TUGAS AKHIR MODEL PENGONTROL GERAK VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN PENGENDALI LOGIKA FUZZY
TUGAS AKHIR
MODEL PENGONTROL GERAK
VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN
PENGENDALI LOGIKA FUZZY
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi
Disusun oleh :
Sevriady
045114047
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
TUGAS AKHIR
MODEL PENGONTROL GERAK
VERTIKAL PADA HELIKOPTER DENGAN
PENGENDALI LOGIKA FUZZY
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi
Disusun oleh :
Sevriady
045114047
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
FINAL PROJECT
VERTICAL HELICOPTER MODELLING
MOVEMENT WITH FUZZY LOGIC
CONTROLLER
Presented For Fulfilling One Of The Requirement To Obtain Engineer
Degree In Electrical Engineering Of Science And Technology Faculty
Sanata Dharma University
by :
Sevriady
045114047
ELECTRICAL ENGINEERING
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2009
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis
ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah
disebutkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.Yogyakarta, 30 Januari 2009 Penulis Sevriady
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Selalu percaya dengan Tuhan dan kemampuan diri sendiri.
Kupersembahkan Tugas Akhir Ini Untuk : Tuhan yang Maha Mulia Ayah dan Ibuku tercinta Saudara-saudaraku yang terbaik
Dosen-dosen yang membimbingku Dan teman-teman yang selalu mendukungku
INTISARI
Model helikopter yang saat ini dijual pasaran sudah menyediakan remotecontrol, namun untuk mempertahankan posisi ketinggian yang diinginkan
pengguna tetap harus menekan panel pada remote control agar helikopter tetap
berada pada ketinggian yang diinginkan. Hal ini menyebabkan pengguna tidak
bisa lepas dari remote control yang disediakan.Pada perancangan tugas akhir ini, penulis merancang pemodelan
helikopter yang dapat mempertahankan ketinggian yang diinginkan dengan
beberapa pilihan level ketinggian. Pengaturan gerak vertikal pada model
helikopter ini menggunakan kontroler berbasis logika fuzzy yang menggunakan
mikrokontroler. LCD digunakan untuk menampilkan pilihan yang disediakan bagi
pengguna.Dari hasil pengujian dan analisa alat ini dapat mengendalikan ketinggian
gerak vertikal helikopter dengan tingkat kesalahan yang tidak terlalu besar, yaitu
kurang dari 5%. Kata Kunci : helikopter, mikrokontroler ATmega32, Kontroler Logika Fuzzy
ABSTRACT
Helicopter modeling that is sold today already gave a remote control, butto hold high position, user has to keep pushing the remote control panel to hold
the position. This cause, user can not move his hand from the remote control.In this final project designing, the writer designed a helicopter modeling
that can hold high position that match desire with several high level option. This
helicopter vertical movement controller uses fuzzy logic controller based on
ATmega32 microcontroller. LCD is used for showing the choices that available
for user.From test result and analyze, this device can control helicopter vertical movement with the error that is not too big, it’s less than 5%. Keywords : helicopter, ATmega32 microcontroller, Fuzzy Logic Controller
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : SevriadyNomor Mahasiswa : 045114047
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul: PENGENDALI SUHU AIR DISPENSER BERBASIS KONTROLER
LOGIKA FUZZY DENGAN MIKROKONTROLER ATMEGA32
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 23 Februari 2009 Yang menyatakan ( Sevriady )
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul
“Model Pengontrol Gerak Vertikal Pada Helikopter dengan Pengendali Logika
Fuzzy”.Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.
Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama
tahap perancangan, pembuatan dan pengujian alat.Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan semangat dan doa yang
tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Kakak dan adik yang telah memberikan dukungan untuk dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu B. Wuri Harini, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I karya tulis
yang telah bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.
4. Bapak Ir. Tjendro, selaku dosen pembimbing II karya tulis yang telah
bersedia meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.
5. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
6. Sahabat-sahabat baikku yang selalu mendukung : Herfianton, Willi,
Oksianus, Stevanus.
7. Rekan-rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam
pengerjaan karya tulis ini: Tjin Yatmiko (TE’04), Hendri Paulus (TE’04), Khiong Hin (TE’04), Suci Apsari (TE’04).
