Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metode Penelitian Pengertian Gerak Longitudinal Pada Pesawat

I.3. Batasan Masalah

Batasan Masalah dalam penulisan tugas akhir yang saya buat adalah sebagai berikut yaitu: 1. Pada Simulasi ini tidak membahas komponen penyusun pesawat. 2. Pada simulasi ini sistem kontrol yang didesain adalah sistem kontrol dinamik didesain dengan menggunakan metoda pembentukan loop PID 3. Gerak pesawat yang dibahas hanyalah gerak longitudinal pesawat yang meliputi : a.kontrol sudut serang pada mode gerak osilasi periode pendek short period oscilation b.kontrol sudut ketinggian pada mode gerak phugoid. 4. Pada simulasi ini analisis kestabilan berdasarkan metoda respons frekuensi dan metoda kestabilan Nyquist. 5. Massa pesawat dianggap konstan 6. Pesawat dianggap sebagai benda tegar 7. Bumi adalah kerangka acuan inersial 8. Tidak membahas mengenai aerodinamika pesawat 9. Tipe pesawat yang digunakan dalam simulasi adalah tipe pesawat tempur F- 16AB fighting falcon. Universitas Sumatera Utara

I.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui analisis kestabilan sistem di desain dengan menggunakan metoda pembentukan lup PID Proporsional Integral Diferensial 2. Meningkatkan pemahaman tentang kontrol autopilot pada pesawat terbang khususnya pada gerak longitudinal pesawat 3. Meningkatkan pemahaman mengenai metoda pembantukan lup pada sistem kontrol

I.5. Metode Penelitian

Adapun yang menjadi metodologi penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Melakukan studi literatur untuk mendapatkan persamaan gerak pesawat. 2. Menurunkan fungsi transfer menggunakan data fisik dari pesawat dan persamaan gerak. 3. Mendesain sistem dengan menggunakan metoda pembentukan lup PID. 4. Melakukan simulasi dan analisis respon dengan adanya kombinasi kontroler PID Universitas Sumatera Utara

I.6 Sistematika Penulisan

Penyusunan Tugas Akhir ini berurutan sesuai dengan penulisan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini secara berturutan membahas tentang latar belakang,perumusan masalah,tujuan penelitian dan sistematika penulisan. BAB II: LANDASAN TEORI Bagian ini menjelaskan tentang anatomi pesawat,kriteria kestabilan Nyquist dan metode kedudukan akar,sistem kontrol lup terbuka dan sistem kontrol lup tertutup,kontroller PID,metode pembentukan lup,dan dinamika gerak longitudinal pesawat BAB III: PEMODELAN SISTEM DAN PERANCANGAN Bab ini menjelaskan tentang penurunan persamaan gerak longitudinal pesawat,fungsi alih yang didapat dengan menggunakan prosedur pembentukan lup PID BAB IV: SIMULASI DAN ANALISIS Pada bagian ini memberikan hasil simulasi serta analisa dan penjelasan dari sistem kontrol untuk mendapatkan respon dari sistem BAB V: KESIMPULAN Bab ini memberikan kesimpulan dari hasil analisa dan simulasi desain sistem kontrol gerak longitudinal pada pesawat terbang dengan menggunakan metoda pembentukan lup Universitas Sumatera Utara

