TKC306 - Robotika. Eko Didik Widianto. Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Transkripsi

1 TKC306 - ika Eko Didik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro Review Kuliah Prinsip dasar dan mekanisme kontrol robot Implementasi kendali ke dalam rangkaian berbasis mikroprosesor Low-level dan High-level Control pada robot Teknik kontrol On/Off Kontrol posisi, kecepatan dan akselerasi Teknik Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D) dan Kombinasi Ketiganya

2 Kompetensi Dasar 1. [C2] Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip dasar mekanisme kendali dalam robotika 2. [C3] Mahasiswa dapat menggunakan teknik kontrol On/Off secara input dan output untuk kendali robot 3. [C3] Mahasiswa dapat menggunakan teknik kendali proporsional (P), kendali Integral (I), kendali Derivatif (D) dan kendali PID untuk kendali robot Acknowledgement: 1. Christopher Batten, Maslab IAP ics Course, 2005 Slide, gambar 2. Endra Pitowarno, Worshop ika 2006, PENS-ITS Slide, gambar Bahasan Pengendalian Pengendalian

3 Bahasan Pengendalian Pengendalian Membuat sistem kontrol untuk robot beroda merupakan suatu tantangan beroda melibatkan komponen yang saling berinteraksi Sistem kontrol harus mengintegrasikan komponen tersebut sehingga robot dapat mencapai tujuan yang diinginkan Line tracing, wall following, object avoidance, object searching Speed, load

4 Perilaku Dasar dari sistem kontrol adalah perilaku Perilaku harus didefinisikan dengan baik Tiap perilaku harus dapat diuji secara independen Sasaran Kontrol Sasaran utama adalah untuk menyusun perilaku-perilaku sehingga tujuan yang diinginkan dapat tercapai

5 Sensor Bahasan Pengendalian Pengendalian

6 Sistem kontrol high-level Memprogram perilaku untuk mencapai tujuan yang diinginkan Contoh: Pendekatan Finite State Machine Sistem kontrol low-level Memprogram hardware untuk melakukan perilaku yang diinginkan Contoh: Kontroler untuk posisi, kecepatan robot Kontrol High-Level dan Sensor internal: posisi, kecepatan, percepatan Sensor eksternal: taktil, proximity, jarak, vision, detektor api, kompas digital

7 Kontrol Posisi Kontrol Posisi dengan PID

8 Kontrol Posisi dan Kecepatan Untuk kontrol pengendalian robot Contoh problem: Bagaimana robot dapat mengatur motor sesuai arah gerak yang diinginkan? ON/OFF PID (Proporsional-Integral-Derivatif) Untuk kontrol kecepatan motor Contoh problem: Bagaimana robot dapat diset kecepatannya? PID (Proporsional-Integral-Derivatif) Pengendalian Pengendalian

9 Bahasan Pengendalian Pengendalian Pengendalian Pengendalian Kontrol ON/OFF Kontrol paling dasar dalam robotik Disebut juga bang-bang control Input sensor dan sinyal keluaran aktuator hanya dinyatakan dalam dua keadaan, yaitu ON (logika 1) atau OFF (logika 0) Pemasangan posisi sensor, aktuator dan struktur mekanik robot sangat berperan dalam kestabilan gerak Pengendalian Pengendalian

10 Prinsip Kontrol ON/OFF Pengendalian Pengendalian Sensor dan Aktuator dalam Kontrol ON/OFF 2 Buah Sensor: proximity TX-RX Memberikan nilai 1 jika berada di garis, dan bernilai 0 jika berada di luar jalur Sinyal keluaran sensor: PB0 dan PB1 1 sensor sentuh di PB7 Aktuator menggunakan 2 buah motor DC yang dikemudikan secara ON/OFF Sinyal masukan kontrol motor: PA0 dan PA1 Pengendalian Pengendalian

