SIDANG TUGAR AKHIR SIMULASI KONTROL ROLL PITCH DAN

SIDANG TUGAR AKHIR SIMULASI KONTROL ROLL, PITCH, DAN YAW PADA QUADROTOR MENGGUNAKAN PID & LQR Nama : Muhammad Rifky Santoso NIM : 21060112130137

LATAR BELAKANG Quadrotor merupakan multicopter yang memiliki 4 buah propeller di mana dengan mempercepat/memperlambat kecepatan putar propeller secara independen akan timbul gerak rotasi (roll, pitch, & yaw). Quadrotor memiliki teknik terbang Vertical Take-Off and Landing (VTOL) sehingga mempunyai kelebihan tidak membutuhkan tempat yang sangat luas untuk terbang dan mendarat, tapi quadrotor punya kelemahan yaitu membutuhkan konsumsi energi yang besar karena menggunakan 4 buah motor sebagai penggerak utama. LQR merupakan kontroler yang menghasilkan sinyal kontrol optimal. LQR memiliki 2 parameter kontrol yaitu matriks Q dan matriks R. PID merupakan kontroler yang memiliki 3 parameter kontrol yaitu proporsional (P), integral (I), dan derivative (D).

TUJUAN Merancang kontrol PID dan LQR untuk mengontrol gerak rotasi quadrotor (roll, pitch, dan yaw). Membandingkan kinerja sistem kontrol PID terhadap LQR.

BATASAN MASALAH 1. Diasumsikan tidak terdapat noise ketika simulasi kontrol PID dan LQR pada quadrotor. 2. Proses tuning parameter kontrol PID menggunakan aturan Ziegler-Nichols. 3. Proses tuning parameter kontrol LQR dilakukan secara trial error sebanyak 10 kali. 4. Perancangan dan simulasi sistem kontrol gerak rotasi pada quadrotor menggunakan program bantu Matlab dan Simulink.

SISTEM QUADROTOR

QUADROTOR

QUADROTOR (GERAK ROLL)

QUADROTOR (GERAK PITCH)

QUADROTOR (GERAK YAW)

GERAK ROTASI QUADROTOR (Roll, Pitch, dan Yaw)

SISTEM QUADROTOR (Parameter Fisik) Parameter Nilai Satuan m

STATE SPACE QUADROTOR

STATE SPACE QUADROTOR

STATE SPACE QUADROTOR

PERANCANGAN Perancangan LQR Perancangan PID

PERANCANGAN LQR

VARIASI MATRIKS Q No 1 2 3 4 5 Matriks Q

LANJUTAN (VARIASI MATRIKS Q) No 6 7 8 9 10 Matriks Q

RESPON LQR TERHADAP VARIASI MATRIKS Q

RESPON LQR TERHADAP VARIASI MATRIKS Q No Variasi Matriks Q Rise Time (milidetik) Roll Pitch Yaw 1 Q 1 534, 042 483, 066 2 Q 2 4614 4610 3 Q 3 392, 163 342, 602 4 Q 4 3389 3384 5 Q 5 328, 152 279, 122 6 Q 6 2783 2777 7 Q 7 290, 463 242, 824 8 Q 8 2415 2409 9 Q 9 170, 783 127, 67 10 Q 10 1253 1247

PERANCANGAN LQR (Matriks Q)

VARIASI MATRIKS R No 1 2 3 4 5 Matriks R

LANJUTAN (VARIASI MATRIKS R) No 6 7 8 9 10 Matriks Q

RESPON LQR TERHADAP VARIASI MATRIKS R

RESPON LQR TERHADAP VARIASI MATRIKS R No Variasi Matriks R Rise Time (milidetik) Roll Pitch Yaw 1 R 1 90, 32 56, 943 2 R 2 142, 076 76, 558 3 R 3 241, 299 122, 92 4 R 4 422, 612 214, 786 5 R 5 747, 452 372, 049 6 R 6 1056 525, 364 7 R 7 1577 784, 671 8 R 8 1746 868, 606 9 R 9 1877 933, 535 10 R 10 1985 986, 707

PERANCANGAN LQR (Matriks R)

PERANCANGAN LQR

PERANCANGAN LQR

PERANCANGAN PID Karena quadrotor merupakan sistem Multi Input Multi Output (MIMO) sedangkan PID lebih cocok diterapkan pada sistem Single Input Single Output (SISO) maka sistem quadrotor dibagi menjadi 3 unit yaitu unit roll, unit pitch, dan unit yaw. Unit roll dikontrol dengan PID roll Unit pitch dikontrol dengan PID pitch Unit yaw dikontrol dengan PID yaw

PERANCANGAN PID ROLL

PERANCANGAN PID ROLL (Analisis Respon Osilasi) Disimulasikan selama 103 detik.

