DESAIN DAN ANALISA GETARAN STRUKTUR REACTION WHEEL PADA SATELIT PIKO TIPE CUBESAT : YONGKI HENDRANATA NRP :

Transkripsi

1 DESAIN DAN ANALISA GETARAN STRUKTUR REACTION WHEEL PADA SATELIT PIKO TIPE CUBESAT NAMA : YONGKI HENDRANATA NRP :

2 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Satelit sebagai tolak ukur kemajuan teknologi bangsa Satelit dapat menjadi objek riset da penelitian Dengan berkembangnya satelit maka teknologi lain juga berkembang

3 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Satelit harus memiliki komponen yang dapat memberi sikap orientasi pada satelit Komponen tersebut berupa aktuator yang disebut Reaction Wheel

4 PENDAHULUAN RUMUSAN MASALAH Bagaimana merancang reaction wheel dengan analisa getaran Bagaimana merancang sistem kendali pada Reaction wheel dengan analisa respon dari desain tersebut

5 PENDAHULUAN TUJUAN Merancang reaction wheel dengan analisa getaran yaitu pengaruhnya pada frekuensi natural Merancang sistem kendali pada Reaction wheel dengan analisa respon dari desain tersebut

6 PENDAHULUAN BATASAN MASALAH 1. Satelit yang digunakan adalah jenis geometri Cubesat ukuran 1U 2. Sebatas melakukan perancangan Reaction wheel yang lebih dititikberatkan sebagai actuator dari ADCS (tidak membahas ADCS keseluruhan) 3. Terdapat 3 RW dengan geometri dan prinsip kerja yang sama 4. Menggunakan BLDC smotor ebagai motor driver Reaction Wheel 5. Menggunakan Magnetorquer sebagai komponen nutation damper (satellite s tumbling deccelerator) 6. Tumbling (orientationless) kecepatan angular sebesar 0, rad/s[8] 7. Asumsi yang diabaikan: gangguan radiasi tidak ada, aerodinamik, radiasi matahari diabaikan 8. Analisa struktur dan getaran reaction wheel akan dilakukan dengan Software ANSYS Analisa dan desain dari sistem kontrol reaction wheel menggunakan software MATLAB 2009

7 TINJAUAN PUSTAKA

8 TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI REACTION WHEEL Pengertian : semacam flywheel yang digunakan untuk kendali sikap orientasi dari satelit tanpa menggunakan roket atau komponen pendorong (wikipedia)

9 TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI Persamaan kekekalan momentum angular Perancangan geometri Reaction Wheel r disk h ring h disk r rw

10 DASAR TEORI TINJAUAN PUSTAKA

11 TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI Respon Loop Tertutup Rise Time Overshoot Settling Time Steady State error Proporsional (K P ) Menurun Meningkat Perubahan kecil Menurun Integral (K I ) Derivatif (K D ) Menurun Meningkat Meningkat Hilang Perubahan kecil Menurun Menurun Perubahan kecil

12 METODOLOGI Perancangan dimensi Reaction Wheel Perancangan Sistem Kendali Simulasi Simulink KESIMPULAN Analisa hasil simulasi Simulasi getaran di ANSYS

13 METODOLOGI Perancangan dimensi Reaction Wheel r disk h ring h disk r rw

14 METODOLOGI Perancangan Sistem Kendali Untuk mengontrol voltase maka digunakan pulse width Modulator dengan duty cycle yang didapat dari perubahan sudut angular satelit sedangkan untuk memperbaiki Respon maka digunakan kendali PI Input - KENDALI PI AKTUATOR GERAK SATELIT Output

