Path: TopS1-Final ProjectElectrical Engineering-STEI2010

PEMODELAN DAN SIMULASI UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE) OKTOROTOR

MODELLING AND SIMULATION OF OCTOROTOR UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE)

Undergraduate Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 10:18:32
Oleh : TAUFIQ HILAL TAWAB (NIM : 13206085); Pembimbing I : Prof. Dr. Ir. Bambang Riyanto Trilaksono; Pembimbing II : Widyawardana Adiprawita, ST. MT., S1 - Department of Electrical Engineering
Dibuat : 2010, dengan 7 file

Keyword : first principle, model non-linear oktorotor, model linear oktorotor, komparasi antara model dengan data eksperimen

UAV belakangan ini telah mengalami kemajuan yang sangat pesat. Penggunaan UAV saat ini telah meluas ke beberapa bidang kehidupan, seperti militer, pertanian, patroli, dll. Meluasnya penggunaan UAV tersebut dapat membuka tantangan baru untuk penggunaan UAV pada misi-misi yang lebih sulit lagi. Beberapa desain UAV telah dirancang untuk menjawab tantangan tersebut. Perancangan desain baru UAV haruslah


didukung oleh metode pemodelan yang baik. Metode pemodelan dengan pendekatan first principle merupakan salah satu metode paling murah namun cukup efektif dan aman untuk memodelkan UAV. Pendekatan first principle dilakukan dengan mengamati gaya-gaya yang bekerja pada UAV. Dengan menggunakan hukum Newton II serta teorema coriolis, dapat diperoleh persamaan non-linear yang merepresentasikan perilaku UAV. Variabel yang akan diperhatikan pada model UAV adalah tiga kecepatan translasi pada koordinat xyz, tiga kecepatan sudut pada koordinat xyz, dan tiga posisi angular relatif terhadap referensi diam di bumi. Pada proses pemodelan ini, ada tiga jenis gaya yang akan diperhitungkan dalam model oktorotor, yakni gaya gravitasi, efek giroskopis, dan gaya akibat putaran propeller oktorotor. Model non-linear tersebut kemudian dilinearisasi dengan menggunakan deret taylor dan metode gangguan kecil untuk menghasilkan sistem linear oktorotor. Tiap-tiap kondisi terbang oktorotor direpresentasikan oleh sistem linear yang berbeda karena elemen dari matriks A dan matriks B akan berbeda untuk kondisi terbang yang berbeda.


Model non-linear dan model linear oktorotor kemudian akan disimulasikan pada perangkat lunak Matlab, dimana model non-linear akan disimulasikan dengan menggunakan blok simulink dan model linear akan disimulasikan dengan menggunakan m-file. Hasil dari kedua model, non-linear dan linear, telah dibandingkan dengan menggunakan tiga macam input yang berbeda untuk dua kondisi terbang yang berbeda.


Hasil komparasi menunjukkan perbedaan untuk beberapa status. Hal ini karena persamaan linear mengasumsikan bahwa oktorotor berada pada kondisi stasioner sehingga gangguan yang diterima oleh oktorotor kecil dan perubahan gangguan tersebut bernilai nol. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa model non-linear lebih dapat merepresentasikan dinamika yang dialami oleh oktorotor. Hasil data eksperimen penerbangan oktorotor dibandingkan dengan model. Kesamaan


respon model dengan data eksperimen kemudian diukur dengan menggunakan best-fit. Komparasi juga dilakukan pada data eksperimen hasil pemfilteran dengan filter low-pass


butterworth orde 4 dengan frekuensi cut-off 12 rad/s. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa respon model sudah cukup memuaskan dengan nilai best-fit tertinggi adalah 75.37% dan terendah adalah 30.9%.

Deskripsi Alternatif :

The development of UAV, recently, has been increased rapidly. The usage of UAV has been expanded to various areas, such as: military, farming, patrol, etc. The expansion of UAV can surely create a new challenges to the usage of UAV in a more difficult mission. Various designs have been proposed to answer those challenges. The design


process of UAV must be supported by a good modeling method. In this case, we think that first principle approach is one of the cheapest, safest, and effective modeling method to obtain a good model representing the behavior of UAV. First principle approach is done by observing forces and moments that happened in UAV. By using second newton law and coriolis theorem, we can derive the non-linear equations which represents the behavior of UAV. Variable concerned in this UAV model will be three translation velocity in xyz coordinates, three angular velocity in xyz coordinates, and three angular position relative to inertial frame of reference in earth. In this modelling process, there are three kind of forces counted in the model, which are,


gravitational forces, gyroscopic effects, and forces directly produced by the propellers. Those non-linear equations are linearized using taylor expansion and little perturbation method to produce linear system of octorotor. Each flying conditions represented by different linear system since the element of matrices A and matrices B will be different for different flying conditions. Non-linear model and linear model are simulated in Matlab, where the non-linear model is simulated using simulink block and the linear model is simulated using m-file. The results of both model will then be compared using three distinct inputs in two distinct flying conditions. The comparation results show that there are differences in few states because the linear model assumes that the octorotor is flying in stationary conditions with little perturbation and zero perturbation derivatives. In this case, we can conclude


that the non-linear model is better in representing the dynamics of octorotor than the linear ones. The experiment data are compared by the model. The similarity of the model response and the experiment data is calculated using best-fit method. The comparison between filtered experiment data and model is also done. In this case, the filter used is


butterworth low-pass filter with a cut-off frequency of 12 rad/s. The results of best-fit show that the model response has been represented the behavior of ocotorotor quite well,


which the highest best-fit value is 75.37% and the lowest value is 30.9%

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing I : Prof. Dr. Ir. Bambang Riyanto Trilaksono; Pembimbing II : Widyawardana Adiprawita, ST. MT., Editor: Alice Diniarti

Download...