Abstrak— Quadcopter atau yang saat ini lebih di kenal dengan nama  drone  sudah  menjadi  hal  yang  dapat  dimiliki  dengan mudah.  Telah  banyak  perusahaan  yang  memproduksi  flight controller  yang  sudah  terintegrasi  dengan  banyak  sensor  di dalamnya,  termasuk  juga  sensor  ketinggian.  Berbagai  macam perusahaan  tersebut  sebagian  besar  menggunakan  barometer yang sudah terintegrasi di dalam flight controller sebagai sensor ketinggian.  Barometer  sendiri  adalah  sensor  yang  mendeteksi ketinggian  berdasarkan  nilai  tekanan  udara  di  sekitarnya, tekanan  udara  inilah  yang  digunakan  barometer  untuk menentukan ketinggian drone. Karena barometer mencari nilai ketinggian terhadap tekanan udara, maka pengaruh cuaca dan kecepatan  angin  akan  memberikan  efek  pada  nilai  ketinggian barometer  tersebut. Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini  telah dirancang  quadcopter  dengan  lidar  sebagai  sensor  ketinggian dari  permukaan  tanah.  Pada  studi  ini  dilakukan  percobaan untuk  mengecek  ketinggian  quadcopter  dengan menggunakan lidar  dengan  cara  pengecekan  hasil  lidar  dengan  data sebenarnya. Sebelum mencoba mengontrol quadcopter menggunakan  lidar,  quadcopter  harus  di  pastikan  sudah berorientasi dengan benar dengan cara mengalibrasi sensor dan memastikan  waktu  terbang  terlama  hingga  baterai  habis. Metode yang digunakan adalah dengan cara mengontrol sinyal PWM  input  pada  flight  controller.  Sinyal  PWM  yang  akan dikirimkan pada flight controller adalah sinyal hasil dari sistem Proportional-Integral-Derivative yang di olah pada mikrokontroler  dengan  input  sistem  berupa  hasil  pembacaan lidar. Mikrokontroler yang di gunakan adalah STM32F103C8T6.  Hasil  dari  pengujian  ini didapatkan bahwa lidar memiliki error rata-rata sebesar 3.9% dengan parameter kontrol  PID  yang  cocok  di  gunakan  pada  sistem  pengatur ketinggian quadcopter adalah Proportional-Derivative. Respons  terbaik  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  adalah respons  dengan  waktu  tercepat  menuju  keadaan  steady  state selama 22.5 detik.
Kata Kunci—Kontrol Ketinggian, Lidar, Quadcopter.

