JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-47

dokumen-dokumen yang mirip
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-58

Proceeding Tugas Akhir-Januari

Kontrol Fuzzy Takagi-Sugeno Berbasis Sistem Servo Tipe 1 Untuk Sistem Pendulum Kereta

KONTROL TRACKING FUZZY UNTUK SISTEM PENDULUM KERETA MENGGUNAKAN PENDEKATAN LINEAR MATRIX INEQUALITIES

Kontrol Tracking Fuzzy untuk Sistem Pendulum Kereta Menggunakan Pendekatan Linear Matrix Inequalities

Kontrol Fuzzy Takagi-Sugeno Berbasis Sistem Servo Tipe 1 untuk Sistem Pendulum-Kereta

Desain Kontroler Fuzzy untuk Sistem Gantry Crane

Desain Kontrol Optimal Fuzzy Menggunakan Pendekatan PDC Modifikasi Untuk Sistem Pendulum Kereta

Stabilisasi Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua Menggunakan Kontrol Fuzzy Hybrid

Kontrol Tracking Fuzzy Menggunakan Model Following untuk Sistem Pendulum Kereta

Laboratorium Virtual untuk Swing-up dan Stabilisasi Sistem Pendulum-Kereta Menggunakan Kontrol Fuzzy

Desain Kontroler Fuzzy untuk Sistem Gantry Crane

DESAIN KONTROLER FUZZY UNTUK SISTEM GANTRY CRANE

Kontrol Tracking Fuzzy-Optimal untuk Sistem Pendulum-Kereta

Abdul Halim Dosen Pembimbing Dr. Trihastuti Agustinah, ST., MT

DESAIN KONTROL INVERTED PENDULUM DENGAN METODE KONTROL ROBUST FUZZY

DESAIN KONTROL INVERTED PENDULUM DENGAN METODE KONTROL ROBUST FUZZY

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 2, (2013) ISSN: ( Print) F-250

Perancangan Kontroler State Dependent Riccati Equation Untuk Stabilisasi Pendulum Terbalik Dua Tingkat

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

Dosen Pembimbing : Hendro Nurhadi, Dipl. Ing. Ph.D. Oleh : Bagus AR

OPTIMALISASI CRANE ANTI AYUN KONTROLER PD-LQR DENGAN ALGORITMA UPSO UNTUK MENINGKATKAN EFESIENSI PROSES BONGKAR MUAT

ABSTRAK. Inverted Pendulum, Proporsional Integral Derivative, Simulink Matlab. Kata kunci:

STABILISASI SISTEM KONTROL LINIER INVARIANT WAKTU DENGAN MENGGUNAKAN METODE ACKERMANN

IMPLEMENTASI MODEL REFERENCE ADAPTIVE SYSTEMS (MRAS) UNTUK KESTABILAN PADA ROTARY INVERTED PENDULUM

PERANCANGAN SISTEM KENDALI SLIDING-PID UNTUK PENDULUM GANDA PADA KERETA BERGERAK

DESAIN LINEAR QUADRATIC REGULATOR PADA SISTEM INVERTED PENDULUM. Muhammad Wakhid Musthofa 1

BAB II PEMODELAN MATEMATIS SISTEM INVERTED PENDULUM

Jurnal Math Educator Nusantara (JMEN) Sifat-Sifat Sistem Pendulum Terbalik Dengan Lintasan Berbentuk Lingkaran

Sifat-Sifat Sistem Pendulum Terbalik dengan Lintasan Berbentuk Lingkaran

Analisis Pengendalian Gerak Model Robot Keseimbangan Beroda Dua Menggunakan Pengendali Linear Quadratic Regulator (LQR)

HALAMAN JUDUL KONTROL KECEPATAN PADA ROBOT PENDULUM TERBALIK BERODA DUA MENGGUNAKAN KONTROLER FUZZY

Kompensasi Kesalahan Sensor Berbasis Descriptor Dengan Performa pada Winding Machine

IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY TAKAGI SUGENO UNTUK KESTABILAN ROTARY INVERTED PENDULUM

Pengaturan Kecepatan pada Simulator Parallel Hybrid Electric Vehicle Menggunakan Metode PID Linear Quadratic Regulator

PERANCANGAN KONTROLER KASKADE FUZZY UNTUK PENGATURAN TEKANAN PADA PRESSURE CONTROL TRAINER

Simulasi Peredaman Getaran Bangunan dengan Model Empat Tumpuan

Perancangan Sistem Kendali Sliding-PID untuk Pendulum Ganda pada Kereta Bergerak

KARAKTERISTIK PERSAMAAN ALJABAR RICCATI DAN PENERAPANNYA PADA MASALAH KENDALI

DESAIN SISTEM KENDALI TEMPERATUR UAP SUPERHEATER DENGAN METODE FUZZY SLIDING MODE CONTROL

BAB IV SIMULASI STABILISASI INVERTED PENDULUM DENGAN MENGGUNAKAN PENGONTROL FUZZY

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

HALAMAN JUDUL KONTROL TRACKING OPTIMAL UNTUK ROBOT PENDULUM TERBALIK BERODA DUA

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) E-13

ANALISIS KONTROL SISTEM PENDULUM TERBALIK MENGGUNAKAN REGULATOR KUADRATIK LINEAR

Kontrol PID Pada Miniatur Plant Crane

Kontrol Optimal pada Balancing Robot Menggunakan Metode Linear Quadratic Regulator

Perancangan Sistem Kontrol PID Untuk Pengendali Sumbu Azimuth Turret Pada Turret-gun Kaliber 20mm

OPTIMALISASI KONTROLER PD-LQR DENGAN ALGORITMA UPSO UNTUK MENINGKATKAN PERFORMANSI CRANE ANTI AYUN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Perancangan dan Simulasi MRAC PID Control untuk Proses Pengendalian Temperatur pada Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)

RANCANG BANGUN PENGONTROLAN ANTI SWING PADA PROTOTIPE GANTRY CRANE DENGAN METODE FUZZY LOGIC

DesainKontrolFuzzy BerbasisPerformansiH dengan Batasan Input-Output untuk Sistem Pendulum-Kereta

DESAIN SISTEM KENDALI GERAK SURGE DAN ROLL PADA SISTEM AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLE DENGAN METODE SLIDING MODE CONTROL (SMC)

PENGENDALIAN OPTIMAL PADA SISTEM STEAM DRUM BOILER MENGGUNAKAN METODE LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR) Oleh : Ika Evi Anggraeni

momen inersia Energi kinetik dalam gerak rotasi momentum sudut (L)

Perancangan Sistem Kontrol PID untuk Pengendali Sumbu Elevasi Gun pada Turretgun Kaliber 20 Milimeter

Pengaturan Kecepatan pada Motor DC Shunt Menggunakan Successive Sliding Mode Control

Oleh: Dimas Avian Maulana Dosen Pembimbing: Subchan, Ph.D

SOAL DINAMIKA ROTASI

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

Pemodelan dan Analisis Simulator Gempa Penghasil Gerak Translasi

Pemodelan Gerak Belok Steady State dan Transient pada Kendaraan Empat Roda

Studi Perancangan Sistem Kontrol Kinematik Dan Dinamik Non Linier Watanabe Pada Wahana Nirawak Quadrotor

PENGGUNAAN MODEL NOISE PADA METODE ITERATIVE FEEDBACK TUNING UNTUK PENGHILANGAN GANGGUAN SISTEM PENGENDALIAN

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

ANTISWING WIRELESS OVERHEAD CRANE MENGGUNAKAN METODE KOMBINASI FUZZY LOGIC DAN PD SYSTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