PERANCANGAN PID ROLL (Analisis Respon Osilasi) Disimulasikan Selama 108 detik.

PERANCANGAN PID ROLL

PERANCANGAN PID ROLL

PERANCANGAN PID PITCH

PERANCANGAN PID PITCH (Analisis Respon Osilasi) Disimulasikan selama 103 detik.

PERANCANGAN PID PITCH (Analisis Respon Osilasi) Dismulasikan Selama 108 detik.

PERANCANGAN PID PITCH

PERANCANGAN PID PITCH

PERANCANGAN PID YAW

PERANCANGAN PID YAW (Analisis Respon Osilasi) Disimulasi selama 500 detik.

PERANCANGAN PID YAW (Analisis Respon Osilasi) Selama 108 detik. Disimulasi selama 108 detik.

PERANCANGAN PID YAW

PERANCANGAN PID YAW

PENGUJIAN

PENGUJIAN (Gerak Roll) LQR

PENGUJIAN (Gerak Roll) PID

PENGUJIAN (Spesifikasi Respon pada Gerak Roll) Spesifikasi Respon LQR PID Rise Time (milidetik) 50, 611 109, 81 x 103 Overshoot (%) 0, 501 80, 909 Setling Time (milidetik) 70, 544 3372 x 103

PENGUJIAN (Gerak Pitch) LQR

PENGUJIAN (Gerak Pitch) PID

PENGUJIAN (Spesifikasi Respon pada Gerak Pitch) Spesifikasi Respon LQR PID Rise Time (milidetik) 50, 611 109, 81 x 103 Overshoot (%) 0, 501 80, 909 Setling Time (milidetik) 70, 544 3372 x 103

PENGUJIAN (Gerak Yaw) LQR

PENGUJIAN (Gerak Yaw) PID

PENGUJIAN (Spesifikasi Respon pada Gerak Yaw) Spesifikasi Respon LQR PID Rise Time (milidetik) 50, 637 43, 88 x 103 Overshoot (%) 0, 501 77, 679 Setling Time (milidetik) 70, 625 1223 x 103

KESIMPULAN Pada pengujian kontrol gerakan roll menggunakan LQR memberikan respon yang cukup bagus jika dibandingkan terhadap PID. Spesifikasi respon dari LQR memiliki rise time dengan nilai 50, 611 milidetik, overshoot sebesar 0, 501%, dan setling time dengan nilai 70, 544 milidetik sedangkan spesifikasi respon dari PID memiliki rise time dengan nilai 109, 81 x 103 milidetik, overshoot sebesar 80, 909%, dan setling time dengan nilai 3372 x 103 milidetik. Pada pengujian kontrol gerakan pitch menggunakan LQR memberikan respon yang cukup bagus jika dibandingkan terhadap PID. Spesifikasi respon dari LQR memiliki rise time dengan nilai 50, 611 milidetik, overshoot sebesar 0, 501%, dan setling time dengan nilai 70, 544 milidetik sedangkan spesifikasi respon dari PID memiliki rise time dengan nilai 109, 81 x 103 milidetik, overshoot sebesar 80, 909%, dan setling time dengan nilai 3372 x 103 milidetik. Pada pengujian kontrol gerakan yaw menggunakan LQR memberikan respon yang cukup bagus jika dibandingkan terhadap PID. spesifikasi respon dari LQR memiliki rise time dengan nilai 50, 637 milidetik, overshoot sebesar 0, 501%, dan setling time dengan nilai 70, 625 milidetik sedangkan spesifikasi respon dari PID memiliki rise time dengan nilai 43, 88 x 103 milidetik, overshoot sebesar 77, 679%, dan setling time dengan nilai 1223 x 103 milidetik.

SARAN

TERIMA KASIH