## I. PENDAHULUAN
UADCOPTER atau yang saat ini lebih di kenal dengan nama  drone  sudah  menjadi  hal  yang  dapat  dimiliki dengan mudah. Telah banyak perusahaan yang memproduksi flight  controller  yang  sudah  terintegrasi  dengan  banyak sensor di dalamnya, termasuk juga sensor ketinggian. Sensor ketinggian adalah sensor yang dapat menghitung ketinggian objek.  Saat  ini  ketelitian  ketinggian  dari  drone  sangat diperhatikan.  Hal  ini  dikarenakan  drone  mulai  banyak digunakan  dalam  berbagai  bidang.  Pada  bidang  olahraga, drone  dapat  digunakan  untuk  menangkap  video  jalannya pertandingan  dari  sudut  yang  tidak  bisa  di  lakukan  secara konvensional. Drone juga dapat di pakai pada monitoring lalu lintas di jalan besar dengan cara mengumpulkan data penting terkait  situasi  keramaian  jalan  untuk  kemudian  digunakan
untuk efisiensi arus lalu lintas. Pada evakuasi bencana, drone juga dapat digunakan sebagai penyedia status awal bencana sehingga  dapat  menurunkan  risiko  bagi  manusia  dan  juga meningkatkan    efisiensi  dari  tim  evakuasi  [1].  Selain  pada pemanfaatan  di  berbagai  bidang  tersebut  kestabilan ketinggian  quadcopter  juga  banyak  digunakan  sebagai penelitian penggabungan kamera dan quadcopter [2]. Hampir keseluruhan  dari  permasalahan  pada  tiap  bidang  tersebut membutuhkan ketinggian drone yang stabil.
Pada umumnya perusahaan flight controller menggunakan barometer  sebagai  sensor  ketinggian  dari  quadcopter. Barometer sendiri adalah sensor yang dapat menghitung nilai tekanan  udara  di  sekitarnya  sebagai  acuan  nilai  ketinggian objek.  Tekanan  udara  sendiri  akan  selalu  terpengaruh  oleh cuaca sehingga pembacaan nilai ketinggian objek juga akan terpengaruh  oleh  cuaca  meskipun  berada  pada  ketinggian yang  sama  [3].  Meskipun  pada  flight  control  sudah  di  beri filter  pada  pembacaan  nilai  barometer,  namun  jika  terdapat perubahan  yang  sangat  tinggi  secara  konstan  dapat mempengaruhi hasil filter. Untuk itu dibutuhkan sensor lain yang  dapat  menghitung  nilai  ketinggian  sebuah  quadcopter terhadap permukaan secara real-time.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Light Detection and Ranging
Light  detection  and  ranging  atau  yang  dikenal  dengan nama Lidar adalah suatu teknologi yang memanfaatkan sinar laser  untuk  dapat  menghitung  jarak  suatu  objek.  Teknologi lidar ini adalah metode yang paling efektif untuk digunakan sebagai pengambilan data jarak suatu objek [3]. Untuk lidar jenis TF mini Lidar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, data hasil pembacaan jarak dari lidar ini dikirimkan dengan cara komunikasi serial pada mikrokontroler.
Pada  prinsip  kerjanya,  Lidar  TF  Mini  menghitung  jarak benda  berdasarkan  ToF  (Time  of  Flight).  Lidar  akan mentransmisikan  gelombang  laser  (Light  Amplication  by stimulated  emission  of  radiation).  Laser  adalah  instrumen yang  dapat  menghasilkan  energi  radiasi  yang  kuat  berupa emisi  cahaya  dengan  cara  mengalirkan  arus  kuat  pada material  penghasil  cahaya  seperti  carbon  dioxide,  helium- neon, argon, rubies, ataupun material lain. Gelombang laser yang dihasilkan akan termodulasi pada suatu periode waktu tertentu,  dimana  gelombang  tersebut  akan  merefleksikan cahaya  setelah  mengenai  suatu  benda,  ditunjukkan  pada Gambar  2.  Lidar  akan  menghitung  waktu  dengan  cara menghitung  perbedaan  sudut  kedatangan  cahaya  dan kemudian menghitung jarak relatif antara lidar dan benda.

## Implementasi Lidar Sebagai Kontrol Ketinggian Quadcopter
Sayyidul Aulia Alamsyah, Muhammad Rivai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) E-mail: muhammad_rivai@ee.its.ac.id
Q
=
+ (1)
Persamaan  (1)  adalah  persamaan  untuk  menghitung  time of  travel  (TL)  berdasarkan  beda  fasa  yang  di  dapat  antara gelombang  transmisi  dan  gelombang  pantul,  diimana  n adalah  jumlah  gelombang  penuh,  T  adalah  waktu  tempuh cahaya  untuk  menempuh  satu  panjang  gelombang  dan  φ adalah beda fasa.
= (2)
Setelah mengetahui time of travel (TL) maka selanjutnya dapat  mencari  Range  (jarak).  Persamaan  (2)  adalah persamaan  untuk  mencari  jarak  berdasarkan  nilai  TL  yang sudah  di  ketahui.  Dimana  c  adalah  kecepatan  cahaya  pada medium  antara  lidar  dan  benda  yang  akan  di  ukur  jaraknya [4].