BAB II LANDASAN TEORI

II.1.Anatomi Pesawat Terbang Komponen utama dari pesawat terbang adalah ditunjukkan pada gambar 2.1. Fuselage adalah badan pesawat,dimana bagian ini adalah bagian yang paling banyak kegunaannya pada pesawat, fuselage membawa penumpang,barang bawaan dan berbagai muatan,peralatan bahan bakar dan berbagai benda sesuai dengan rancangan pesawat.Sayap adalah penghasil gaya angkat pada pesawat, volume internal dari pesawat dapat digunakan untuk untuk menampung bahan bakar dan menyimpan peralatan pendaratan roda dan penopang struts pendukung setelah pesawat lepas landas. Penempatan dan penyesuaian ukuran stabilizer pada pesawat untuk memberikan stabilitas pada pesawat selama melakukan penerbangan . Gambar 2.1.Anatomi Pesawat Universitas Sumatera Utara Flaps dan kontrol permukaan digambarkan pada gambar 2.2. Flaps digunakan untuk menambah gaya angkat pesawat. Aileron adalah kontrol permukaaan yang mengontrol gerak guling rolling pesawat,sebagai contoh, ketika aileron sebelah kiri turun kebawah sedangkan aileron sebelah kanan naik ke atas, maka gaya angkat akan bertambah pada sayap kiri sedangkan pada sayap kanan gaya angkatnya akan berkurang yang akan menyebabkan pesawat akan berguling roll kearah kanan.Elevator adalah kontrol permukaan yang mengatur gerak naik turun pesawat, ketika elevator turun ke bawah maka gaya angkat pada ekor pesawat akan bertambah dan menyebabkan ekor pesawat akan tertarik untuk naik sementara hidung pesawat akan turun ke bawah. Rudder adalah kontrol permukaan yang dapat membelokkan hidung pesawat ke kanan atau ke kiri. Gambar 2.2 Kontrol Permukaan Pesawat surface control Dengan meninjau pesawat pada gambar 2.3 dapat dilihat titik berat yang dinotasikan sebagai cg. Sumbu orthogonal xyz adalah tetap; sumbu x disepanjang fuselage, sumbu y disepanjang rentang sayap tegak lurus dengan dengan sumbu y, dan sumbu z yang mengarah ke bawah yang tegak lurus dengan bidang xy. Gerak translasi pesawat diberikan oleh komponen kecepatan yaitu U, V, dan W pada arah x, y , dan z. Universitas Sumatera Utara Gerak rotasi diberikan oleh komponen kecepatan angular P, Q, dan R. Kecepatan rotasi ini menyebabkan momen L’, M dan N, pada sumbu x, y, dan z. Gambar 2.3. Sumbu gerak dan titik pusat berat pesawat Gerak rotasi di sepanjang sumbu x disebut sebagai gerak guling, L’ dan P masing-masing disebut sebagai momen dan kecepatan. Gerak rotasi pada sumbu y disebut gerak ketinggian pitch; M dan Q masing-masing adalah momen dan kecepatan. Gerak pada sumbu z disebut gerak geleng yaw dengan N dan R adalah momen dan kecepatannya. Tiga dasar kontrol pada gerak pesawat yaitu: aileron , elevator dan rudder dimana ketiga komponen ini didsisain untuk mengubah kontrol dan momen pada sumbu x,y,dan z. Pada gambar 2.3 dapat dilihat kontrol permukaan yaitu flap yang dapat bergerak ke depan dan kebelakang bergantung pada perintah pilot Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4a.gerak mengguling roll Gambar 2.4.b. gerak longitudinal Gambar 2.4.c.kontrol gerak menggeleng yawing Gambar 2.4 Mengacu pada gambar 2.2, dapat dilihat bahwa dari sini bahwa aileron mengontrol gerak guling roll pesawat yang disebut sebagai disebut sebagai kontrol lateral. Kemudian juga dapat dilihat bahwa dari sini elevator mengatur ketinggian pesawat dan disebut sebagai kontrol longitudinal, dan dapat juga dilihat bahwa rudder mengatur gerak geleng yaw dari pesawat,yang disebut sebagai kontrol langsung directional. Universitas Sumatera Utara

II.2. Pengertian Gerak Longitudinal Pada Pesawat

Yang dimaksud sebagai gerak longitudinal pada pesawat adalah gerak yang meliputi ekor sampai hidung pesawat, adapun yang termasuk pada gerak longitudinal pesawat ini meliputi : 1. Kontrol elevator kontrol sirip pengatur ketinggian 2. Kontrol Sudut Serang 3. Kontrol kecepatan Didalam gerak longitudinal pesawat terdapat dua mode gerak yang pertama adalah mode gerak osilasi pendek dan yang kedua adalah mode gerak phugoid. Yang dimaksud dengan mode gerak osilasi pendek adalah gerak yang teredam penuh hal ini dapat dilihat pada persamaan gerak 3.48. Yaitu gerak ini memiliki redaman yang besar. Hal ini pada pesawat terbang mempengaruhi sudut serang α dan sudut ketinggian pesawat θ . Sedangkan gerak dengan osilasi yang memiliki periode yang panjang disebut sebagai mode gerak phugoid. Mode gerak phugoid mempengaruhi dua parameter dalam gerak pesawat yaitu sudut ketinggian θ dan kecepatan u, pada mode gerak phugoid ini sudut serang tidak berubah atau konstan. II.3.Kriteria Kestabilan Nyquist Dasar dari pemikiran analisis kestabilan Nyquist adalah untuk menyelidiki kondisi sistem lup terbuka dengan yang berosilasi dengan osilasi yang dapat terjadi apabila sistem memiliki umpan balik. Respons frekuensi dari fungsi alih sistem dapat dinyatakan dengan memplot ω j L kedalam diagram polar dimana L adalah: PC L = ...2.1 L=fungsi alih lup P=Plant C=Controller Universitas Sumatera Utara Besar dari | ω j L | disebut sebagai penguatan lup loop gain karena bagian ini menyatakan seberapa jauh sinyal dapat diperkuat. Keadaan osilasi dari sistem diberikan oleh persamaan : 1 − = ω j L ...2.2 Persamaan 2.2 menyatakan bahwa kurva Nyquist dari fungsi alih lup akan melalui titik L=-1, yang disebut titik kritis critical point. Dan sistem akan stabil apabila |L ω j |1 , yang berarti kurva Nyquist pada titik kritis -1 ada pada sisi kiri kurva Nyquist. Untuk sistem yang tidak memiliki pole pada sisi sebelah kanan bidang kompleks maka kondisi kestabilan adalah apabila plot Nyquist tidak mengelilingi titik kritis -1. Teorema kestabilan Nyquist adalah : Jika Ls adalah fungsi transfer dari lup untuk sistem berumpan balik negatif dan tidak memiliki pole pada bagian sebelah kanan bidang kompleks Re ≥ s maka sistem lup terttup akan stabil jika dan hanya jika kontur tertutup yang diberikan oleh { } C j L ⊂ ∞ −∞ = Ω ω ω : tidak mengelilingi s =-1.

II.4. Diagram Logaritmik atau grafik Bode