R = matriks pembobot pada fungsi kriteria. dalam perancangan kontrol LQR

JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

APLIKASI ADAPTIVE FIR INVERSE LINEAR CONTROLLER PADA SISTEM MAGNETIC LEVITATION

Desain dan Implementasi Kontroler Sliding Mode untuk Pengaturan Akselerasi pada Simulator Hybrid Electric Vehicle

Pengendali Temperatur Fluida Pada Heat Exchanger Dengan Menggunakan Algoritma Model Predictive Control (MPC)

Analisis dan Kontrol Optimal Sistem Gerak Satelit Menggunakan Prinsip Minimum Pontryagin

RANCANG BANGUN SELF TUNING PID KONTROL PH DENGAN METODE PENCARIAN AKAR PERSAMAAN KARAKTERISTIK

Rancang Bangun Sistem Kontrol Level dan Pressure Steam Generator pada Simulator Mixing Process di Workshop Instrumentasi

Waktu Optimal Dalam Diversifikasi Produksi Sumber Energi Terbarukan dan Tidak Terbarukan dengan Menggunakan Prinsip Minimum Pontryagin

4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS. pengujian simulasi open loop juga digunakan untuk mengamati respon motor DC

SISTEM PENGATURAN MOTOR DC MENGGUNAKAN PROPOTIONAL IINTEGRAL DEREVATIVE (PID) KONTROLER

Rancang Bangun Self Tuning PID Kontrol ph Dengan Metode Pencarian Akar Persamaan Karakteristik

PERANCANGAN MODEL PREDICTIVE TORQUE CONTROL (MPTC) UNTUK PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 PHASA DENGAN ROBUST STATOR FLUX OBSERVER

EVALUASI KESTABILAN DAN KEKOKOHAN SINGLE MACHINE INFINITE BUS (SMIB) DENGAN METODA LINEAR QUADRATIC REGULATOR (LQR) ( STUDI KASUS : PLTA SINGKARAK )

DAFTAR ISI. Lembar Persetujun Lembar Pernyataan Orsinilitas Abstrak Abstract Kata Pengantar Daftar Isi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Kontrol Kestabilan Robot Inverted Pendulum Menggunakan Metode Liniear Quadratic Regulator

PEMODELAN DAN ANALISA GETARAN MOTOR BENSIN 4 LANGKAH 2 SILINDER 650CC SEGARIS DENGAN SUDUT ENGKOL 90 UNTUK RUBBER MOUNT

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PID OPTIMAL UNTUK TRACKING LINTASAN GERAKAN LATERAL PADA UAV (UNMANNED AERIAL VEHICLE)

SISTEM KENDALI POSISI MOTOR DC Oleh: Ahmad Riyad Firdaus Politeknik Batam

ANALISA SISTEM KENDALI FUZZY PADA CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (CVT) DENGAN DUA PENGGERAK PUSH BELT UNTUK MENINGKATKAN KINERJA CVT

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

ANALISIS PENGGUNAAN POWER SYSTEM STABILIZER (PSS) DALAM PERBAIKAN STABILITAS TRANSIEN GENERATOR SINKRON

Simulasi Control System Design dengan Scilab dan Scicos

DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY-SUPERVISED PID BERBASIS PLC PADA SISTEM KONTROL LEVEL CAIRAN COUPLED-TANK

Jenis Gaya gaya gesek. Hukum I Newton. jenis gaya gesek. 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

PENGOPTIMALAN UMPAN BALIK LINEAR QUADRATIC REGULATOR PADA LOAD FREQUENCY CONTROL MENGGUNAKAN PARTICLE SWARM OPTIMIZATION

PETUNJUK UMUM Pengerjaan Soal Tahap 1 Diponegoro Physics Competititon Tingkat SMA

PENGENDALI POSISI MOTOR DC DENGAN PID MENGGUNAKAN METODE ROOT LOCUS

SOAL DAN PEMBAHASAN FINAL SESI II LIGA FISIKA PIF XIX TINGKAT SMA/MA SEDERAJAT

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 6, No. 2, (2017) ISSN: ( Print) F-313