8. Rekan-rekan (TE’04) di laboratorium TA yang telah memberikan ide-ide
kepada penulis dalam pengerjaan karya tulis ini: Sumin, Yohanes Eko, Eri Cahyono, Stenly Kadang, M.Taufik, Nova Budi, Tulus, Vendy Purnomo, Trijoko, Yustin, Yuli.
9. Aryanto yang telah bersedia meminjamkan dasi pada ujian pendadaran dan
Setiawan, Sherly, Rani yang ikut memberikan semangat dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.10. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.
11. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.
12. Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Elektro dan semua pihak yang
tidak dapat disebutkan satu persatu atas setiap bantuannya.Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari
penulisan karya tulis ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat
membangun sangat penulis harapkan.Akhir kata, semoga skripsi ini berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi bahan kajian lebih lanjut.
Yogyakarta, 24 Februari 2009 Penulis Sevriady
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL......................................................................................... i HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS....................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING..............……….………………. iii
LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI............................................................. iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………………………….. vMOTTO DAN PERSEMBAHAN…………………………………………… vi
INTISARI...………………………………………………………………….. vii
ABSTRACT.………………………………………………………………… viii
KATA PENGANTAR...................................................................................... ix
LEMBAR PUBLIKASI.................................................................................... xii
DAFTAR ISI.................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xvii
DAFTAR TABEL............................................................................................ xxi
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................... xxii
BAB I. PENDAHULUAN................................................................................. 11.1 Judul............................................................................................................. 1
1.2 Latar Belakang Masalah.............................................................................. 1
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian.................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah.......................................................................................... 3
1.5 Metode Penelitian........................................................................................ 4
1.6 Sistematika Penulisan.................................................................................. 5
2.5.1 Himpunan Klasik (crisp).................................................................... 22
2.7 LCD (Liquid Crystal Display).................................................................... 37
2.6 Mosfet Sebagai Saklar…………………………………………………….. 36
2.5.7 Logika Fuzzy dalam Teknik Kendali................................................... 29
2.5.6 Defusifikasi (defuzzification)............................................................... 28
2.5.5 Komposisi............................................................................................ 28
2.5.4 Inferensi............................................................................................... 26
2.5.3 Fusifikasi (fuzzification)...................................................................... 24
2.5.2 Logika Fuzzy...................................................................................... 23
2.5 Sistem Kendali Fuzzy.................................................................................. 22
BAB II DASAR TEORI................................................................................... 6
2.4 Driver Motor................................................................................................ 21
2.3.5 Timer/Counter..................................................................................... 19
2.3.4 Interupsi Eksternal.............................................................................. 17
2.3.3 Peta Memori........................................................................................ 17
2.3.2 Fitur- Fitur yang Terdapat Pada Atmega32......................................... 15
2.3.1 Gambaran Umum................................................................................ 15
2.3 Mikrokontroller AVR Seri Atmega32......................................................... 15
2.2 Ultrasonic Distance Sensor……………………………………………….. 12
2.1 Prinsip- prinsip Aerodinamika Helikopter………………………………… 6
2.8 Tanggapan Transien………………………………………………………. 40
2.9 Penguat Non-Inverting................................................................................. 41
3.3 Perancangan Perangkat Lunak..................................................................... 52
4.3 Hasil Pengujian Terhadap Penguat Daya..................................................... 61