15 METODOLOGI Simulasi Simulink PEMODELAN ALAT DAN SISTEM KENDALI

16 METODOLOGI Simulasi getaran di ANSYS Meshing Boundary Condition Calculation Modeling

17 METODOLOGI Simulasi getaran di ANSYS Intepretasi Hasil Kalkulasi Penentuan jumlah moda yang dicari

18 DAFTAR PUSTAKA [1] Arjomandi, Dr. Maziar & Mr. Brad Gibson, Design, 2010, Build and Launch of a Small Satellite Based on CubeSat Standards, Australia, Adelaide University [2] Aydinlioglu, Ali. 2006, Production of Electromagnetic Coils for Attitude Control of a Pico Satellite, Aachen: University of Applied Sciences [3] Daryanto, Dr. Bambang, Diktat Metode Elemen Hingga, Fakultas Teknologi Industri, Surabaya [4] Datadog System, Pulse Width Modulation (PWM) Tutorial, 2005 [5] Dekens, E.H., G.F. Brouwer, J. Bouwmeester, J.M. Kuiper, 2010, Development of a Nano-Satelilite Reaction Wheel System with Commercial Off-The Shelf Motors, Noordwijk, The Netherland, Faculty of Aerospace Engineering, Chair of Space System Engineering. [6] Derman, Hakki O, 1999, 3-Axis Attitude Control of a Geostationary Satellite, Middle East Technical University [7] Faulhaber : Brushless DC Motors Specification [8] Holmes, Eric B., 2004, Attitude Controls Team Final Report, Journal of Space Systems Design (2004), [9] Oland, Espen & Rune Schlanbusch, Reaction Wheel Design for CubeSats, Narvik: Department of Scientific Computing, Electrical Engineering and Space Technology Narvik University College [10] Paz, Robert A.,2001, The Design of PID Controller, Klipsch School of Electrical and Computer Engineering [11] Prabowo, Gunawan S, Hasan Mayditia, Arbal Yusuf,2010, Analisa Desain Wheel Drive Electronic (WDE)-LAPAN untuk Pengembangan Satelite LAPAN-A2, Bogor, Pustekelegen- LAPAN [12] Reaction Wheel Design (LW,WF), Departement of Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology [13] Slamet, Widodo, 2004, Uji Getar untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Roket Peluncur PSLV, Pasca Sarjana Bidang Ilmu Teknik Mesin, Universitas Indonesia. [14] SSBV Space & Ground System: Cubesat Magnetorquer Rod [15] Triharjanto, Robertus Heru, Wahyudi Hasbi, Ayom Widipaminto, Mohamad Mukhayadi, 2005, Draft of LAPAN- TUBSAT Technical Documentation Microsatellite For Surveillance, Technical University of Berlin [16] Zhang, Wenbo and Wei Zhan, 2008, Sensitivity Analysis of Motor PWM Control, San Fransisco,Proceeding of the World Congress on Engineering and Computer Science

19

20 PERANCANGAN WHEEL Batasan massa wheel : 50 g Batasan dimensi wheel : r ring 20 mm, r disk 10 mm, h ring 10 mm, h disk 2 mm Didapatkan dimensi wheel r ring = 20 mm, r disk = 16,3 mm, h ring = 10 mm, dan h disk = 2 mm Momen inersia yang dimiliki oleh wheel dan momen inersia rotor adalah sebagai berikut: dan

21 BLOK DIAGRAM PADA SIMULINK

22 BLOK DIAGRAM PADA SIMULINK

23 BLOK DIAGRAM PADA SIMULINK

24 SIMULASI OPEN LOOP Grafik penggunaan tegangan (V) pada Reaction Wheel

25 SIMULASI OPEN LOOP Grafik kecepatan angular satelit

26 SIMULASI OPEN LOOP Grafik sudut angular satelit

27 SIMULASI CLOSED LOOP Grafik penggunaan tegangan (V) pada Reaction Wheel

28 SIMULASI OPEN LOOP Grafik kecepatan angular satelit

29 SIMULASI OPEN LOOP Grafik sudut angular satelit

30 SIMULASI CLOSED LOOP DENGAN KENDALI PI Grafik penggunaan tegangan (V) pada Reaction Wheel

31 SIMULASI CLOSED LOOP DENGAN KENDALI PI Grafik kecepatan angular satelit

32 SIMULASI CLOSED LOOP DENGAN KENDALI PI Grafik sudut angular satelit

33 KOMPARASI SIMULASI CLOSED LOOP DENGAN KENDALI PI grafik komparasi sudut angular satelit pada closed loop PI dan non PI

34 KOMPARASI SIMULASI CLOSED LOOP DENGAN KENDALI PI komparasi kecepatan angular satelit closed loop non PI dan PI

35 ANALISA GETARAN

36 ANALISA GETARAN

37 ANALISA STRUKTUR STATIS

38 ANALISA STRUKTUR STATIS

39 FREKUENSI NATURAL DAN MODE SHAPE

40 PARTICIPATION FACTOR