Transkripsi:

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-47 Swing-Up menggunakan Energy Control Method dan Stabilisasi Menggunakan Fuzzy-LQR pada Pendulum Cart System Agus Lesmana, Trihastuti Agustinah Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 6111 Indonesia e-mail: agus.lesmana1@mhs.ee.its.ac.id, trihastuti@elect-eng.its.ac.id Abstrak Pendulum Cart System adalah suatu plant yang terdiri dari batang pendulum yang menggantung dan bersumbu pada kedua sisi kereta yang dapat bergerak pada suatu lintasan dengan sumbu vertikal. Pendulum Cart System merupakan salah satu sistem nonlinear yang sering digunakan untuk pengujian berbagai metode kontrol. Makalah ini membahas desain sistem kontrol swing-up dengan menggunakan energy control method. Setelah melakukan swing-up, Pendulum Cart System distabilkan pada posisi radian dengan menggunakan Fuzzy Linear Quadratic Regulator (LQR). Model nonlinear Pendulum Cart System direpresentasikan dalam model fuzzy Takagi-Sugeno untuk beberapa titik kerja, kemudian kontroler state feedback disusun dengan konsep Parallel Distributed Compensation (PDC) menggunakan Linear Quadratic Regulator (LQR). Hasil simulasi serta implementasi menunjukkan bahwa Pendulum Cart System mampu melakukan swing-up dan stabilisasi walaupun diberikan gangguan pada saat stabilisasi. Kata Kunci Energy Control Method, fuzzy Takagi-Sugeno, Pendulum Cart System, swing-up, Linear Quadratic Regulator (LQR). I. PENDAHULUAN Pendulum Cart System merupakan plant yang seringkali digunakan untuk menguji metode-metode kontrol. Plant ini bersifat non-linear dan tidak stabil sehingga untuk mengaplikasikan metode kontrol yang ada, perlu direpresentasikan ke dalam model linear terlebih dahulu [5]. Permasalahan kontrol pada Pendulum Cart System umumnya ada tiga permasalahan yaitu: swing-up, stabilisasi, dan tracking. Swing-up adalah proses mengayunkan batang pendulum dari posisi menggantung (pendan) ke posisi terbaliknya. Stabilisasi adalah usaha yang dilakukan untuk menjaga batang pendulum tetap dalam posisi terbalik. Tracking adalah usaha yang dilakukan untuk memaksa Pendulum Cart System bergerak mengikuti sinyal referensi dengan tetap mempertahankan batang pendulum tetap dalam posisi terbaliknya. Pada makalah ini, dijelaskan perancangan gabungan kontrol swing-up dan stabilisasi untuk Pendulum Cart System yang mengkombinasikan Energy Control Method [1]-[2] dan Linear Quadratic Regulator (LQR) [3] berbasiskan fuzzy Takagi- Sugeno (T-S). Kontroler fuzzy digunakan untuk menghasilkan sinyal kontrol pada setiap daerah kerja yang berbeda. Untuk merepresentasikan sistem nonlinear pada Pendulum Cart System digunakan model fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) [4]. Gambar 1 Model fisik pendulum cart system Dengan menggunakan model T-S, sistem nonlinear global digambarkan sebagai beberapa model linear yang mewakili untuk setiap daerah operasi yang berbeda. Model keseluruhan sistem merupakan perpaduan antara model-model linear tersebut. Pada makalah ini, dijelaskan desain sebuah kontrol swingup dan stabilisasi pendulum cart system yang mengkombinasikan kontrol energy control method dan fuzzy LQR menjadi suatu kesatuan sistem kontrol. Kontroler fuzzy LQR digunakan untuk stabilisasi pendulum cart system setelah proses swing-up. II. PENDULUM CART SYSTEM Pendulum Cart System terdiri dari sepasang batang pendulum yang bersumbu pada kedua sisi sebuah kereta yang dapat bergerak secara horisontal dengan panjang lintasan yang terbatas. Kereta digerakkan oleh motor DC yang dihubungkan dengan belt. Untuk menggerakan kereta dalam arah horisontal (ke kiri dan ke kanan) plant Pendulum Cart System menggunakan motor DC yang dihubungkan dengan belt. Model fisik pendulum cart system ditunjukkan pada Gambar 1. Persamaan state Pendulum Cart System adalah sebagai berikut: x 1 = x 3 x 2 = x 4 x 2 x 1 titik tengah rel pusat massa sistem l sumbu rotasi x 3 = a(u T 2 c μx 4 sin x 2 ) + l cos x 2 μg sin x 2 f p x 4 J + μl sin 2 x 2 x 4 = l cos x 2 (u T 2 c μx 4 sin x 2 ) + μg sin x 2 f p x 4 J + μl sin 2 (1) x 2