4.2 Pengujian Terhadap Rangkaian Non-Inverting............................................ 60
4.1 Hasil Implementasi Sistem Pengendali Ketinggian Terbang Helikopter..... 57
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................... 57
3.3.4 Subrutin Output Data........................................................................... 56
3.3.3 Perancangan Membership................................................................... 54
3.3.2 Subrutin Fuzzy Logic Control............................................................. 53
3.3.1 Diagram Alir Program Utama............................................................. 52
3.2.7 Rangkaian Lengkap............................................................................. 52
BAB III RANCANGAN PENELITIAN........................................................... 43
3.2.5 Perancangan Rangkaian Non-Inverting.............................................. 51
3.2.6 Antarmuka LCD dengan ATmega32.................................................. 50
3.2.4 Perancangan Mosfet sebagai Switching……………………………. 50
3.2.3 PWM-Driver....................................................................................... 49
3.2.2 Sensor Ultrasonic................................................................................ 46
3.2.1 Driver Motor....................................................................................... 45
3.2 Perancangan Perangkat Keras...................................................................... 45
3.1 Diagram Blok............................................................................................... 43
4.4 Hasil Pengujian Tanpa Gangguan................................................................ 62
4.5 Hasil Pengujian Terhadap Gangguan........................................................... 66
4.6 Hasil Pengujian Terhadap Sensor Ultrasonik.............................................. 68
4.7 Hasil Implementasi Program....................................................................... 68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 75
5.1 Kesimpulan.................................................................................................. 75
5.2 Saran............................................................................................................ 75
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRANDAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2-1 Gaya-gaya pada helikopter……………………………....... 7
2. Gambar 2-2 Rotor Berputar...................................................................... 8
3. Gambar 2-3 Gaya angkat bilah helikopter (a) Gaya Angkat Kecil, (b) Gaya Angkat Sedang (c) Gaya Angkat Besar..................................... 9
4. Gambar 2-4 Arah terbang helikopter (a) Helikopter Terbang Lurus, (b) Helikopter Berayun ke Sisi Kiri, (c) Helikopter Berayun ke Sisi Kanan....................................................................................................... 10
5. Gambar 2-5 Sensor Ultrasonik................................................................. 12
6. Gambar 2-6 Sensor Ultrasonik…………………………………………. 13
7. Gambar 2-7 Operasi Dasar SONAR……………………………………. 13
8. Gambar 2-8 Konfigurasi kaki sensor ultrasonic………………………... 15
9. Gambar 2-9 Register MCUCR................................................................. 17
10. Gambar 2-10 Register GICR.................................................................... 18
11. Gambar 2-11 Register TCCR0…………………………………………. 20
12. Gambar 2-12 Register TCCR2…………………………………………. 20
13. Gambar 2-13 Rangkaian driver motor dc................................................. 21
14. Gambar 2-14 Himpunan klasik rendah, standar, dan tinggi..................... 22
15. Gambar 2-15 Tahapan proses dalam logika fuzzy.................................... 24
16. Gambar 2-16 Fungsi keanggotaan variabel masukan ketinggian terbang...................................................................................................... 25
17. Gambar 2-17 Metode defusifikasi dengan Height.................................... 29
18. Gambar 2-18 Arsitektur Pengendali Fuzzy............................................... 30
19. Gambar 2-19 Arsitektur umum sistem pengendali fuzzy.......................... 32
20. Gambar 2-20 Aturan-aturan kendali untuk pengendali fuzzy sederhana secara umum............................................................................ 32
21. Gambar 2-21 Membership input error dengan 7 membership(e )……. 33
n22. Gambar 2-22 Membership input perubahan error dengan 7 membership (Ce )……………………………………………………… 34 n
23. Gambar 2-23 Membership output dengan 7 membership ( δu) ………... 34
24. Gambar 2-24 Proses fusifikasi, inferensi, dan komposisi (a) Proses Fuzzyfication, inferensi, dan komposisi, (b) Proses Fuzzyfication, inferensi, dan komposisi………………………………… 35
25. Gambar 2-25 Proses Defuzzyfication…………………………………… 36
26. Gambar 2-26 Mosfet sebagai Switching................................................... 36
27. Gambar 2-27 Konstruksi LCD.................................................................. 37
