untuk melihat respon sistem Set

point

pada

ketinggian

diberikan

nilai

30cm relatif dari posisi quadcopter keadaan awal, sedangkan set point masing-masing sumbu diberikan nilai 00. Berikut gambar

respon

masing-masing

sumbu

dan

ketinggian

dari

quadcopter take off sampai hover :

35 Ketinggian (cm)

30 25 20 15 10 5

0.02 1.49 2.96 4.44 5.91 7.39 8.86 10.33 11.81 13.28 14.75 16.23 17.70 19.18 20.65 22.12 23.60 25.07 26.54 28.02

0

Waktu (detik)

20 Gambar 4.20 Grafik Ketinggian Saat Terbang Gambar 4.20 menunjukkan respon ketinggian sistem terhadap waktu. Dari grafik diperoleh bahwa sistem dapat take off 25

dengan stabil menuju set point

sekitar 5 detik, sistem

stabil di ketinggian ±25 cm, sedangkan nilai set point yang

21 ditentukan

adalah

30

cm,

menunjukkan

bahwa

sistem

masih

memiliki error ±5 cm.

20

Sudut (derajat)

15 10 5 0

-5 0.020.751.492.232.963.704.445.185.916.657.398.128.869.60 -10 -15 -20

Waktu (s)

Gambar 4.21 Grafik Sumbu X Saat Terbang

5

20

Sudut (derajat)

15 10 5 0 -5 -10 -15

-20

Waktu (s)

Gambar 4.22 Grafik Sumbu Y Saat Terbang

10

Dari gambar 4.21 dan gambar 4.22 menunjukkan respon sudut sumbu

x

dan

diperoleh terbang

sumbu

y

menunjukkan

masih

stabil

terhadap bahwa yaitu

waktu.

nilai ±80

dan

Dari

sudut masih

grafik

sumbu

x

dibawah

yang saat batas

toleransi sudut maskimal yaitu ±100, sedangkan sumbu y tidak 15

stabil pada detik ke 3 dan nilainya melebihi dari batas toleransi yaitu ±120, bisa dikatakan sistem bergerak ke arah sumbu y, tetapi pada detik ke 4 sudut kembali normal (di bawah 100) karena kontrol memberikan respon yang cepat untuk membuat sistem kembali stabil. Sistem memiliki error yang

20

besar karena masih dalam keadaan naik (take off). Sedangkan

22 pada

saat

mencapai

posisi

melayang

stabil atau memiliki error yang kecil.

5

10

(hover)

sistem

lebih

23 Klaim

5

10

15

1. Suatu baling-baling kapal bersirip untuk memaksimalkan daya yang diserap oleh baling-baling kapal, sehingga menghasilkan daya dorong (thrust) yang juga maksimal dan pada akhirnya dapat meningkatkan kecepatan servis kapal, tanpa harus memperbesar daya yang harus di-instal, terdiri dari: suatu daun baling-baling ditambahkan dengan sepasang sirip dengan sekurang-kurangnya dua bilah sirip atas dan bawah; sepasang sirip dimaksud dibuat secara menyatu dengan dan pada bagian punggung dari setiap daun baling-baling; dan sepasang sirip atas dan sirip bawah berada pada kedudukan yang ditentukan oleh besarnya rasio Sisi Masuk dan Sisi Keluar (a/b), yaitu berada dalam kisaran 0,5 sampai 2. 2. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1,

20

25

dimana jumlah sirip disukai sekurang-kurangnya dua bilah. 3. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1, dimana pada dasarnya bentuk sepasang sirip yang digunakan pada masing-masing baling-baling sesuai dengan invensi ini adalah seperti bilah ‘PACUL’, dimana pada bilah bagian depan adalah lebih tajam dibandingkan dengan bilah bagian belakang. 4. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1

30

sampai 3, dimana panjang bilah keseluruhan sirip atas adalah lebih panjang hingga 40 (empat puluh) persen dibandingkan dengan panjang bilah keseluruhan sirip bawah.

35

5. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1 sampai 3, dimana tinggi maksimum sirip adalah 14 (empat belas) persen dari panjang keseluruhan bilah sirip.

24

5

10

6. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1 sampai 5, dimana penempatan posisi sepasang sirip seperti bilah ‘PACUL’ tersebut adalah berada dalam kisaran 30% R (tigapuluh persen) hingga 80% R (delapan puluh persen) jari-jari baling-baling, yakni jarak dari titik pusat hingga bagian ujung daun baling-baling. 7. Suatu baling-baling kapal bersirip sesuai dengan klaim 1 sampai 5, dimana tebal maksimum sirip adalah terletak di daerah/bagian belakang dari bilah sirip, yakni antara 60% hingga 90% tersebut.

15

20

25

30

dari

panjang

bilah

sirip

seperti

‘PACUL’

25 Abstrak BALING-BALING KAPAL BERSIRIP

5

10

15

20

25

30

35

Suatu baling-baling kapal bersirip untuk memaksimalkan daya yang diserap oleh baling-baling kapal, sehingga menghasilkan daya dorong (thrust) yang juga maksimal dan pada akhirnya dapat meningkatkan kecepatan servis kapal, tanpa harus memperbesar daya yang harus diinstal, terdiri dari: suatu daun baling-baling ditambahkan dengan sepasang sirip dengan sekurang-kurangnya dua bilah sirip atas dan bawah; sepasang sirip dimaksud dibuat secara menyatu dengan dan pada bagian punggung dari setiap daun baling-baling; dan sepasang sirip atas dan sirip bawah berada pada kedudukan yang ditentukan oleh besarnya rasio Sisi Masuk dan Sisi Keluar (a/b), yaitu berada dalam kisaran 0,5 sampai 2.