11 Rangkaian Pengkondisi Sensor Pengendalian Pengendalian Menggunakan komparator OpAmp LM324 Resistansi sensor berubah terhadap cahaya yang diterimanya Intensitas cahaya besar, resistansi berkurang dan V+ akan naik Intensitas cahaya kecil, resistansi bertambah dan V+ akan turun Threshold diatur oleh pembagi tegangan di V- Driver Kontrol ON/OFF Pengendalian Pengendalian

12 Rangkaian ON/OFF analog?? Didefinisikan sebagai robot tanpa program (mikrokontroler) Bagaimana rangkaian robot menggunakan ATMega48? Pengendalian Pengendalian Fungsi Input-Output Kontroler Input (Referensi) Output ( Diinginkan) PB7 PB1 PB0 PA1 PA0 0 * * Pengendalian Pengendalian

13 Program Kontrol ON/OFF Algoritma: Pengendalian Pengendalian Kode: !! "#$ $ %# &% '(") * '#66 # !! "#$ $,,,,,3 2 3 * * * * Aplikasi Kontrol On-Off (Lainnya) Sistem Pemanas dengan Kendali On-Off Pengendalian Pengendalian

14 Aplikasi Kontrol On-Off (Lainnya) Tiga Posisi di Offshore Pengendalian Pengendalian Bahasan Pengendalian Pengendalian Pengendalian Pengendalian

15 Pengendalian Problem: Bagaimana membuat robot mengikuti arah lurus yang telah ditentukan Kontroler loop terbuka? Kalau ada perbedaan kecepatan motor di model steering diferensial, arah tidak lurus Pengendalian Pengendalian Pengendalian Problem: Bagaimana membuat robot mengikuti arah lurus yang telah ditentukan Kontroler PID independen di tiap motor Mengeset motor ke kecepatan yang sama, menghasilkan lintasan lurus Pengendalian Pengendalian

16 Bagaimana Agar Mengikuti Lintasan yang Diinginkan? Perlu mengcouple motor 1. Menggunakan kontroler PID low-level untuk mengeset kecepatan motor dan kontroler PID high-level untuk mengcouple motor 2. Menggunakan satu kontroler PID high-level yang menggunakan odometry atau pemrosesan gambar untuk mengestimasi error Pengendalian Pengendalian Bahasan Pengendalian Pengendalian Pengendalian Pengendalian

17 Problem: Bagaimana mengeset motor ke kecepatan yang telah diinginkan? Kontroler loop tertutup Feedback digunakan untuk mengatur tegangan yang diberikan ke motor sehingga kecepatan aktual motor sama dengan kecepatan yang diinginkan Dapat menggunakan enkoder optik untuk mengukur kecepatan aktual Pengendalian Pengendalian Response Step Tanpa Kontroler Konversi tegangan ke kecepatan Pemodelan motor dengan persamaan diferensial Rise-time lambat Offset steady-state Pengendalian Pengendalian

18 Response Kontroler Proporsional X = V des + K P (V des V act ) Pengendalian Pengendalian Tegangan error besar = Tegangan penyesuai besar Rise-time lebih cepat Overshoot Offset steady-state Response Kontroler Proporsional-Derivatif e(t) = V des V act X = V des + K P e(t) K D de(t) dt Pengendalian Pengendalian Saat menuju kecepatan yang diinginkan dengan cepat, term de(t) dt bereaksi terbalik terhadap penyesuai proporsional (memperlambat) Rise-time lebih cepat

19 Response Kontroler Proporsional-Integral Pengendalian Pengendalian e(t) = V des V act X = V des + K P e(t) K I e(t)dt Term integral menghilangkan error yang terakumulasi Menambah overshoot Response Kontroler Proporsional-Integral-Derivatif Pengendalian Pengendalian e(t) = V des V act X = V des + K P e(t) + K I e(t)dt K D de(t) dt

20 Memilih dan Tuning Kontroler Pengendalian Pengendalian Menggunakan kontroler paling sederhana yang dapat mencapai hasil yang diinginkan Tuning konstanta PID sangat tricky, terutama untuk konstanta integral