28. Gambar 2-28 LCD M1632........................................................................ 38
29. Gambar 2-29 Hubungan antara DDRAM dan CGROM........................... 39
30. Gambar 2-30 Kurva tanggapan transient……………………………….. 41
31. Gambar 2-31 Penguat Non-inverting…………………………………… 41
32. Gambar 3-1 Diagram Blok Rancangan…………………………………. 43
33. Gambar 3-2 Rancangan Blok Diagram Closed-loop Pengendali Kecepatan Motor DC................................................................................ 44
34. Gambar 3-3 Bentuk fisik helikopter yang digunakan................................ 45
35. Gambar 3-4 Rangkaian Sensor................................................................. 46
36. Gambar 3-5 Diagram alir kerangka utama program SRF-04................... 47
37. Gambar 3-6 Driver................................................................................... 49
38. Gambar 3-7 Penguat daya dengan IRF740............................................... 50
39. Gambar 3-8 Antarmuka LCD dengan ATmega32................................... 51
40. Gambar 3-9 Hasil perancangan Rangkaian non-inverting……………... 51
41. Gambar 3-10 Rangkaian lengkap perancangan perangkat keras............. 52
42. Gambar 3-11 Diagram Alir Program Utama............................................ 53
43. Gambar 3-12 Diagram alir subrutin fuzzy logic control........................... 54
44. Gambar 3-13 Input error (e)……………………………………………. 55
45. Gambar 3-14 Perubahan error (Ce)…………………………………….. 55
46. Gambar 3-15 Output……………………………………………………. 55
47. Gambar 3-16 Diagram alir subrutin output data………………………... 56
48. Gambar 4-1 Bentuk plant yang digunakan................................................ 57
49. Gambar 4-2 Rangkaian elektronis (a) rangkaian elektronis (b) Tombol Pemilih Set Point……………………………………………………….. 58
50. Gambar 4-3 Tampilan LCD (a) tampilan LCD saat program dinyalakan, (b) tampilan LCD setelah 1 detik............................................................... 59
51. Gambar 4-4 Rangkaian pemilih set point……………………………….. 59
52. Gambar 4-5 Tampilan LCD saat sp 40cm................................................. 60
53. Gambar 4-6 Tampilan LCD saat sp melebihi 90 cm................................. 60
54. Gambar 4-7 Rangkaian Non-Inverting....................................................... 61
55. Gambar 4-8 Grafik output sensor pada ketinggian 40 cm........................ 62
56. Gambar 4-9 Grafik output sensor pada ketinggian 60 cm........................ 64
57. Gambar 4-10 Grafik output sensor pada ketinggian 90 cm...................... 64
58. Gambar 4-11 Grafik output sensor pada ketinggian 0 cm – 40 cm – 20cm................................................................................ 65
59. Gambar 4-12 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 40 cm............................................................................................. 66
60. Gambar 4-13 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 60 cm............................................................................................. 67
61. Gambar 4-14 Grafik tanggapan sistem yang diberi gangguan untuk pilihan 90 cm............................................................................................. 67
DAFTAR TABEL
1. Tabel 2-1 Spesifikasi Sensor Ultrasonik................................................... 14
2. Tabel 2-2 Pengaturan yang Mengaktifkan Interupsi Eksternal 1............. 18
3. Tabel 2-3 Pengaturan yang Mengaktifkan Interupsi Eksternal 2............. 18
4. Tabel 2-4 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock….. 20
5. Tabel 2-5 Konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock….. 21
6. Tabel 2-6 Aturan-aturan kendali fuzzy secara umum............................... 33
7. Tabel 2-7 Aturan-aturan kendali fuzzy secara umum untuk 7 Membership............................................................................................... 34
8. Tabel 2-8 Konfigurasi kaki LCD.............................................................. 39
9. Tabel 3.1 Data pengujian sensor............................................................... 48
10. Tabel 3.2 Data percobaan kecepatan motor.............................................. 49
11. Tabel 4.1 Hasil pengujian terhadap rangkaian non-inverting................... 61
12. Tabel 4.2 Hasil pengujian terhadap rangkaian penguat daya................... 61
13. Tabel 4.3 Data td, tr, tp, ts dengan set point 40 cm -90 cm
dan 0cm-40cm-20cm…………………………………….……………..
65
14. Tabel 4.4 Perbandingan data sensor dengan penggaris………………… 68
DAFTAR LAMPIRAN
1. LAMPIRAN DATA PENGUJIAN…………………………….…. L1
2. LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP ………………………... L2
3. LAMPIRAN DATASHEET ……………………………….…….. L3
4. LAMPIRAN LISTING PROGRAM ………..…………………… L4
BAB I Pendahuluan
1.1 Judul Model Pengontrol Gerak Vertikal Pada Helikopter dengan Pengendali Logika Fuzzy
1.2 Latar Belakang Masalah Di zaman yang semakin modern ini, serta dengan tingkat mobilitas manusia dan barang yang semakin tinggi, maka sarana transportasi memegang peranan yang sangat penting untuk memindahkan manusia dan barang dengan cepat, aman dan nyaman dari tempat asal ke tempat tujuan.
