BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS

Transkripsi

1 BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS Pada bab ini akan ditampilkan dan penjelasannya mengenai pengujian sistem dan dokumuentasi data-data percobaan yang telah direalisasikan sesuai dengan spesifikasi yang telah disetujui pada surat tugas. 4.. Pengujian Push Recovery Pengujian sistem dilakukan dengan cara memberi gangguan gaya dari luar terhadap sistem kestabilan robot untuk melihat seberapa kuat sistem dapat menyeimbangkan postur robot terhadap gangguan gaya berupa dari luar. Pada pengujian ini gangguan gaya dari luar didapat dari sebuah pendulum yang simpangannya telah ditentukan oleh penulis. Berikut adalah parameter-parameter PID pada PID kaki yang digunakan dalam pengujian : = 6, =, = 4, PID tangan = 2, =, =. Parameter ini didapat dari hasil percobaan dengan nilai yang paling baik untuk kestabilan sistem. Massa pendulum yang dipakai dalam pengujian adalah,75 Kg dengan panjang tali pendulum,5 Meter. set point dalam perhitungan PID dibagi menjadi 2 yaitu set point untuk accelerometer pada PID tangan dan lengan untuk arah rotasi pitch adalah -9, nilai set point untuk accelerometer arah rotasi roll adalah. Gambar 4.. Pengujian push recovery menggunakan pendulum. 2

2 Tabel 4.. Pengujian push recovery pada bagian depan robot (simpangan pendulum 5 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Tidak Jatuh Tidak Jatuh 2 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 3 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 4 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 5 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 6 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 7 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 8 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 9 Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tabel 4.2. Pengujian push recovery pada bagian belakang robot (simpangan pendulum 5 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Tidak Jatuh Tidak Jatuh 2 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 3 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 4 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 5 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 6 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 7 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 8 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 9 Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Terlihat pada Tabel 4. dan Tabel 4.2 robot masih dapat menahan dorongan dari luar pada bagian depan dan bagian belakang robot saat sistem kestabilan diaktifkan maupun dimatikan. 2

3 Tabel 4.3. Pengujian push recovery pada bagian depan robot (simpangan pendulum 3 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Tidak Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Jatuh Tidak Jatuh 4 Jatuh Tidak Jatuh 5 Jatuh Tidak Jatuh 6 Jatuh Tidak Jatuh 7 Jatuh Tidak Jatuh 8 Jatuh Tidak Jatuh 9 Jatuh Tidak Jatuh Jatuh Tidak Jatuh Tabel 4.4. Pengujian push recovery pada bagian belakang robot (simpangan pendulum 3 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Tidak Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Jatuh Tidak Jatuh 4 Jatuh Tidak Jatuh 5 Jatuh Tidak Jatuh 6 Jatuh Tidak Jatuh 7 Jatuh Tidak Jatuh 8 Jatuh Tidak Jatuh 9 Jatuh Tidak Jatuh Jatuh Tidak Jatuh Pada Tabel 4.3 terlihat robot tidak dapat menjaga keseimbangan robot saat dorongan dari luar yang diberikan pada bagian depan robot sehingga terjatuh dengan kondisi sistem kestabilan dimantikan. Sedangkan pada Tabel 4.4 robot masih dapat 22

4 menjaga keseimbangan robot saat dorongan dari luar diberikan pada bagian belakang robot saat sistem kestabilan dihidupkan maupun saat dimatikan. Tabel 4.5. Pengujian push recovery pada bagian depan robot (simpangan pendulum 45 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Jatuh Tidak Jatuh 4 Jatuh Jatuh 5 Jatuh Jatuh 6 Jatuh Jatuh 7 Jatuh Jatuh 8 Jatuh Jatuh 9 Jatuh Jatuh Jatuh Jatuh Tabel 4.6. Pengujian push recovery pada bagian belakang robot (simpangan pendulum 45 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Tidak Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Jatuh Tidak Jatuh 4 Jatuh Tidak Jatuh 5 Jatuh Tidak Jatuh 6 Jatuh Tidak Jatuh 7 Jatuh Tidak Jatuh 8 Jatuh Tidak Jatuh 9 Jatuh Tidak Jatuh Jatuh Tidak Jatuh 23

