Desain Sistem Kendali Rotary Pendulum dengan Sliding-PID

Transkripsi

1 Desain Sistem Kendali Rotary Pendulum dengan Sliding-PID Oleh: Muntari ( ) Pembimbing: Hendro Nurhadi, Dipl.-Ing., Ph.D. 1 Seminar Proposal Tugas Akhir S1 Teknik Mesin 19 Juli 2013

2 Pendahuluan Tinjauan Pustaka Metodologi Penelitian Hasil dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Daftar Pustaka Slide 2

3 Pendahuluan Slide 3

4 Kontrol otomatis Gangguan dan menginginkan output tetap stabil Rotary pendulum Slide 4

5 Metode Pengkontrolan Kontrol PID Fuzzy logic controller Vivekanandan, Prabhakar, dan Prema, 2008 kurang mempunyai ketahanan yang baik terhadapparameter perturbationdanexternal disturbance linear quadratic optimal controller Sliding-PID Neural Network Sliding Mode Control Kontrol PID Slide 5

6 Sliding Mode Control PID Controller Rotary Pendulum Sliding-PID Slide 6

7 Gerakanpendulum hanya dibatasi dalam duadimensi yaitu (x,y) dan (x,α). Sedangkan secara rotary, bergerak pada dua arah derajat kebebasan yaitu(x,z) dan (x,θ). Selain itu rotary pendulum bergerak dengan batasan maksimum α sebesar 30 0 danθ tidakdibatasi. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini: Gesekan pada pendulum diabaikan. Simulasi dilakukan dengan kondisi awal pendulum berada pada posisi ekuilibriumnya. Parameter noise diabaikan. Slide 7

8 Merancangsistem kendali Sliding-PID Untuk rotary pendulum Slide 8

9 Menghasilkansuatudesainsistemkendali yang bergunauntukmengaturkestabilan sistemrotary pendulum. Mengetahuikarakteristikresponsistem pendulum padarotating armyang digerakkan olehmotor berdasarkansimulasidengan menggunakansimulinkmatlab Slide 9

10 Tinjauan Pustaka Slide 10

11 MojtabaAhmadieh Kasus Mengendalikan sistem rotary inverted pendulum Kontrol Sliding mode control Hasil Berhasilmengendalikanposisipendulumdanmotor selalu dalam keadaan setimbangnya(posisi nol) Slide 11

12 VivekanandanC Kasus Kontrol Single inverted pendulum on moving cart(sipmc) Discrete sliding mode control(dsmc) dan membandingkannyadengandiscrete linear quadratic regulator(dlqr) Hasil ResponkontrolerpadaSIPMC denganmenggunakandsmc memiliki settling time yang lebih baik daripada DLQR Slide 12

13 Ahmad Adhim Kasus Sistem pendulum ganda Kontrol Sliding Mode ControldanPID Hasil Sliding-PID menghasilkan respon yang lebih baik dibandingkan hanya dengan menggunakan kendali PID biasa Slide 13

14 α dan θ merupakan koordinat umum untuk menggambarkansystem pendulum berputar. Pendulum bergeser dengan sudut α sementara lengan berputardengansudutθ. Diasumsikan pendulum memiliki benjolan bermassa di titik B yang terletak geometris pada pusat pendulum. Slide 14

15 Bode plotmerupakansalahsatumetodeyang biasadigunakanuntukmenganalisakestabilan suatusistemterhadapmasukansinusoida. Bode plotdisebutjugadenganplot logaritmik. Bode plotditampilkandalamduaplot, yaitu: 1. magnitude(dalamdb) 2. dansudutfase(dalamderajat) Slide 15

16 Root locus adalah suatu metode yang digunakan untuk menentukan kestabilan suatu sistem dengan cara menggambarkan lokasi/letak akar-akar persamaan karakteristik dari suatu sistem closed-loop. Terdapat tiga jenis root locus yaitu: 1. Root locus plot, yaitu ketika terdapat satu parameter yang bernilai positif. Parameter ini sering disebut dengan forward gain K(0 K ) 2. Komplementary root locus plot, yaitu plot untuk parameter Kbernilai negatif (- K 0) 3. Root contours plot, yaitu ketika terdapat lebih dari satu parameter. Slide 16

17 Nyquistbiasa disebut dengan polar plot. Diagram polar suatu alih fungsi sinusoida adalah diagram besar dari G(jω) terhadap sudut fasa dari G(jω) pada koordinat polar jika ω diubah nol hingga tak terhingga (a) sistem yang stabil, (b) sistem yang tidak stabil. Slide 17

18 Mulai dikembangkan pada tahun 1950-an yang dipelopori oleh S.V. Emelyanov Memilikisifatyang insensitive terhadapvariasiparameter, external disturbance, serta kesalahan pemodelan. Misal: sistem dengan state variabel x 1 = x, x = x& 2 State space dari sistem: x & = x 1 x 2 x & = f ( x) g( x) u 2 + Makax 1 akanstabiljika: &, a > 0 x = 1 ax 1 Slide 18

19 Sistem yang akandikendalikandibawa menuju daerah stable manifold (disebut dengan fase reaching ). Setelah sistem tersebut mencapai daerah sliding surface (yaitu saats = 0),maka sistem tersebut akan meluncur menuju titik keseimbangan. Slide 19

20 Kendali yang paling banyak digunakan dalam aplikasi sistem kendali. Gabungan dari kendali Proporsional, Integral, dan Derivatif. Sistemkendaliloop tertutupyang cukupsederhana, mudah dirancang dan dioperasikan. Tidak dapat bekerja dengan baik apabila terjadi kitidakpastian dan ketidaklinieran pada sistem. Dapat dikombinasikan dengan sistem kendali lain seperti fuzzy control, adaptive control, sliding mode control, dan robust control untuk menghasilkan performa yang lebih baik. Slide 20

21 Diagram blok sistem kendali PID Persamaan kendali PID u( t) = K e t + K 1 ( ) 2 edt + K3 de dt Slide 21

22 Delay time (t d ),adalah ukuran waktu yang menyatakan faktor keterlambatan respon keluaran terhadap masukan yang diberikan. Rise time (t r ) atauwaktu naik,adalah ukuran waktu yang diukur mulai dari respon t = 0 sampai dengan respon memotong sumbu steady state untuk yang pertama kali. Peak time (t p ) atauwaktu puncak,adalah waktu yang diperlukan respon mulai dari t = 0 hingga mencapai puncak pertama overshoot. Maximum overshoot (M p ),adalah nilai relatif yang menyatakan perbandingan antara nilai responmaksimal(overshoot) yang melampaui nilai steady state dengan nilai steady state. Settling time (t s ) atau waktu tunak,adalah ukuran waktu yang menyatakan respon telah masuk ±5%, atau ±2%, atau ±0.5% dari keadaan steady state. Slide 22

23 Metodologi Penelitian Slide 23

24 Slide 24

25 Desain Model Solusi dari model non linier: Solusi Model Linier: Fungsi transfer Slide 25

26 Model nonlinier Slide 26

27 Model linier Slide 27

28 Slide 28

29 Kendali PID Slide 29

30 Sliding PID Slide 30