## B. Unmanned Aerial Vehicle
Unmanned Aerial Vehicle (UAV) adalah pesawat terbang yang  tidak  membutuhkan  manusia  untuk  mengendarainya. UAV  sudah  banyak  di  gunakan  untuk  berbagai  penelitian sebelumnya. Contoh penelitian pertama ialah penelitian pada kontrol pergerakan UAV berjenis quadcopter [5]. Penelitian tersebut  berfokus  pada  pengkontrolan  pergerakan  dan ketinggian  dari  quadcopter.  Pada  penelitian  tersebut digunakan dua jenis pengkontrolan, yang pertama yaitu PID dan  yang  kedua  yaitu  kontrol  prediksi  model  non-linear. Contoh penelitian kedua yaitu penelitian tentang pengintegrasian sensor untuk masalah pengisian bahan bakar dari  UAV  [6].  Pada  penelitian  tersebut  digunakan  Machine Vision dan GPS yang kemudian di gabungkan menggunakan Extended Kalman Filter.
Banyak  sekali  tipe  dari  UAV,  salah  satunya  ialah Quadcopter.  Quadcopter  adalah  UAV  yang  menggunakan empat motor untuk terbang dan bermanufer. Dua dari motor tersebut  bergerak  clockwise  dan  dua  yang  lain  bergerak counterclockwise  [7].  Banyak  sekali  penelitian  untuk mendapatkan  kontrol  gerakan  yang  lebih  baik  pada quadcopter [8]. Pada penelitian tersebut di lakukan penelitian pada stabilitas quadcopter model V-tail dengan membandingkan kontrol PD, PID, dan sliding-mode position.
Rangka quadcopter terbuat dari 4 batang panjang, dimana di setiap  ujung  batang  tersebut  di  letakkan  motor  untuk menghasilkan thrusts tegak lurus dengan bidang rangka.

## C. Flight Controller
Flight Controller adalah mikrokontroller yang terintegrasi dengan berbagai macam sensor dan sudah diprogram sebagai pengontrol  berbagai  jenis  UAV.  Contoh-contoh  flight controller  ialah  beta  flight,  ardupilot,  PixHawk,  APM,  dan lain-lain.
Pada penelitian ini digunakan Flight controller jenis APM seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  4.  APM  adalah singkatan  dari  ArduPilot  Mega,  dimana  APM  adalah autopilot  IMU  berkualitas  profesional  yang  berbasis  pada platform arduino yaitu Arduino Mega. Jenis Flight Controller ini  dapat  mengkontrol  fixed-wing  aircraft  dan  helikopter multi  motor.  Pada  APM  ini  sudah  terintegrasi  berbagai macam sensor seperti Gyroscope, Accelerometer, Magenetometer, dan Barometer [9].

## D. PID Controller
Kontrol  PID  ini  berupa  sinyal  kontrol  yang  beraksi  pada error. Aksi kontrol PID ini bertujuan untuk mereduksi error. Sistem PID ini juga berfungsi untuk menentukan kepresisian (kestabilan)  suatu  sistem.  Sistem  PID  ini  terdiri  dari  tiga parameter yaitu proportional (P), derivative (D), integral (I). PID  ini  merupakan  parameter  yang  diatur  sesuai  terhadap output sistem yang diinginkan.
Sebuah  standar  kontrol  PID  juga  di  kenal  sebagai  Three term  controller,  dimana  fungsi  transfernya  secara  umum  di tulis  dalam  bentuk  paralel  atau  bentuk  ideal  yang  dapat dinyatakan sebagai:
( )       = + + (3) = (1 + + ) (4)
Dalam waktu diskret dinyatakan:
= [ + ∑ ∆t + Kd ∆ ∆ ] (5)
Untuk menentukan nilai dari setiap term tersebut haruslah diakukan tuning secara manual namun terdapat juga berbagai
Gambar 1.  TF Mini Lidar.
Gambar 2.  Cara kerja Lidar.
Gambar 3.  Sistem pergerakan quadcopter.
Gambar 4. ArduPilot Mega.
macam aturan tuning. Salah satu aturan tuning adalah aturan tuning  Ziegler  Nichols  [10].  Pada  aturan  tuning  Ziegler Nichols  terdapat  dua  metode[11].  Metode  yang  pertama adalah metode tuning untuk Open-Loop response dan metode kedua  digunakan  pada  close-loop  respons  [12].  Pada penelitian ini digunaan aturan Ziegler Nichols metode kedua.
Pada  aturan  Ziegler  Nichols  metode  kedua  seperti  yang terlihat pada Tabel 1, dibutuhkan dua nilai yaitu Kcr dan Pcr [13].  Kcr  adalah  nilai  parameter  Kp  yang  mengakibatkan osilasi  biasa  di  sebut  critical  gain.  Sedangkan  Pcr  adalah periode sinyal osilasi.