5 Pada Tabel 4.5 saat sistem kestabilan dimatikan, robot sudah tidak dapat menjaga saat dorongan gaya dari luar yang dihasilkan pendulum dengan simpangan sebesar 45 yang diberikan pada bagian depan robot sehingga robot sehingga terjatuh. Saat sistem kestabilan robot dihidupkan robot sudah tidak bisa menjaga keseimbangan tingkat keberhasilan robot tidak terjatuh saat sistem kestabilan robot dihidupkan hanya sebesar 2%. Pada Tabel 4.6 saat dorongan gaya dari pendulum dengan simpangan 45 diberikan pada bagian belakang robot, pada saat sistem kestabilan dimatikan robot tidak dapat menjaga keseimbangan robot sehingga terjatuh, dan pada saat sistem kestabilan robot dihidupkan robot masih bisa menjaga keseimbangan robot sehingga robot masih bisa berdiri dan tidak terjatuh. Tabel 4.7. Pengujian push recovery pada bagian depan robot (simpangan pendulum 6 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Jatuh 2 Jatuh Jatuh 3 Jatuh Jatuh 4 Jatuh Jatuh 5 Jatuh Jatuh 6 Jatuh Jatuh 7 Jatuh Jatuh 8 Jatuh Jatuh 9 Jatuh Jatuh Jatuh Jatuh 24

6 Tabel 4.8. Pengujian push recovery pada bagian belakang robot (simpangan pendulum 6 ). Percobaan Balancing OFF Balancing ON Jatuh Jatuh 2 Jatuh Jatuh 3 Jatuh Jatuh 4 Jatuh Jatuh 5 Jatuh Jatuh 6 Jatuh Jatuh 7 Jatuh Jatuh 8 Jatuh Jatuh 9 Jatuh Jatuh Jatuh Jatuh Pada Tabel 4.7 robot sudah tidak dapat menjaga keseimbangan robot saat diberi dorongan gaya dengan pendulum yang meliliki simpangan 6 pada bagian depan saat sistem kestabilan dihidupkan maupun dimatikan. Pada Tabel 4.8 terlihat robot sudah tidak dapat menjaga keseimbangan robot saat diberi gangguan dorongan gaya dari pendulum dengan simpangan 6. 25

7 4.2. Pengujian Sistem Kestabilan Robot pada Gerakan Maju Menggunakan Strategi Panggul Pengujian kestabilan dilakukan dengan cara menjalankan robot pada lapangan yang terbuat dari rumput buatan sejauh 2 meter. Berikut adalah parameter-parameter digunakan dalam pengujian. PID pada kaki = 6, =, = 4, PID tangan =, =, =. Tabel 4.9. Percobaan pada gerakan maju. Percobaan Balancing OFF Balancing ON Tidak Jatuh Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 4 Jatuh Tidak Jatuh 5 Jatuh Tidak Jatuh 6 Jatuh Tidak Jatuh 7 Jatuh Tidak Jatuh 8 Jatuh Tidak Jatuh 9 Jatuh Tidak Jatuh Jatuh Tidak Jatuh Tingkat keberhasilan saat sistem kestabilan robot dihidupkan saat pengujian menurut Tabel % = 9% Tingkat keberhasilan saat sistem kestabilan robot dimatikan saat pengujian menurut Tabel % = 2% 26

8 4.3. Pengujian Sistem Kestabilan Robot pada Pergantian Gerakan Menggunakan Strategi Panggul Pengujian kestabilan dilakukan dengan cara menjalankan robot pada lapangan yang terbuat dari rumput buatan sejauh 2 meter dengan pergantian pergerakan dengan gerakan diam kemudian jalan di tempat, kemudian jalan maju, kemudian jalan di tempat, lalu jalan maju, dan yang terakhir dilanjutkan dengan gerakan berhenti. Berikut adalah parameter-parameter PID yang digunakan dalam pengujian. PID pada kaki = 6, =, = 4, PID tangan =, =, =. Tabel 4.. Pengujian pergantian gerakan. Percobaa Balancing OFF Balancing ON Jatuh Tidak Jatuh 2 Jatuh Jatuh 3 Jatuh Jatuh 4 Jatuh Tidak Jatuh 5 Jatuh Tidak Jatuh 6 Jatuh Tidak Jatuh 7 Jatuh Tidak Jatuh 8 Jatuh Tidak Jatuh 9 Jatuh Tidak Jatuh Jatuh Tidak Jatuh Tingkat keberhasilan saat sistem kestabilan robot dihidupkan saat pengujian menurut Tabel % = 8% Tingkat keberhasilan saat sistem kestabilan robot dimatikan saat pengujian menurut Tabel 4.. % = % 27

9 8 6 Rad/Sec Gyro Balancing ON Gyro Balancing OFF Set Point -4 Gambar 4.2. Grafik data gyroscope pada pengujian berjalan maju dengan pergantian gerakan Derajat Pitch Balancing ON Pitch Balancing OFF set point -4 Gambar 4.3. Grafik data accelerometer pada pengujian berjalan maju dengan pergantian gerakan. Pada Gambar 4. dan 4.2, sumbu tegak adalah nilai kemiringan θ dan sumbu mendatar adalah sampel pengambilan data, dengan waktu kali sampel berkisar ms. Saat sistem kestabilan robot dihidupkan terlihat robot dapat menjaga agar tetap seimbang dan stabil saat berjalan. Terlihat kemiringan CoM yang diperlihatkan oleh grafik dengan garis warna biru, sedangkan saat sistem kestabilan robot dimatikan robot 28