Salah satu dari berbagai sarana transportasi udara adalah helikopter. Helikopter mempunyai keunggulan dibandingkan dengan alat transportasi yang lain. Keunggulan dari helikopter antara lain tepat waktu pemberangkatan, praktis, hemat waktu, mempunyai jalur sendiri, dan kecelakaan rata-rata relatif lebih rendah dibandingkan dengan sarana transportasi yang lain. Selain itu, helikopter dapat terangkat lurus ke atas dan mendarat kembali di titik yang sama [1].
Helikopter banyak digunakan untuk penerbangan ke daerah- daerah kecil dan banyak digunakan juga dalam militer. Selain itu, tidak seperti pesawat-pesawat umum lainnya, helikopter tidak memerlukan landasan pacu
untuk lepas landas maupun mendarat, helikopter dapat lepas landas dan
mendarat di lapangan yang luas maupun di laut lepas [1].Untuk melakukan penelitian gerakan-gerakan pada helikopter, maka
digunakan miniatur helikopter. Dengan adanya miniatur helikopter saat ini,
maka gerakan-gerakan vertikal dan horizontal helikopter dapat diatur. Dalam
hal ini, gerakan yang akan diatur adalah ketinggian terbang dari helikopter.Kontroler yang akan digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah
kontroler dengan logika fuzzy. Kelebihan yang dimiliki oleh kontroler ini
dibandingkan dengan kontroller lainnya adalah mudah diperbaiki serta
pengendalian yang lebih baik [8]. Saat ini logika fuzzy telah berhasil
menerobos kendala-kendala yang dulu pernah ditemui dan segera menjadi
basis teknologi tinggi. Penerapan teori logika ini dianggap mampu
menciptakan sebuah revolusi dalam teknologi. Sebagai contoh, mulai tahun
90-an para manufaktur industri yang bergerak di bidang Distributed Control
System (DCS), Programmable Logic Controllers (PLCs), dan
Microcontrollers Units (MCUs) telah menyatukan sistem logika fuzzy pada
barang produksi dan memiliki prospek ekonomi yang baik. Pada saat yang
bersamaan, pertumbuhan yang luar biasa terjadi pada industri perangkat lunak
yang menawarkan kemudahan penggunaan logika fuzzy dan penerapan logika
fuzzy pada setiap aspek kehidupan sehari-hari.Pada penelitian ini, yang akan diatur adalah kecepatan putar motor
untuk mengatur ketinggian terbang. Penelitian untuk mengatur kecepatan
motor dengan logika fuzzy sudah banyak dilakukan.1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah agar dapat menghasilkan Model
pengontrol gerak vertikal pada helikopter dengan pengendali logika Fuzzy.
Manfaat dari penelitian ini adalah agar dapat mempelajari gerakan- gerakan helikopter
1.4 Batasan Masalah Dalam perancangan alat ini, yang dijadikan pemikiran utama adalah bagaimana mengontrol gerakan dari miniatur helikopter dengan menggunakan mikrokontroller. Adapun batasan masalah yang digunakan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut: a. Menggunakan kontroller Fuzzy dengan mikrokontroller AVR seri ATMega32 b. Model yang digunakan adalah miniatur dari helikopter.
c. Aplikasi yang dikontrol adalah ketinggian terbang dari miniatur helikopter.
d. Bahasa pemprogaman menggunakan AVR GCC bawaan dari AVR studio4 dengan kompiler WinAVR.
e. Sistem mengontrol kecepatan putaran motor yang digunakan sebagai penggerak rotor.
f. Input berupa nilai ketinggian yang diinginkan (set point).
g. Ketinggian terbang helikopter dibatasi antara 3cm sampai dengan ketinggian 90cm.
h. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik sebagai sensor pengatur ketinggian.
1.5 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengumpulkan sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan, internet dan sebagainya, kemudian menyusun perancangan dan melakukan serangkaian percobaan untuk merealisasikan perancangan.
Pengujian dilakukan dengan mencoba memberikan gangguan pada sistem, mengambil data melalui sensor dan menganalisis bagaimana kontrol fuzzy menangani gangguan yang diberikan.