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A. Diagram Blok Sistem
Pada penelitian ini terdapat tiga sub sistem yang memiliki fungsi  masing-masing.  Sub  sistem  tersebut  adalah quadcopter,  sistem  pengolah  ketinggian,  dan  penyimpanan data.  Diagram  blok  sistem  keseluruhan  dapat  dilihat  pada Gambar  5.  ArduPilot  Mega  di  rancang  khusus  sebagai mikrokontroler untuk menggerakkan berbagai jenis Autonomous  Vehicle.  Pada  penelitian  ini  ArduPilot  Mega digunakan untuk mengkontrol keempat motor brushless pada quadcopter.
STM32F103C8T6  adalah  mikrokontroler  32bit  dengan berbagai  macam  fungsi  didalamnya.  Pada  penelitian  ini, STM32F103C8T6  digunakan  untuk  mengolah  berbagai macam data. Data yang diolah ialah data lidar dan data input PWM.  Pemilihan  STM32F103C8T6  ini  dikarenakan memiliki  lebih  dari  satu  komunikasi  serial,  4  timer,  dan frekuensi  sinyalnya  yang  tinggi  yaitu  72Mhz.  Jika dibandingkan  dengan  mikrokontroler  sejenis  yang  memiliki fitur  yang  sama,  STM32F103C8T6  memiliki  harga  yang lebih murah.
Lidar  sebagai  input  dari  sistem  akan  diolah  oleh STM32F103C8T6 untuk menghasilkan output berupa sinyal PWM. Sinyal PWM yang dihasilkan oleh STM32F103C8T6 akan  memiliki  karakteristik  sinyal  seperti  yang  dihasilkan oleh  receiver  remote.  Duty  cycle  dari  sinyal  PWM  output sistem  tersebut  adalah  hasil  dari  pengolahan  sistem  berupa kontroler PID. Input sinyal dari receiver juga akan diolah oleh STM32F103C8T6.  Terdapat  dua  input  PWM  dari  receiver remote yaitu channel 3 (Throttle) dan channel 5 (Switch A).
Hasil  pengolahan  dari  lidar  dan  input  PWM  pada Mikrokontroler  STM32F103C8T6  dikirimkan  oleh  HC-12. HC-12  adalah  sebuah  komunikasi  serial  yang  mengirimkan data  secara  nirkabel  dengan  frekuensi  915Mhz.  Pengiriman data  ini  dilakukan  untuk  menyimpan  data  secara  langsung pada  komputer  di  permukaan  tanah.  Selain  sebagai penyimpanan  data,  pengiriman  secara  langsung  ini  juga dilakukan untuk mempermudah pengolahan data karena tidak perlu  mengakses  mikrokontroler  secara  langsung  dan  dapat dilihat perubahan data secara real-time.

## B. Perancangan Perangkat Keras
Frame  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  frame F450. Frame f450 memiliki panjang lengan 20cm. Pemilihan frame  ini  dikarenakan  frame  termasuk  besar  sehingga mempermudah  dalam  hal  penataan  kabel.  ESC  yang digunakan adalah ESC dengan maksimal output 30A. Motor brushless memiliki spesifikasi 1000Kv. Battery yang mampu mensuplai dengan spesifikasi ESC dan motor tersebut adalah battery Li-Po 3cell 2200 Mah.
Board  mikrkontroler  adalah  papan  sirkuit  yang  sudah  di desain menggunakan aplikasi EAGLE. Board mikrokontroler ini  digunakan  untuk  menyederhanakan  koneksi  antara mikrkontroler  dan  komponen  seperti  HC-12,  lidar,  dan sebagainya. Penggunaan board mikrokontroler ini juga untuk mengurangi  resiko  salah  pasang  yang  dapat  menyebabkan kerusakan pada berbagai komponen.

