Rancang Sistem Kendali Kontrol Proportional Derivative pada Transisi Backward Hybrid Vtol Quadrotor Tilt Rotor Aircraft dalam Proses Landing
Total View This Week0
Total View This Week0
Institusion
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Author
Ahnaf, Hudzaifa Dhiaul
Subject
TJ223 PID controllers
Datestamp
2023-07-30 14:05:18
Abstract :
Unmanned Aerial Vehicle (UAV) merupakan kendaraan udara nirawak yang dapat dikontrol dengan menggunakan kontrol otomatis maupun manual. UAV terbagi menjadi dua jenis yakni rotary wing yang menggunakan baling ? baling putar dalam menerbangkan aircraft serta fixed wing menggunakan sayap tetap dalam menerbangkan aircraft. Salah satu pengembangan lanjutan mengenai UAV adalah sistem Hybrid Vertical Take Off Landing Quadrotor Tiltrotor Aircraft (Hybrid VTOL QTRA) yang menggabungkan antara sistem UAV quadrotor yang termasuk ke dalam rotary wing dan digabungkan dengan sistem UAV fixed wing sehingga dapat melakukan lepas landas dan pendaratan secara vertikal serta dapat melaju dengan kecepatan maksimal. Dalam pergantian mode penerbangan dari mode quadcopter ke fixed wing dan sebaliknya, transisi dilakukan dengan mengubah arah gaya thrust atau gaya dorong dari dua rotor UAV bagian depan dari horizontal ke vertikal dan sebaliknya. Perubahan sudut thrust pada rotor ini dinamakan sebagai tilt rotor. Permasalahan yang muncul akibat dari perubahan mode pesawat dari fixed wing menuju quadcopter ini adalah pada pengendalian transisi mode UAV yang tidak boleh kehilangan gaya angkatnya sehingga memerlukan pengubahan sudut tilt yang dilakukan secepat mungkin. Dalam menyelesaikan masalah tersebut, didesain konsep pesawat Hybrid VTOL Quadrotor Tiltrotor yang memiliki respon yang cepat yang dikendalikan dengan kontroler Proportional Derivative (PD). Hasil pada respon sistem kendali kontrol PD diuji pada simulasi dengan memerhatikan posisi X dan Z pada UAV yang dapat menstabilkan posisi pada saat transisi. Kriteria keberhasilan yang ditargetkan untuk didapat respon yang stabil adalah pada tilting angle memiliki settling time 7 detik dengan Overshoot ketinggian pada 16 meter, dan eror steady state mendekati 0. Dari hasil uji simulasi transisi, didapatkan data respon sistem yang memiliki performansi settling time sumbu X sebesar 37 s dengan nilai eror steady state sebesar 0.1 m serta overshoot pada 0.4 %. ====================================================================================================================================== Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an unmanned aerial vehicle that can be controlled using automatic or manual controls. UAVs are divided into two types: rotary wing, which uses rotating propellers to fly the aircraft, and fixed wing, which uses fixed wings to fly the aircraft. One advanced development of UAV is the Hybrid Vertical Take Off Landing Quadrotor Tiltrotor Aircraft (Hybrid VTOL QTRA) system, which combines the quadrotor UAV system, belonging to rotary wing, with the fixed-wing UAV system, allowing it to take off and land vertically and achieve maximum speed. The transition between quadcopter and fixed-wing modes is achieved by changing the thrust direction of the two front rotors of the UAV from horizontal to vertical and vice versa. This change in thrust angle of the rotor is called tilt rotor. The challenge that arises from transitioning the aircraft from fixed wing to quadcopter mode is maintaining lift force control during the transition, which requires quick adjustment of the tilt angle. To address this issue, the concept of the Hybrid VTOL Quadrotor Tiltrotor aircraft is designed with a fast response controlled by a Proportional Derivative (PD) controller. The response of the PD control system is tested in simulation by observing the X and Z positions of the UAV to stabilize its position during the transition. The targeted success criteria for achieving a stable response are a tilting angle settling time of 7 seconds with a height overshoot of 16 meters and a steady state eror approaching 0. The simulation test results show that the system response has a settling time of 37 seconds for the X-axis with a steady state eror of 0.1 m and an overshoot of 0.4%.