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-48 dengan J a = l 2 + dan μ = m m c +m c + m p l p Pendulum Cart System memiliki 4 state (2 state asli dan 2 state turunan) yaitu x 1, x 2, x 3 dan x 4. Dengan x 1 adalah posisi kereta (jarak terhadap pusat lintasan), x 2 adalah jarak sudut antara vertikal tegak dengan jatuhnya posisi batang pendulum, x 3 adalah kecepatan kereta yang merupakan turunan dari state x 1 dan x 4 adalah kecepatan sudut batang pendulum yang merupakan turunan dari state x 2. Massa kereta dan massa batang pendulum dinyatakan dengan m c (kg) dan m p (kg) serta g merupakan percepatan gravitasi (m/detik 2 ). Jarak dari sumbu rotasi ke pusat massa Sistem Pendulum-Kereta adalah l (m). Momen inersia Sistem Pendulum-Kereta terhadap pusat massa adalah J (kg.m 2 ). Gaya gesek kereta terhadap rel dinyatakan dengan T c (N) dan f p adalah konstanta gesek pendulum (kg.m 2 /detik). Parameter sistem yang digunakan dalam makalah ini adalah sebagai berikut [1]: m c = 1,12 kg; m p =,12 kg; l =,16793 m; J =,135735 kg.m 2 ; f p =,17 kg.m 2 /detik. Beri U = - x 1 >.25 Start Posisi Pendulum Mendeka ti Beri U = + Beri U = - Posisi Kereta Beri U = + x 1 <.25 Menjauh i titik Posisi Kereta x 1 >.25 Beri U = - x 1 <.25 Beri U = + III. DESAIN KONTROL SWING-UP DAN STABILISASI A. Energy Control Method Energy Control Method prinsipnya sama seperti kontrol onoff, sehingga pada penerapannya energy control hanya berbentuk positif atau negatif sinyal kontrol ( U atau U). Pada penelitian sebelumnya, energy control method ini dilakukan oleh Astrom [1] dengan persamaan energinya sebagai berikut: E = 1 2 J θ 2 + mgl(cosθ 1) (1) Persamaan tersebut merupakan hasil penjumlahan dari energi kinetik pendulum dan energi potensial dari pendulum tersebut. Setelah itu muncul penelitian yang dilakukan oleh Tomohide Maeba [2] tentang energy control, penelitian yang dilakukan ini didapatkan persamaan energi yang baru yaitu: E = 1 2 ( J + ml2 )θ 2 + mgl(cosθ 1) (2) Setelah didapatkan persamaan energinya, maka didesain formulasi yang nantinya digunakan untuk mendesain energi yang digunakan untuk swing-up kontroler dengan menggunakan stabilitas Lyapunov. Formulasi Lyapunov untuk mendapatkan energi yang tepat adalah. V = 1 2 E2 + α(1 cos 3 θ) (3) Dengan kondisi : α(1 cos 3 θ) = (pada saat posisi tegak/di titik stabilnya) α(1 cos 3 θ) > (lainnya/pada saat belum berada di titik stabil) Sehingga dengan teori stabilitas Lyapunov didapatkan sinyal kontrol (U): Uθ 11 = U sign Eθ cosθ Uθ 12 = U sign Eθ cosθ + U 1 sign θ cosθ Karena Pendulum Cart System ini dibatasi oleh panjang Gambar 2 flowchart pemberian algoritma lintasan yang terbatas hanya,5m ke kiri dan,5 m ke kanan maka perlu ditambahkan algoritma agar kereta tidak keluar lintasan pada saat melakukan proses swing-up, flowchart pemberian algoritma dapat dilihat pada Gambar 2. A. Fuzzy-LQR Dinamika model fuzzy Takagi-Sugeno mampu merepresentasikan hubungan linier masukan-keluaran dari sistem yang nonlinier. Salah satu contohnya adalah pada penggunaannya untuk sistem dinamika linier. Aturannya adalah sebagai berikut If z 1( t ) adalah F i1 and and z g (t) adalah F ig Then x (t) = A i x(t) + B i u(t) y(t) = C i x(t) i = 1,2,, r (4) Untuk kontroler fuzzy, proses pembobotan dan defuzzifikasinya sama. Gain kontrol K dapat dicari dengan metode optimal Linear Quadratic Regulator (LQR). Untuk kontroler fuzzy, bentuk