## C. Perancangan Perangkat Lunak

## 1) Mission Planner
Mission planner berfungsi sebagai media untuk mengamati nilai-nilai yang berada di dalam APM [14]. Nilai-nilai yang dapat  diamati  dari  APM  ini  ialah,  nilai  sensor,  kemiringan quadcopter,  sinyal  input  PWM  yang  masuk,  nilai  output motor  yang  di  keluarkan  di  setiap  motornya.  Selain mengamati  nilai-nilai  di  dalam  APM,  mission  planner  juga berfungsi  sebagai  jembatan  untuk  mengkalibrasi  berbagai macam sensor yang tersedia didalam APM [15].
Sensor di dalam APM harus di kalibrasi saat pertama kali pemakaian.  Sensor  yang  harus  di  kalibrasi  tersebut  adalah sensor  magneto-meter/kompas  dan  sensor  Accelerometer. Kedua  sensor  tersebut  sangat  berperan  dalam  pengendalian keempat motor dari quadcopter.
2) STM32CubeMX dan Atollic True Studio
STM32CubeMX  dan  Atollic  True  Studio  adalah  dua software yang digunakan untuk mengkonfigurasi Mikrokontroler  jenis  STM32.  Meskipun  sama-sama
Tabel 1. Tabel aturan Ziegler-Nichols Metode kedua.
Tipe kontrolir K P Ti Td P 0.5Kcr 0 PI 0.4Kcr Pcr/1.2 PID 0.6Kcr Pcr/2
Pcr/8
Gambar 5. Diagram blok sistem keseluruhan.
berfungsi  untuk  mengkonfigurasi  STM32,  kedua  software tersebut  memiliki  fungsi  yang  berbeda.  STM32CubeMX berfungsi untuk mengkonfigurasi fungsi apa saja yang akan digunakan  pada  STM32,  hasil  dari  konfigurasi  pada STM32CubeMx adalah program dengan berbagai library dan fungsi  di  dalamnya  yang  akan  di  gunakan  pada  Atollic. Atollic  True  Studio  berfungsi  untuk  mengolah  program berdasarkan  konfigurasi  yang  sudah  di  tetapkan  pada STM32Cube  MX.  Pada  konfigurasi  tersebut  fungsi  yang diaktifkan ialah, penggunaan timer untuk pembacaan panjang sinyal  PWM,  penggunaan  timer  untuk  interrupt  pada  PID, penggunaan  timer  pada  pembangkitan  sinyal  PWM, penggunaan  komunikasi  USART  untuk  pembacaan  data sensor lidar, penggunaan komunikasi serial untuk pengiriman data secara wireless menggunakan HC-12. Hasil perancangan keseluruhan sistem ditunjukkan pada Gambar 6.

## IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS

## A. Pengujian Quadcopter
Pada  pengujian  ini,  quadcopter  yang  sudah  di  rangkai sebelumnya  akan  diuji  orientasi,  kestabilan,  dan  lama terbang. Selama pengujian, baterai yang akan di pakai adalah baterai dengan konfigurasi 3 sel 2200 mah. Hasil yang ingin dicapai  ialah  kestabilan  orientasi  dan  waktu  seberapa  lama quadcopter dapat terbang.
Dari  hasil  pengujian  didapatkan  quadcopter  sudah berorientasi  dengan  benar  dan  stabil  seperti  terlihat  pada Gambar  7.  Pergerakan  yang  di  uji  adalah  pergerakan  yaw, pitch, dan roll. Lama waktu terbang dari quadcopter hingga baterai habis rata-rata dari tiga kali percobaan adalah 4 menit 3 detik seperti terlihat pada Tabel 2.

## B. Pengujian Lidar
Pada  pengujian  lidar  ini  akan  di  tampilkan  hasil  dari pengujian sensor lidar pada berbagai nilai jarak yang berbeda. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik error dari berbagai macam jenis pembacaan lidar. Dari pengujian yang dilakukan Rata-rata error dari pengujian tersebut adalah 3.9%. Dari pengujian tersebut juga dapat dilihat bahwa nilai
error  berubah-ubah  tidak  beraturan  pada  setiap  pembacaan. Namun dari pengujian tersebut dapat juga dilihat nilai error lebih rendah pada saat pembacaan nilai di atas 100 cm. Untuk itu,  pengujian  lidar  selanjutnya  akan  diuji  pada  nilai  mulai dari 100 cm.