Unmanned Aerial Vehicle (UAV) merupakan kendaraan udara nirawak yang dapat dikontrol dengan menggunakan kontrol otomatis maupun manual. UAV terbagi menjadi dua jenis yakni rotary wing yang menggunakan baling ? baling putar dalam menerbangkan aircraft serta fixed wing menggunakan sayap tetap dalam menerbangkan aircraft. Salah satu pengembangan lanjutan mengenai UAV adalah sistem Hybrid Vertical Take Off Landing Quadrotor Tiltrotor Aircraft (Hybrid VTOL QTRA) yang menggabungkan antara sistem UAV quadrotor yang termasuk ke dalam rotary wing dan digabungkan dengan sistem UAV fixed wing sehingga dapat melakukan lepas landas dan pendaratan secara vertikal serta dapat melaju dengan kecepatan maksimal. Dalam pergantian mode penerbangan dari mode quadcopter ke fixed wing dan sebaliknya, transisi dilakukan dengan mengubah arah gaya thrust atau gaya dorong dari dua rotor UAV bagian depan dari horizontal ke vertikal dan sebaliknya. Perubahan sudut thrust pada rotor ini dinamakan sebagai tilt rotor. Permasalahan yang muncul akibat dari perubahan mode pesawat dari fixed wing menuju quadcopter ini adalah pada pengendalian transisi mode UAV yang tidak boleh kehilangan gaya angkatnya sehingga memerlukan pengubahan sudut tilt yang dilakukan secepat mungkin. Dalam menyelesaikan masalah tersebut, didesain konsep pesawat Hybrid VTOL Quadrotor Tiltrotor yang memiliki respon yang cepat yang dikendalikan dengan kontroler Proportional Derivative (PD). Hasil pada respon sistem kendali kontrol PD diuji pada simulasi dengan memerhatikan posisi X dan Z pada UAV yang dapat menstabilkan posisi pada saat transisi. Kriteria keberhasilan yang ditargetkan untuk didapat respon yang stabil adalah pada tilting angle memiliki settling time 7 detik dengan Overshoot ketinggian pada 16 meter, dan eror steady state mendekati 0. Dari hasil uji simulasi transisi, didapatkan data respon sistem yang memiliki performansi settling time sumbu X sebesar 37 s dengan nilai eror steady state sebesar 0.1 m serta overshoot pada 0.4 %. ====================================================================================================================================== Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an unmanned aerial vehicle that can be controlled using automatic or manual controls. UAVs are divided into two types: rotary wing, which uses rotating propellers to fly the aircraft, and fixed wing, which uses fixed wings to fly the aircraft. One advanced development of UAV is the Hybrid Vertical Take Off Landing Quadrotor Tiltrotor Aircraft (Hybrid VTOL QTRA) system, which combines the quadrotor UAV system, belonging to rotary wing, with the fixed-wing UAV system, allowing it to take off and land vertically and achieve maximum speed. The transition between quadcopter and fixed-wing modes is achieved by changing the thrust direction of the two front rotors of the UAV from horizontal to vertical and vice versa. This change in thrust angle of the rotor is called tilt rotor. The challenge that arises from transitioning the aircraft from fixed wing to quadcopter mode is maintaining lift force control during the transition, which requires quick adjustment of the tilt angle. To address this issue, the concept of the Hybrid VTOL Quadrotor Tiltrotor aircraft is designed with a fast response controlled by a Proportional Derivative (PD) controller. The response of the PD control system is tested in simulation by observing the X and Z positions of the UAV to stabilize its position during the transition. The targeted success criteria for achieving a stable response are a tilting angle settling time of 7 seconds with a height overshoot of 16 meters and a steady state eror approaching 0. The simulation test results show that the system response has a settling time of 37 seconds for the X-axis with a steady state eror of 0.1 m and an overshoot of 0.4%.
Download
book
BibTex
Latex, Jabref
cloud_download
Original Resource
url resource Institution