aturannya menjadi If z 1( t ) adalah F i1 and and z g (t) adalah F ig then u(t) = K i x i = 1,2,..., r (5) keluaran akhir dari kontroler fuzzy adalah r u(t) = μ i z(t) K i x(t) = μ i K i x(t) i=1 r i=1 End Setelah melakukan proses swing-up, maka batang pendulum akan ditangkap oleh kontrol stabilisasi. Kontrol stabilisasi yang digunakan dalam makalah ini adalah kontrol Linear (6)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-49 Quadratic Regulator (LQR). Dalam makalah ini menggunakan 1 Q = 5 dan R = [1] Kontrol stabilisasi pada makalah ini menggunakan dua titik kerja yaitu x 2 *= rad, x 2 *=+,2 rad. Dengan menggunakan Algebraic Riccati Equation (ARE) didapatkan dua K yang didapatkan dari hasil linearisasi dari dua titik kerja Pendulum Cart System Untuk titik kerja pertama (pada x 1 *= rad) : x = [ ] T dan u = sehingga diperoleh: x = A 1 x + B 1 u dengan 1 1 A 1 = ; B,25256,13 1 = 15,4211,791,82722 1,23699 Gambar 3 Membership Function Posisi Sudut Pendulum Didapatkan matriks K1 yaitu K1 = [-1. 26.679-71.149 65.21] Untuk titik kerja kedua (pada x 2 *=,2 rad): x = [ ±,2 ] T dan u = diperoleh x = A 2 x + B 2 u dengan 1 1 A 2 =,2319,1 14,6974,79 ; B 2 =,8264 1,2111 Dan didapatkan matriks K2 yaitu K2 = [-1. 263.294-71.655 66.7828] Setelah didapatkan kedua K dari dua titik linearisasi, digunakan fuzzy T-S untuk menentukan K mana yang digunakan saat proses stabilisasi berlangsung. Membership function yang digunakan dalam aturan fuzzy hanya membership untuk posisi sudut pendulum. Membership function yang digunakan adalah membership funtion type gauss dengan variance bernilai,8 dan mean bernilai. Karena pada makalah ini hanya menggunakan 2 aturan saja, yaitu aturan 1 pada saat kondisi sudut radian, dan aturan 2 pada saat kondisi sudut ±,2 radian, maka grade Membership Function dapat ditunjukkan pada Gambar 3. Aturan-aturan yang digunakan ada 2 macam, yaitu aturan untuk plant dan aturan untuk kontroler. Aturan-aturan untuk plant adalah : Aturan 1 untuk plant: adalah F 1 (sekitar radian) THEN x = A 1 x + B 1 u (7) Aturan 2 untuk plant: adalah F 2 (sekitar ±, 2 radian) THEN x = A 2 x + B 2 u (8) Gambar 4 Respon Posisi Kereta pada Simulasi Selanjutnya, untuk menentukan parameter kontroler digunakan metode Parallel Distributed Compensation (PDC). Dalam PDC, tiap-tiap aturan kontrol dirancang berdasarkan aturan plant yang bersesuaian. Dari aturan plant pada Persamaan (7) dan (8), dapat dirancang aturan- aturan kontroler yang dibangun melalui PDC sebagai : Aturan 1 untuk kontroler: adalah F 1(sekitar radian) THEN u = K 1 x (9) Aturan 2 untuk kontroler: adalah F 2 (sekitar ±, 2 radian) THEN u = K 2 x (1) Hasil untuk sinyal kontrol secara keseluruhan dapat ditulis sebagai u = (μ 1 K 1 + μ 2 K 2 )x (11) dengan µ 1 adalah pembobot dari aturan 1, dan µ 2 adalah pembobot dari aturan 2. IV. HASIL SIMULASI DAN IMPLEMENTASI A. Simulasi Simulasi dilakukan dengan kondisi awal batang pendulum pada sudut π rad atau pada saat batang pendulum menggantung. Sedangkan kondisi awal untuk posisi kereta, kecepatan kereta, dan kecepatan sudut pendulum adalah rad. Pada simulasi ini, nilai U dan U1 yang diberikan adalah 4,3. Dalam Gambar 4 dapat kita lihat bahwa waktu yang dibutuhkan untuk melakukan proses swing-up adalah sekitar ± 2,2 s. Terlihat bahwa dalam melakukan proses swing-up ini, kereta bergerak ke kanan sebanyak 1 kali dan ke kiri sebanyak