Hasil yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu kontroller fuzzy yang handal dan bisa memberikan pengendalian baik untuk mengontrol kecepatan motor untuk mengatur ketinggian terbang.
1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN BAB ini berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI BAB ini berisi studi pustaka tentang landasan teori penelitian: ultrasonik, mikrokontroller ATmega32, kontrol fuzzy, tanggapan transien, penguat daya.
BAB III : RANCANGAN PENELITIAN BAB ini berisi tentang diagram blok perancangan, perancangan perangkat
keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software) dari peralatan yang
akan dibuat.BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN BAB ini berisi hasil perancangan perangkat keras, data hasil pengujian, analisis data dan pembahasan. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN BAB ini berisi tentang kesimpulan akhir dan saran-saran penulis tentang alat yang dibuat.
BAB II Dasar Teori
2.1 Prinsip- prinsip Aerodinamika Helikopter [1]
Helikopter tidak membutuhkan landasan pacu seperti pesawat terbang karena helikopter dapat terangkat lurus ke atas dan mendarat kembali di titik yang sama. Cara terbang helikopter sama dengan pesawat terbang, tetapi helikopter hanya memutar bilah rotor agar dapat terangkat ke udara. Rotor adalah komponen utama helikopter yang dibedakan atas main rotor (rotor utama) dan tail rotor (rotor ekor). Main rotor berfungsi untuk menimbulkan gaya angkat sekaligus gaya dorong agar didapatkan gerak maju bagi helikopter. Sedangkan tail rotor berfungsi untuk mengimbangi torsi yang ditimbulkan oleh putaran yang cenderung memutarkan helikopter pada sumbu vertikal. Sehingga rotor belakang juga berfungsi untuk mengontrol arah terbang helikopter.
Helikopter terbang dengan menggunakan prinsip yang sama dengan peawat terbang. Alih-alih memiliki sayap, helikopter memiliki serangkaian bilah yang berputar, yang disebut rotor, yang berputar dengan kecepatan tinggi sehingga menciptakan gaya angkat. Rotor helikopter terdiri atas daun-daun rotor (blades). Dalam keadaan tidak berputar, bila diamati, bentuknya mirip dengan sayap pada pesawat bersayap tetap. Sayap maupun daun-daun rotor mempunyai penampang lintang yang khas yang disebut airfoil. Bentuk seperti
ini dimaksud agar bidang angkat tersebut bila dilintasi udara dengan kecepatan
tertentu akan mudah menghasilkan reaksi aerodinamika berupa gaya angkat.
Ketika gaya angkat ini lebih besar daripada bobotnya, helikopter tersebut
dapat naik ke udara dan terbang.Ketika berada di udara, pilot dapat mengurangi gaya angkat hingga
setara dengan bobot helikopter, dan helikopter tersebut dapat melayang di
udara. Jika gaya angkat tersebut dikurangi lebih banyak lagi sehingga gaya
angkatnya lebih kecil dibandingkan dengan bobot helikopter, maka helikopter
akan mulai turun ke tanah. Pilot juga dapat membelokkan bilah-bilah rotor
helikopter untuk membuatnya bergerak maju, mundur, dan menyamping.Gaya yang menyebabkan gerakan ini disebut gaya dorong. Agar
helikopter daapat bergerak maju, gaya dorong tersebut harus lebih besar
daripada gaya yang ditimbulkan oleh efek tarikan udara di sekeliling pesawat
tersebut. Gaya ini disebut gaya tarikan. Gaya-gaya pada helikopter dapat
dilihat pada gambar 2-1.Gambar 2-1 . Gaya-Gaya Pada Helikopter Ketika rotor bergerak membelah udara, udara di bawahnya
mendorongnya ke atas, dan ini menyebabkan gaya angkat. Sayap pesawat
terbang bekerja dengan cara yang sama. Ini dapat dilihat pada gambar 2-2:Gambar 2-2 . Rotor Berputar
Bilah-bilah rotor melengkung seperti sayap pesawat terbang. Tetapi,
sayap melekat pada pesawat terbang, sedangkan rotor berputar. Ketika
berputar, bilah rotor membuat udara yang mengalir di atasnya bergerak lebih
cepat daripada udara yang bergerak di bawahnya. Ini karena udara memiliki
jarak tempuh yang lebih jauh ketika bergerak di atas permukaan bagian atas
yang melengkung. Rotor terdiri atas 3 (tiga) komponen utama, yaitu :1. poros rotor (rotor shaft) yang diputarkan oleh penggerak mula (engine) melalui sistem transmisi (gear box); 2. perangkat mekanik atau rotor head yang menghubungkan rotor shaft dengan daun rotor; 3. daun rotor, biasanya tiga atau lebih.
