PERANCANGAN KENDALI PENJEJAK AKSELERASI VERTIKAL PADA PESAWAT TEMPUR F- 16 TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh MUHAMMAD REZA ARDHYATAMA NIM: 23621308 (Program Studi Magister Teknik Dirgantara) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2025 i ABSTRAK PERANCANGAN KENDALI PENJEJAK AKSELERASI VERTIKAL PADA PESAWAT TEMPUR F- 16 Oleh Muhammad Reza Ardhyatama NIM: 23621308 (Program Studi Magister Teknik Dirgantara) Sistem kendali otomatik pada pesawat tempur memiliki fungsi untuk membantu pilot dalam melakukan manuver, selain itu juga berfungsi untuk meningkatkan kestabilannya. Salah satunya adalah sistem kendali penjejakan akselerasi vertikal yang berfungsi untuk menjejak perintah akselerasi vertikal yang diberikan oleh pilot. Penelitian ini akan menerapkan salah satu teknik kendali optimal Linear Quadratic Regulator (LQR) dalam perancangan sistem kendali penjejakan vertikal untuk pesawat tempur F-16. Pada penelitian ini model longitudinal pesawat tempur F-16 dalam bentuk state space digunakan sebagai dasar untuk perancangan sistem kendali tersebut. Sistem kendali yang dirancang akan diintegrasikan dalam 2 struktur lingkar kendali, yaitu lingkar kendali yang langsung menjejak akselerasi vertikal dan lingkar kendali bertingkat di mana rangkaian kendali luar menargetkan penjejakan akselerasi vertikal dan rangkaian kendali dalam mengatur penjejakan laju sudut angguk. Efektivitas sistem kendali ini akan diuji melalui simulasi dengan variasi pemberian sinyal perintah akselerasi vertikal. Pengukuran dari kemampuan sistem kendali yang dirancang adalah mencari nilai Root Means Square (RMS) dari selisih hasil penjejakan terhadap perintahnya. Pengukuran juga akan dilakukan pada kebutuhan input sistem dinamiknya dalam menjejak perintah akselerasi vertikal dengan mencari nilai RMS total input sistem. Pengukuran yang lain yang dilakukan adalah mencari nilai steady state error hasil penjejakan, yaitu seberapa besar selisih nilai akhir penjejakan terhadap perintah yang diberikan. Hasil keseluruhan simulasi menunjukkan bahwa dengan pemberian 2 variasi sinyal perintah yaitu step dan doublet menghasilkan tren yang sama, yaitu RMS selisih penjejakan yang lebih kecil dan steady state error yang lebih mendekati nilai 0 pada lingkar kendali langsung dan RMS total input sistem yang lebih besar jika dibandingkan lingkar kendali bertingkat. Hal ini menunjukkan bahwa pada lingkar kendali langsung, sistem kendali lebih mampu menjejak perintah akselerasi vertikal dibandingkan dengan lingkar kendali bertingkat, walaupun membutuhkan usaha input sistem yang lebih besar. Kata kunci: Sistem Kendali, K endali Penjejakan Akselerasi Vertikal, Linear Quadratic Regulator, Pesawat Tempur , F-16. ii ABSTRACT DESIGN OF VERTICAL ACCELERATION TRACKING CONTROL ON F-16 FIGHTER AIRCRAFT By Muhammad Reza Ardhyatama NIM: 23621308 (Master’s Program in Aerospace Engineering) The automatic control system in fighter aircraft functions to assist the pilot in maneuvering and serves to enhance stability. One such system is the vertical acceleration tracking control system, which functions to track the vertical acceleration commands given by the pilot. This research applies the optimal control technique, Linear Quadratic Regulator (LQR), in the design of a vertical tracking control system for the F-16 fighter aircraft. In this study, the longitudinal model of the F-16 fighter aircraft in state-space form is used as the basis for designing the control system. The designed control system is integrated into two control loop structures: a direct control loop that tracks vertical acceleration and a hierarchical control loop where the outer loop targets vertical acceleration tracking and the inner loop manages pitch rate tracking. The effectiveness of this control system will be tested through simulations with variations in vertical acceleration command signals. The performance assessment of the designed control system involves calculating the Root Mean Square (RMS) of the tracking error. An additional evaluation will be conducted on the dynamic system input requirements to track the vertical acceleration command by determining the total RMS input of the system. Another measurement involves finding the steady state error of the tracking, which shows the final deviation of the tracking output from the given command. The overall simulation results indicate that with two types of command signals, step and doublet, the trend remains the same: the RMS tracking error is smaller and the steady state error approaches zero more closely in the direct control loop, while the total RMS system input is higher compared to the hierarchical control loop. This indicates that in the direct control loop, the control system is more capable of tracking vertical acceleration commands compared to the hierarchical control loop, although it requires greater system input effort. Keywords: Control System, Vertical Acceleration Tracking Control, Linear Quadratic Regulator, Fighter Aircraft, F-16 iii PERANCANGAN KENDALI PENJEJAK AKSELERASI VERTIKAL PADA PESAWAT TEMPUR F-16 HALAMAN PENGESAHAN Oleh Muhammad Reza Ardhyatama NIM: 23621308 (Program Studi Magister Teknik Dirgantara) Institut Teknologi Bandung Disetujui Tim Pembimbing Tanggal 7 Februari 2025 Pembimbing I, Pembimbing II, ______________________ ______________________ (Rianto Adhy Sasongko, S.T, M.Sc., Ph.D.) (Ony Arifianto, Ph.D.) iv PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. v KATA PENGANTAR Dalam pelaksanaan dan pembuatan tesis ini kami mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Kami bersyukur sebesar-besarnya kepada ALLAH SWT atas semua karunia yang telah diberikan- Nya kepada kami sehingga dapat menyelesaikannya dengan baik. Dengan tanpa menghilangkan rasa hormat yang mendalam saya mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak- pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan Tesis ini antara lain: 1. Bapak Rianto Adhy Sasongko, S.T, M.Sc., Ph.D. dan Bapak Ony Arifianto, Ph.D. selaku dosen pembimbing. Terima kasih atas waktu, tenaga dan ilmu yang diberikan selama membimbing pengerjaan tesis ini 2. Kementerian Pertahanan Republik Indonesia melalui Program KF-X/IF-X yang telah memberikan kesempatan untuk memberikan beasiswa penuh selama 2 tahun 3. PT Dirgantara Indonesia yang telah memberikan kesempatan untuk melanjutkan pendidikan S2 ini 4. Keluarga yang memberikan dukungan moril dan materiil selama menempuh pendidikan di ITB. Semoga Allah SWT memberikan petunjuk dan selalu menjaga serta memberikan balasan yang lebih baik di kemudian hari. Aamiin . vi DAFTAR ISI ABSTRAK i ABSTRACT ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ................................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................ v DAFTAR ISI vi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI .............................................................. ix DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi BAB 1 Pendahuluan ................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Masalah Penelitian ............................................................................. 4 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 5 1.4 Batasan Penelitian .............................................................................. 5 1.5 Metodologi Penelitian ........................................................................ 5 1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................