## C. Perbandingan Lidar dan Barometer
Pada  pengujian  ini,  hasil  pembacaan  lidar  akan  di bandingkan  dnegan  hasil  pembacaan  barometer.  Pengujian ini  dilakukan  untuk  mengetahui  perbedaan  dari  hasil pengukuran lidar dan barometer. Pada Gambar 8 didapatkan data  grafik  pembacaan  lidar  dan  pembacaan  barometer dengan  ketinggian  yang  berubah-ubah.  Berdasarkan  analisa pada  gambar  tersebut  didapatkan  kesimpulan  bahwa pembacaan  lidar  memiliki  kestabilan  yang  lebih  baik  dari pada barometer.

## D. Pengujian Lidar pada Quadcopter
Pada pengujian ini, lidar dipasang pada quadcopter, namun masih  belum  mempengaruhi  sistem  quadcopter  itu  sendiri. Pada pengujian ini hasil yang ingin di capai ialah mengetahui respon  ketinggian  dengan  input  PWM  throttle  pada  setiap mode yang digunakan pada penelitian.
Pada  pengujian  ini  didapatkan  lidar  memiliki pembacaan yang  stabil.  Dari  grafik  input  PWM  pada  Gambar  9  dan respon ketinggian pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa pada input  PWM  yang  sama  selama  beberapa  detik,  ketinggian quadcopter  akan  naik  namun  akan  kembali  turun  sehingga untuk  mempertahankan  ketinggian  pada  mode  stabilize dibutuhkan nilai input yang berubah-ubah.

## E. Penerapan Sistem Kontrol Ketinggian
Pada  pengujian  ini  lidar  dipasang  pada  mikrokontroler untuk membangkitkan sinyal PWM yang dapat mempengaruhi ketinggian  quadcopter.  Hasil  dari  pengujian ini  ialah  quadcopter  berhasil  untuk  dapat  menuju  titik  set
Gambar 6. Hasil perancangan keseluruhan sistem.
Tabel 2.
Waktu lama terbang quadcopter. No.
L AMA WAKTU TERBANG 1 4 Menit 37 Detik 2 3 Menit 14 Detik 3 4 Menit 20 Detik
Rata-rata 4 Menit 3 Detik
Gambar 7. Pengujian orientasi.
Gambar 8. Perbandingan pembacaan lidar dan barometer.
point  dan  mempertahankan  ketinggiannya  selama  beberapa detik. percobaan pertama di lakukan pada set point bernilai 100 cm.
Pada sistem kontrol ketinggian menggunakan PID sebagai kontrol  nilai  output  PWM  dengan  input  nilai  pembacaan lidar. Penentuan nilai-nilai parameter PID pada penelitian ini menggunakan  aturan  tuning  Ziegler  Nichols  metode  kedua dan juga tuning secara manual.