Udara yang bergerak cepat memiliki tekanan yang lebih rendah
daripada udara yang bergerak lebih lambat dan udara yang bergerak lebih
lambat di bawah bilah tersebut mendorong ke atas melalui udara bertekanan
rendah yang mengalir lebih cepat. Inilah gaya angkat. Gaya angkat dapat
ditingkatkan dengan memiringkan bilah. Semakin besar sudut bilah, semakin
jauh pula jarak yang harus ditempuh udara di atasnya, sehingga udara tersebut
bergerak semakin cepat. Ini membuat gaya angkat menjadi lebih besar
dibanding sebelumnya. Gaya angkat yang mendorong rotor menarik helikopter
ke udara.Bilah rotor bersudut besar membuat udara yang bergerak di atasnya
lebih tipis daripada udara yang bergerak di atas bilah tersebut kecil. Ini
mengakibatkan gaya angkat yang lebih besar. Gambar 2-3a, gambar 2-3b, dan
gambar 2-3c akan menunjukkan gaya angkat pada bilah rotor.Gambar 2-3a. Gaya Angkat Kecil Gambar 2-3b. Gaya Angkat Sedang Gambar 2-3c. Gaya Angkat Besar
Ketika berputar, rotor menyebabkan semua bagian lain helikopter
berputar ke arah yang berlawanan. Gaya yang bekerja ini disebut momen
kakas. Agar badan helikopter tetap seimbang, sebagian besar helikopter
memiliki rotor kecil yang ditambahkan di bagian ekor yang disebut rotor ekor.
Rotor ekor yang berputar menghasilkan gaya yang menjaga badan helikopter
tetap diam. Rotor ekor juga digunakan untuk mengemudikan pesawat. Gambar
2-4a, gambar 2-4b, dan gambar 2-4c adalah contoh arah terbang dari
helikopter yang dikendalikan oleh rotor ekor helikopter.Gambar 2-4a. Helikopter Terbang Lurus Gambar 2-4b. Helikopter Berayun ke Sisi Kiri Gambar 2-4c. Helikopter Berayun ke Sisi Kanan
Selain bergerak ke samping serta naik dan turun, setiap bilah rotor
dapat dimiringkan sehingga dapat mendatar atau miring. Ini disebut mengubah
kelandaian bilah. Berbeda dengan engsel tarikan dan engsel kepak, yang bebas
bergerak sendiri, kelandaian setiap bilah rotor dikendalikan oleh pilot.
Kelandaian bilah rotor pada helikopter sangatlah penting untuk mengubah
arah terbang helikopter.2.2 Ultrasonic Distance Sensor [2]
Gambar 2-5. SRF-04 Ultrasonic Range Finder Gambar 2-6. SRF-04 Ultrasonic Range Finder
Ultrasonic atau SONAR ( Sound Navigation Ranging), bekerja dengan memancarkan pulsa dari suara di atas batas pendengaran manusia, biasanya sekitar 40 sampai 50KHz. Ultrasound biasa membagi properti- propertinya dengan tipe-tipe lain dari gelombang-gelombang seperti sinar, suara dan gelombang air, bisa dengan cara dipantulkan, dibiaskan atau dibelokkan, dan disebarkan (diffracted). Diffraction adalah dimana arah dari gelombang yang berjalan ketika melalui titik penting atau melewati bagian yang kosong. Ini sangat penting terutama ketika jaraknya serupa atau panjang lebar gelombang yang lebih kecil. Seperti frekuensi tinggi ( 40KHz+) dipilih
untuk aplikasi jarak sejak lebar gelombangnya lebih kecil dari
7milimeter(mm), dan gelombang-gelombangnya sangat menunjukkan arah