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-5 Gambar 5 Respon Posisi Sudut Pendulum pada Simulasi Gambar 7 Perbandingan Respon Kereta antara Energy Control Method modifikasi dan Fuzzy Gambar 6 Sinyal Kontrol pada Simulasi 1 kali untuk mengayunkan batang pendulum ke posisi terbaliknya. Pertama kereta bergerak ke kanan sejauh ±,35 m lalu kereta bergerak ke kiri sejauh ±,36 m dan akhirnya kereta bergerak ke kanan mendekati m lalu kereta stabil dan batang pendulum berada pada posisi terbaliknya ( radian).gambar 5 menunjukkan respon posisi sudut pendulum dalam satuan radian. Terlihat bahwa batang pendulum stabil pada radian setelah ± 2,3 s. Berdasarkan Gambar 4 dan Gambar 5, terlihat bahwa kontroller yang dirancang mampu mengontrol plant untuk melakukan proses swing-up dan mampu menstabilkan batang pendulum pada posisi radian. Untuk sinyal kontrol yang dibutuhkan untuk mengontrol plant ini dalam melakukan proses swing-up dapat dilihat pada Gambar 6. Dalam melakukan proses swing-up, respon sinyal kontrol maksimal dan minimal berturut-turut adalah ± 33,54 N. Lalu pada saat stabilisasi sinyal kontrol yang dihasilkan adalah N. B. Perbandingan Hasil Simulasi Swing-up dengan Beberapa Metode Dapat dilihat pada Gambar 7 perbandingan respon posisi kereta antara proses swing-up yang menggunakan energy control method dan menggunakan metode fuzzy [8]. Terlihat bahwa dengan menggunakan metode fuzzy pergerakan kereta untuk melakukan proses swing-up menjadi lebih banyak yaitu 2 kali ke kanan dan 2 kali ke kiri dengan puncaknya pada posisi positif,36 m dan negatif,366 m dan Gambar 8 Perbandingan Respon Sudut Pendulum antara Energy Control Method modifikasi dan Fuzzy waktu stabilnya adalah ± 3,2 s. