Komparasi Sistem Kontrol Satelit (ADCS) dengan Metode Kontrol PID dan Sliding-PID NUR IMROATUL UST ( )

Transkripsi

1 Komparasi Sistem Kontrol Satelit (ADCS) dengan Metode Kontrol PID dan Sliding-PID NUR IMROATUL UST ( )

2 Latar Belakang Indonesia memiliki bentangan wilayah yang luas. Satelit tersusun atas beberapa sub-sistem. ADCS merupakan salah satu sub-sistem satelit.

3 Perumusan Masalah Bagaimana merancang suatu sistem kendali yang dapat digunakan untuk mengatur satelit ketika bergerak mengelilingi bumi. Sistem kendali yang digunakan adalah PID controller dan Sliding-PID (SPID).

4 Batasan Masalah 1. Batasan gerakan satelit. 2. Eksentrisitas orbit. 3. Jenis satelit yang dijadikan acuan. 4. Level orbit satelit. 5. Satelit dianggap rigid body. 6. Parameter perancangan : Massa Ixx Iyy Izz ω,865 kg,14 kg.m 2,14 kg.m 2,89 kg.m 2,16 rad/s 7. Sub-sistem selain ADCS bekerja dengan baik. 8. Gangguan yang berasal dari luar diabaikan.

5 Tujuan Penelitian Merancang sistem kendali PID dan SPID guna menjaga posisi satelit agar pada saat bergerak mengelilingi bumi tetap pada posisi stabil. Membandingkan respon yang dihasilkan antara PID controller dengan Sliding-PID controller.

6 Definisi Satelit Satelit adalah benda yang mengorbit benda lain dengan periode revolusi dan rotasi tertentu. Klasifikasi berdasarkan Jenis Orbit Orbit Rendah Orbit Menengah Orbit Geostasioner Orbit Geosinkron Orbit Tinggi Ketinggian Jarak di atas permukaan bumi 3 15 km km Sekitar 3579 km Sekitar 36 km Di atas 36 km Jenis Mini satelit Mikro satelit Nano satelit Piko satelit Molekular satelit Ukuran Massa 1 5 kg 1 1 kg 1 1 kg,1 1 kg,1 1 gram

7 Definisi Satelit Sistem satelit secara keseluruhan (sumber:

8 Attitude Determination and Control System (ADCS) merupakan salah satu sub-sistem pada satelit yang bertugas untuk mengontrol orientasi satelit selama mengelilingi bumi. Gambar Definisi titik kontrol (sumber: G. Mosier - NASA GSFC)

9 Blok diagram ADCS Ɵ desired attitude + - Ɵ error signal K gain Spacecraft Control Actuator Ɵ a actual pointing direction Attitude measurement (sumber : Oliver L de Weck Attitude Determination and Control)

10 Sistem Koordinat Gambar Koordinat roll, pitch, dan yaw. (Sumber : James R. Wertz Spacecraft Attitude Determination and Control)

11 Penelitian Terdahulu Nevin Morris Santana 1 Memodelkan persamaan gerak dinamis satelit 1 Memodelkan persamaan gerak dinamis satelit Multi- Mission Platform (Brasil) 2 Simulasi Matlab Simulink 2 Linearisasi model satelit untuk penerapan pendekatan kontrol linier 3 Metode LQR (Linear Quadratic Regulator) 3 Metode LQG (Linear Quadratic Gaussian)

12 Sistem Kendali PID Sistem Kendali Sliding-PID

13 Start Studi literatur Problem formulation Modelling PID/SPID PID SPID Tidak Respon sesuai target? Ya Analisa hasil simulasi dengan membandingkan antara sistem yang menggunakan kendali PID, dan kendali SPID Mengambil kesimpulan dari hasil simulasi dan analisa Selesai

14 Pemodelan ADCS dengan Simulink TUGAS AKHIR\BAB III.docx Massa Ixx Iyy Izz ω,865 kg,14 kg.m 2,14 kg.m 2,89 kg.m 2,16 rad/s

15 Perancangan sistem open-loop

16 Hasil Simulasi Open-Loop Posisi Sudut Kecepatan Sudut Sudut (derajat) 16 x Sudut x Sudut y Sudut z Kecepatan sudut (rad/s) Kecepatan sudut x Kecepatan sudut y Kecepatan sudut z Waktu (sekon) Waktu (sekon) Percepatan Sudut Percepatan sudut (rad/s2) Sudut x Sudut y Sudut z Waktu (sekon)

17 Analisa Kestabilan dengan Menggunakan Root Locus Sudut x Sudut y 8 x 1-4 Root Locus 4 x 1-4 Root Locus Imaginary Axis -2 Imaginary Axis Real Axis x 1-3 Sudut z Real Axis x x 1-4 Root Locus Imaginary Axis TIDAK STABIL POLE TERLETAK DI SEBELAH KANAN REAL AXIS Real Axis x 1-3

18 Analisa Kestabilan dengan Menggunakan Bode plot Sudut x Sudut y 16 Bode Diagram 18 Bode Diagram Magnitude (db) 12 1 Magnitude (db) Phase (deg) Frequency (rad/sec) Sudut z Phase (deg) Frequency (rad/sec) 8 Bode Diagram 6 Magnitude (db) Phase (deg) Frequency (rad/sec)

19 Analisa Kestabilan dengan Menggunakan Nyquist Sudut x Sudut y 1.5 x 17 Nyquist Diagram 2 x 1-7 Nyquist Diagram Imaginary Axis -.5 Imaginary Axis Real Axis x Real Axis x 1 8 Sudut z 4 Nyquist Diagram 3 Imaginary Axis Tidak STABIL KURVA MELINGKUPI TITIK (-1,j) Real Axis

20 Perancangan sistem closed-loop Dengan Menggunakan Kendali PID

21 Perancangan sistem closed-loop Dengan Menggunakan Kendali Sliding-PID

22 Hasil Simulasi dengan menggunakan PID controller Posisi sudut x Kecepatan sudut x Sudut (derajat) Sudut x Sudut y Sudut z Kecepatan sudut (rad/s) Sudut x Sudut y Sudut z Waktu (sekon) Percepatan Sudut (rad/s2) x 1 4 Percepatan sudut x Waktu (sekon) Sudut x Sudut y Sudut z Waktu (sekon)

23 Hasil Simulasi Perbandingan SPID vs PID Sliding-PID PID Sudut x (derajat) Waktu (sekon) Karakteristik respon posisi sudut x Karakteristik Respon PID SPID Rise time,16 s,25 s Settling time,48 s,12 s Steady state error,26 %,22 % Maximum overshoot,27 derajat -

24 Hasil Simulasi Perbandingan SPID vs PID Sliding-PID PID 4 Sliding-PID PID 9 3 Sudut y (derajat) 6 3 Sudut z (derajat) Waktu (sekon) Karakteristik respon posisi sudut y Karakteristik Respon PID SPID Rise time,16 s,25 s Settling time,43 s,14 s Steady state error,55 %,53 % Maximum overshoot,14 derajat Waktu (sekon) Karakteristik respon posisi sudut z Karakteristik Respon PID SPID Rise time,18 s,26 s Settling time,39 s,117 s Steady state error,19 %,13 % Maximum overshoot,6 derajat,7 derajat

25 Kesimpulan 1. Penggunaan kendali Sliding-PID menghasilkan respon yang lebih baik dibandingkan PID. 2. Untuk menstabilkan sistem satelit, dibutuhkan waktu 1,3 detik untuk PID controller dan,362 detik untuk Sliding-PID. 3. Kendali Sliding-PID mampu mengurangi steady state error yang terjadi pada kendali PID. Jenis Controller Sudut x Sudut y Sudut z PID,26 %,55%,19% Sliding-PID,22%,53%,13%

26 TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA SARAN DAN KRITIK DIHARAPKAN UNTUK PENYEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI Wassalamu alaikum Wr. Wb.

27 Blok Diagram Sliding-PID

28 Hasil Simulasi Perbandingan SPID vs PID Kecepatan sudut Percepatan sudut Sudut y (derajat) Sliding-PID PID Kecepatan sudut y (rad/s) Sliding-PID PID Waktu (sekon) Waktu (sekon) Sudut z (derajat) Sliding-PID PID Kecepatan Sudut z (rad/s) Sliding-PID PID Waktu (sekon) Waktu (sekon)

29 Pembuatan Root locus 1. Masukkan transfer function ke dalam command di bawah ini : 3. Hasil Running 8 x 1-4 Root Locus 6 4 Imaginary Axis Real Axis x Running Program Running program

30 Pembuatan Bode Plot 1. Masukkan transfer function ke dalam command di bawah ini : 3. Hasil Running 16 Bode Diagram 14 Magnitude (db) Phase (deg) Frequency (rad/sec) 2. Running Program Running program

31 Pembuatan Nyquist 1. Masukkan transfer function ke dalam command di bawah ini : 3. Hasil Running 1.5 x 17 Nyquist Diagram 1.5 Imaginary Axis Real Axis x Running Program Running program