## 1) Metode Ziegler Nichols pada set point 100 cm
Pada  tuning  Ziegler  Nichols  metode  kedua,  pada permulaan  tuning  Ki  dan  Kd  bernilai  0.  Sehingga  hanya menggunakan  nilai  dari  kontrol  proporsional.  Nilai  dari kontrol  proposional  di  mulai  dari  0  hingga  mendapatkan respon  sinyal  yang  berosilasi  secara  konstan  (Kcr). Selanjutnya  sistem  dan  Kp  diubah-ubah  hingga  mencapai osilasi  dengan  set  point  berada  di  tengah  osilasi.  Pada  set point 100 cm didapatkan Kp bernilai 1  untuk mendapatkankan osilasi quadcopter secara konstan.
Tahap  selanjutnya  dari  metode  kedua  Ziegler  Nichols adalah  penentuan  penggunaan  kontroler  P,  PI,  atau  PID. Masing-masing  kontroler  tersebut  memiliki  rumus  masing- masing untuk menentukan parameter PID.  Rumus tersebut di atur  pada  tabel  aturan  ziegler  nichols.  Dari  grafik  pada gambar  11  di  dapatkan  Kcr  berniai  1  dan  Pcr  bernilai 4.749667.
Dari percobaan ketiga kontroler pada Tabel 3  didapatkan kontroler dengan respon ketinggian terbaik yaitu kontroler P. Respon  ketinggian  dengan  kontroler  P  dapat  dilihat  pada Gambar 12.
2) Metode Ziegler Nichols pada set point 200 cm
Selanjutnya  di  uji  dengan  set  point  yang  berbeda.  Pada pengujian  kedua  ini  digunakan  set  point  200  cm.  Pada  set point kedua ini di dapatkan Kp bernilai 1 untuk menghasilkan respon quadcopter yang berosilasi secara konstan. Dari grafik pada Gambar 13 di dapatkan Kcr bernilai 1 dan Pcr 4.438625.
Dari percobaan ketiga kontroler pada Tabel 4  didapatkan kontroler dengan respon ketinggian terbaik yaitu kontroler P.
Gambar 9. Grafik input PWM quadcopter
Gambar 10. Grafik ketinggian quadcopter
Gambar 11. Grafik ketinggian saat Kp bernilai 1.
Tabel 3. Tabel Hasil aturan Ziegler-Nichols Metode kedua.
Tipe kontroler K P Ti Td
P 0.5 0 PI 0.45 0.2526493 PID 0.6 0.4210821 0.5937083
Gambar 12. Grafik ketinggian saat menggunakan kontrolir P.
Gambar 13. Grafik ketinggian saat Kp bernilai 1.
Gambar. 14. Grafik ketinggian pada kontrolir P.
Tabel 4. Tabel Hasil aturan Ziegler-Nichols Metode kedua. Tipe kontroler K P Ti Td P 0.5 0 PI 0.45 0.270354 PID 0.6 0.45059 0.554828
Respon  ketinggian  dengan  kontroler  P  dapat  dilihat  pada Gambar 14.
3) Metode Tuning Manual
Tuning  PID  secara  manual  dilakukan  dengan  menambah secara  bertahap  setiap  parameter  Kp,  Ki,  dan  Kd. Berdasarkan  percobaan  menggunakan  aturan  Ziegler- Nichols, maka pada tuning secara manual ini parameter yang akan  di  gunakan  adalah  parameter  Kp  dan  Kd.  Setelah dilakukan berbagai macam perubahan parameter pada Kp dan Kd,  didapatkan  nilai  parameter  Kp  dan  Kd yang  mendekati respon  ketinggian  stabil  adalah  Kp  bernilai  0.2  dan  Kd bernilai 1.5.
Pada  grafik  respon  ketinggian  Gambar  15  dapat  dilihat respon  memiliki overshoot 165 cm, Rise time  selama 1.556 detik, settling time selama 22.55 detik dan steady state error sebesar 26 cm. Respon yang didapatkan pada parameter PD tersebut menggunakan inisiasi PWM pada 56.9%.