10 terlihat tidak dapat menjaga robot tetap seimbang sehingga robot berjalan dengan tidak stabil dan akhirnya terjatuh Pengujian Variasi Nilai Komponen PID pada Gerakan Berjalan Maju. Pada pengujian ini akan digunakan data dari sensor accelerometer pitch untuk melihat pengaruh yang diakibatkan perubahan nilai pada setiap konstanta PID terhadap sistem pada robot. Set Point pada sistem bernilai Kp= Kd= Kp= Kd= -8 Gambar 4.4. Tuning =, = Kp=3 Kd= Kp=3 Kd= Gambar 4.5. Tuning = 3, =. 29

11 6 Kp=3 Kd= Kp=3 Kd=6-8 Gambar 4.6. Tuning = 3, = 6. 4 Kp=3 Kd= Kp=3 Kd= -8 Gambar 4.7. Tuning = 3, =. 3

12 Kp=3 Kd= Kp=3 Kd=4-3 Gambar 4.8. Tuning = 3, = 4. 4 Kp=3 Kd= Kp=3 Kd=2-8 Gambar 4.9. Tuning = 3, = 2. 3

13 Kp=6 Kd= Kp=6 Kd= -3 Gambar 4.. Tuning = 6, =. Kp=6 Kd= Kp=6 Kd=6-35 Gambar 4.. Tuning = 6, = 6. 32

14 Kp=6 Kd= Kp=6 Kd= -35 Gambar 4.2. Tuning = 6, =. Kp=6 Kd= Kp=6 Kd=4-3 Gambar 4.3. Tuning = 6, = 4. 33

15 Kp=6 Kd= Kp=6 Kd=2-3 Gambar 4.4. Tuning = 6, = 2. Kp= Kd= Kp= Kd= -35 Gambar 4.5. Tuning =, =. 34

16 Kp= Kd= Kp= Kd=6 Gambar 4.6. Tuning =, = Kp= Kd= Kp= Kd= Gambar 4.7. Tuning =, =. 35

17 Kp= Kd= Kp= Kd=4-35 Gambar 4.8. Tuning =, = Kp= Kd= Kp= Kd=2 Gambar 4.9. Tuning =, = 2. Terlihat pada Gambar 4.4 hingga Gambar 4.9, sistem kestabilan robot saat berjalan sangat bergantung dari nilai komponen PID, dalam realisasi hanya penggunakan PD kontroler saja. Jika nilai terlalu kecil robot robot akan terjatuh karena respon sistem terlalu lama, sedangkan jika nilai terlalu besar maka respon sistem akan terlalu cepat sehingga membuat robot menjadi berosilasi berlebihan sehingga membuat robot menjadi tidak stabil. 36

18 Pada nilai yang terlalu kecil sistem menjadi tidak memiliki peredam nilai error yang cukup untuk mengimbangi nilai yang besar sehingga robot terus berosilasi, sedangkan jika nilai yang terlalu besar sistem menjadi lambat dalam menangani error. Dalam percobaan proses tuning nilai untuk setiap nilai konstanta pada PD kontroler pada skripsi ini dilakukan secara manual dengan cara menaikan nilai penguatan terlebih dahulu hingga mendapat penguatan atau respon sistem yang cukup kuat menghadapi error, jika dengan nilai yang telah kita pilih robot masih bergetar dalam arti robot terus berosilasi maka nilai dinaikan hingga osilasi robot dapat teredam. Dari pengujian di atas maka didapatkan nilai komponen PID dengan nilai = 6, = 4 di mana nilai ini dirasa paling stabil untuk robot oleh penulis. 37

19 4.5. Pengujian Kestabilan Robot Menggunakan Lengan Pada pengujian ini dilakukan dengan cara menjalankan robot berjalan maju dengan pergantian gerakan. Berikut adalah parameter-parameter PID pada PID kaki yang digunakan dalam pengujian. = 6, =, = 4, PID tangan = 2, =, =. Parameter ini didapat dari hasil percobaan dengan nilai yang paling baik untuk kestabilan sistem. Tabel 4.. Pengujian kestabilan menggunakan lengan Percobaa PID Lengan OFF PID Lengan ON Tidak Jatuh Tidak Jatuh 2 Jatuh Tidak Jatuh 3 Jatuh Tidak Jatuh 4 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 5 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 6 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 7 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 8 Tidak Jatuh Tidak Jatuh 9 Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Tidak Jatuh Pada Tabel 4. terlihat bahwa kestabilan menggunakan lengan dapat menambah tingkat keberhasilan robot menjadi % dibanding jika kestabilan robot hanya menggunakan kaki. 38