Rancang Bangun Sistem Kendali Transisi Hybrid Quadplane UAV dengan Electrical Propulsion Menggunakan Kontrol PID

Islammy, Muhammad Afdhil (2023) Rancang Bangun Sistem Kendali Transisi Hybrid Quadplane UAV dengan Electrical Propulsion Menggunakan Kontrol PID. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02311940000111-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Pesawat nirawak atau unmanned aerial vehicle (UAV) dapat diartikan sebagai pesawat tanpa ada pilot di dalam pesawatnya. Salah satu jenis UAV yang banyak berkembang yaitu hybrid UAV, dimana hybrid UAV merupakan jenis UAV yang dapat bertransformasi dari jenis UAV tipe rotary wings menjadi tipe fixed wing. Pada penelitian ini dirancang sistem kendali transisi pada hybrid quadplane UAV yang merupakan salah satu dari sekian jenis hybrid UAV. Penelitian ini berofokus pada penyelesaian misi transisi dengan bantuan trajectory untuk mencapai titik koordinat yang sudah ditentukan. Quadplane UAV dengan konfigurasi 4 motor vertical dan 1 motor horizontal menggunakan penggerak motor elektrik yaitu brushless direct current (BLDC) motor. Quadplane UAV telah di rancang untuk melakukan misi transisi pada ketinggian 42-meter dengan skenario VTOL lalu dilanjutkan pada fase cruising sejauh 950 m dan mendarat secara vertikal. Pengendalian yang digunakan untuk menjaga ketigian selama berada pada fase transisi yaitu menggunkan pengendalian PID. Pengendalian pada fase transisi dilakukan dengan mengendalikan beberapa parameter seperti pitch, U, W, X, dan Z. Yang masing – masing dikendalikan dengan menggunakan aktuator berupa, elevator, horizontal propeller, vertical propeller, dan pitch VTOL. Penelitian ini membuktikan bahwa penggunaan pengendalian PID dengan parameter yang telah diuji, seperti P=0.00856, I=0.0040, dan D=0.04490 untuk mengendalikan posisi Z mode VTOL, serta P=0.0004, I=2.12×10^(-5), dan D=0.00023 untuk menyeimbangkan orientasi θ pada mode VTOL. Selain itu, parameter P=1.3272, I=0.3674, dan D=0.6899 digunakan untuk mengendalikan posisi X UAV pada mode fixed wing terhadap lintasan terbang yang ditentukan, dan parameter P=270.83, I=1352.68, dan D=12.8489 untuk mengendalikan orientasi θ pada mode fixed wing. Penggunaan pengendalian PID ini memungkinkan quadplane UAV untuk bertransisi dengan lancar dari mode quadcopter ke mode fixed wing dan sebaliknya dari mode fixed wing ke mode quadcopter. Hasil simulasi misi yang diperoleh dapat diketahui bahwa pengendalian PID mampu membantu quadplane UAV dalam menyelesaikan misi transisi dengan catatan Mean Absolute Error (MAE) sebesar 0.72 untuk parameter X, 0.901 untuk parameter Z, dan 0.901 untuk parameter pitch.
============================================================
=======================================================================
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) can be defined as aircraft without a pilot on board. One prevalent type of UAV is the hybrid UAV, which can transform from rotary-wing to fixed-wing configurations. This research focuses on designing a transition control system for a hybrid quadplane UAV, a specific type of hybrid UAV. The study aims to accomplish transition missions using trajectory guidance to reach predefined coordinate points. The quadplane UAV has a configuration of four vertical motors and one horizontal motor, utilizing brushless direct current (BLDC) motors. The designed UAV is programmed to execute a transition mission at 42-meter altitude with a VTOL scenario, followed by a 950-meter cruising phase and a vertical landing. To maintain altitude during the transition phase, a PID control system is employed, controlling several parameters like pitch, U, W, X, and Z, each regulated by respective actuators: elevator, horizontal propeller, vertical propeller, and pitch VTOL. The study demonstrates the effectiveness of PID control with tested parameters, such as P=0.00856, I=0.0040, and D=0.04490 for Z position control in VTOL mode, P=0.0004, I=2.12×10^(-5), and D=0.00023 for θ orientation balancing in VTOL mode. Additionally, P=1.3272, I=0.3674, and D=0.6899 are used to control the X position of the UAV during fixed-wing flight along the designated trajectory, while P=270.83, I=1352.68, and D=12.8489 control θ orientation during fixed-wing flight. Implementing the PID control allows the quadplane UAV to transition smoothly from quadcopter to fixed-wing mode and vice versa. The simulation results demonstrate that PID control assists the quadplane UAV in successfully completing the transition mission, with Mean Absolute Error (MAE) values of 0.72 for parameter X, 0.901 for parameter Z, and 0.901 for parameter θ.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Hybrid Quadplane, VTOL, Fixed Wing UAV, Kendali Transisi, PID Hybrid Quadplane, VTOL, Fixed Wing UAV, Transition Control, PID
Subjects:	T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL521.3 Automatic Control U Military Science > UG1242 Drone aircraft--Control systems. (unmanned vehicle) U Military Science > U Military Science (General) > UG Military Engineering > UG1242.D7 Unmanned aerial vehicles. Drone aircraft
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Islammy Muhammad Afdhil
Date Deposited:	31 Jul 2023 07:36
Last Modified:	31 Jul 2023 07:36
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/99482

Actions (login required)

View Item