## V. KESIMPULAN
Pada penelitian ini telah dilakukan implementasi lidar pada sebuah  quadcopter.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa quadcopter  dapat  terbang  stabil.  Rata-rata  error  yang  pada penggunaan  lidar  yaitu  3.9  %  dan  error  pada  pengukuran diatas  1meter  memiliki  error  lebih  kecil  dibandingkan pengukuran kurang dari 1 meter. Sistem pengatur ketinggian didapatkan  hasil  untuk  dapat  mempertahankan  ketinggian quadcopter menggunakan lidar adalah kontrolir PD. Respons terbaik  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  adalah  respons ketinggian  quadcopter  dengan  overshoot  165  cm,  rise  time selama 1.566 detik, settling time selama 22.5 detik dan steady state error sebesar 26 cm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  F.  Muñoz,  I.  González-Hernández,  S.  Salazar,  E.  S.  Espinoza,  dan  R. Lozano, “Second order sliding mode controllers for altitude control of a quadrotor  UAS:  Real-time  implementation  in  outdoor  environments,” Neurocomputing, vol. 233, hlm. 61–71, Apr 2017.
[2]  D. H. S. De Mel, K. A. Stol, J. A. D. Mills, dan B. R. Eastwood, “Vision- based  object  path  following  on  a  quadcopter  for  GPS-denied environments,”  dalam  2017  International  Conference  on  Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), Miami, FL, USA, 2017, hlm. 456–461.
[3]  P. Denysyuk, V. Teslyuk, dan I. Chorna, “Development of mobile robot using  LIDAR  technology  based  on  Arduino  controller,”  dalam  2018 XIV-th  International  Conference  on  Perspective  Technologies  and Methods in MEMS Design (MEMSTECH), Lviv, 2018, hlm. 240–244.
[4]  I.  Sunandar  dan  D.  Syarifudin,  “LiDAR:  Penginderaan  Jauh  Sensor Aktif Dan Aplikasinya Di Bidang Kehutanan,” vol. 1, hlm. 11, 2014.
[5]  H. S. Khan dan M. B. Kadri, “Attitude and altitude control of quadrotor by discrete PID control and non-linear model predictive control,” dalam 2015  International  Conference  on  Information  and  Communication Technologies (ICICT), Karachi, Pakistan, 2015, hlm. 1–11.
[6]  M. Mammarella, G. Campa, M. R. Napolitano, M. L. Fravolini, Y. Gu, dan M. G. Perhinschi, “Machine Vision/GPS Integration Using EKF for the  UAV  Aerial  Refueling  Problem,”  IEEE  Trans.  Syst. Man  Cybern. Part C Appl. Rev., vol. 38, no. 6, hlm. 791–801, Nov 2008.
[7]  D.  Domingos,  G.  Camargo,  dan  F.  Gomide,  “Autonomous  Fuzzy Control and Navigation of Quadcopters,” IFAC-Pap., vol. 49, no. 5, hlm. 73–78, 2016.
[8]  Jose J. Castillo-Zamora, K. A. Camarillo-Gomez, G. I. Perez-Soto, dan J.  Rodriguez-Resendiz,  “Comparison  of  PD,  PID  and  Sliding-Mode Position  Controllers  for  V–Tail  Quadcopter  Stability,”  IEEE  Access, vol. 6, hlm. 38086–38096, 2018.
[9]  M.  F.  Ridho,  S.  Si,  dan  J.  Palembang,  “Perancangan  Pengendali Octocopter  Berbasis  Ardupilot  Mega  Sebagai  Robot  Pemadam  Api,” hlm. 10.
[10] M.  Rivai,  M.  Suwito,  P.  Chondro,  dan  S.-J.  Ruan,  “Design  and implementation  of a submerged capacitive  sensor  in  PID  controller to regulate  the  concentration  of  non-denatured  ethyl  alcohol,”  dalam International  Seminar  on  Intelligent  Technology  and  Its  Applications (ISITIA), Surabaya, Indonesia, 2015, hlm. 45–50.
[11] Khairunnisa  Nurhandayani,  Muhammad  Rivai,  “Sistem  Kontrol Pengering Makanan Berbasis LED Inframerah”, Jurnal Teknik ITS, Vol. 7, No. 2, 2018, pp. A355-361
[12] Agung  Andri  Kurniawan,  Muhammad  Rivai,  Fajar  Budiman,  “Sistem Pemandu Pendaratan pada Balon Udara Berbasis Pengolahan Citra dan Kendali PID”, Jurnal Teknik ITS, Vol. 5, No. 2, 2016, pp. A179-184 [13] K.  Ogata,  Modern  control  engineering.  Upper  Saddle  River,  NJ: Prentice Hall, 2010.
[14] Fadlila Rizki Saputra, Muhammad Rivai, “Autonomous Surface Vehicle sebagai  Alat  Pemantau  Lingkungan  Menggunakan  Metode  Navigasi Waypoint”, Jurnal Teknik ITS, Vol. 7, No. 1, 2018, pp. A76-81
[15] Irfan  Fachrudin  Priyanta,  Muhammad  Rivai,  Rudy  Dikairono,
“Pemetaan Distribusi Gas Polutan Menggunakan Quadcopter Berbasis Autonomous Waypoint Navigation”, Jurnal Teknik ITS, Vol. 5, No. 2, 2016, pp. A154-159
Gambar 15. Grafik ketinggian pada kontrolir PD.