PID (proportional-integral-derivative) merupakan sistem kendali close loop yang digunakan untuk mengendalikan suatu sistem guna mencapai kondisi yang diinginkan dengan menyesuaikan input yang ada. Aturan kendali PID dapat diterapkan dengan baik pada quadrotor untuk mencapai stabilitas baik altitude maupun attitude. Tingkat dinamika rotasi quadrotor memiliki fungsi alih orde kedua, yang mana dapat dikendalikan dengan baik menggunakan aturan kendali PID.
Kendali PID memiliki kelebihan dalam hal tingkat kesederhanaan dan dapat dilakukan manual tuning. Namun bila menganalisis kemampuan tracking, ketahanan terhadap noise, presisi, juga sifat adaptive, maka ada pilihan aturan kendali lain yang lebih baik dibandingkan PID.
Quadrotor merupakan sebuah sistem yang underactuated, yang mana jumlah actuator lebih sedikit dibandingkan derajat kebebasannya. Robot terbang tanpa awak ini hanya memiliki empat rotor di setiap ujung lengannya sebagai actuator, namun harus bekerja pada enam derajat kebebasan, tiga sudut Euler dan tiga sumbu. Pada quadrotor terdapat tiga rotasi sumbu yang harus diperhatikan yakni terhadap sumbu x, y, dan z. Rotasi pada setiap sumbu dapat diberikan kendali PID sendiri-sendiri. Artinya untuk masing-masing nilai sudut Euler, roll, pitch, dan yaw memiliki nilai PID yang berbeda. Secara umum mengubah nilai PID pada quadrotor akan membuat kinerjanya berubah.
P Controller
Kendali P dapat berdiri sendiri tanpa dua kendali lainnya. Kendali P menunjukkan seberapa sensitive aturan kendali quadrotor. Semakin besar nilai gain P, maka semakin besar usaha quadrotor untuk menuju keadaan yang diinginkan. Bila nilai gain P terlalu kecil maka quadrotor akan menjadi lamban, kurang responsive untuk menuju keadaan yang seharusnya. Kesimpulannya bila gain P semakin besar, maka semakin besar pula reaksi koreksi terhadap perubahan angular. Nilai gain P yang terlalu besar juga akan mengakibatkan oscillation dan over-correcting.
I Controller
Kendali I tidak dapat berdiri sendiri, setidaknya harus dengan kendali P. Kendali I merupakan penjumlahan error terhadap waktu. Dengan menambahkan kendali I, maka semakin cepat rise time dan gerakan quadrotor menjadi lebih smooth. Nilai gain I mempengaruhi presisi dari posisi angular. Dalam prakteknya nilai gain I berguna saat keadaan dengan banyak angin. Bila nilai gain I terlalu kecil, maka akan mengakibatkan quadrotor mudah terbawa angin. Tetapi bila nilai gain I terlalu besar mengakibatkan reaksi quadrotor menjadi pelan dan mengurangi efek nilai gain P. Namun, bila terlalu besar nilai gain I justru akan menimbulkan wind up effect dan sistem menjadi tidak stabil dikarenakan robot terbang ini mengalami oscillation dengan frekuensi yang rendah.
D Controller
Kendali D tidak dapat berdiri sendiri, setidaknya harus dengan kendali P. Kendali D merupakan selisih error saat ini dengan error sebelumnya. Nilai gain D berfungsi selayaknya dampener mengurangi efek over-correcting dan overshoot karena nilai gain P yang terlalu besar. Nilai gain P yang terlalu besar akan mengakibatkan getaran pada quadrotor, dengan memberikan nilai gain D yang tepat efek getaran tersebut dapat dihilangkan. Selain itu nilai gain D juga membuat quadrotor lebih cepat mencapai attitude yang diinginkan.
Penentuan nilai gain PID juga dipengaruhi fungsi yang hendak dijalankan quadrotor tersebut, apakah untuk aerobatic atau mengincar gerakan yang smooth.
Penerbangan aerobatic.
- Nilai gain P yang agak tinggi.
- Nilai gain I yang rendah.
- Nilai gain D yang tinggi.
Gerakan smooth.
- Nilai gain P yang rendah.
- Nilai gain I yang agak tinggi.
- Nilai gain D yang rendah.