PERANCANGAN KENDALI UNTUK STABILITAS ALTITUDE QUADROTOR DENGAN SLIDING PROPORSIONAL- INTEGRAL-DERIVATIF

Abstract

Quadrotor adalah salah satu pesawat tanpa awak (UAV) dengan empat baling-baling yang memberikan gaya angkat dan kontrol arah terbangnya, menjadikannya handal dalam manuver dan stabil untuk berbagai aplikasi seperti pertanian, militer, dan pengamatan. Konfigurasi rotor-nya terbagi menjadi konfigurasi “ ” dan “ ”, dengan konfigurasi “ ” cenderung lebih stabil dalam manuver. Quadrotor memiliki enam derajat kebebasan yang terdiri dari gerak translasi  dan rotasi (roll, pitch, yaw), yang dikendalikan melalui kecepatan rotor. Kecepatan rotor mempengaruhi gaya dorong serta momen yawing, yang dapat dikontrol dengan arah putaran rotor yang berlawanan. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh model matematika quadrotor serta merancang kontrol Sliding Proporsional-Integral-Derivatif yang optimal guna meningkatkan kestabilan sistem. Pada penelitian ini dilakukan rekonstruksi dan linierisasi dari model dinamik quadrotor dalam posisi hover, analisis ketinggian sesudah dikenakan kontrol proporsional-integral-derivatif, serta setelah ditambahkan kontrol sliding. Untuk mencapai kestabilan, diterapkan kontrol PID dengan menentukan gain  dan . Berdasarkan kriteria Routh-Hurwitz, nilai gain kontrol yang memenuhi adalah  dan . Berdasarkan eksperimen, nilai gain kontrol yang digunakan adalah  dan . Kemudian ditambahkan kontrol sliding, menjadikan quadrotor dapat bekerja dengan baik pada ketinggian  meter dan quadrotor dapat dikontrol mengikuti trajectory yang dibuat serta lebih robust dalam mencapai berapapun ketinggian yang ditentukan. Meskipun ada “noise lonjakan” di perpindahan ketinggian yang membutuhkan waktu  detik untuk perpindahan, namun rancangan model dinamik quadrotor stabil asimptotik, valid dan efektif digunakan. Penelitian dapat dilanjutkan dengan mengubah orientasi gerak quadrotor.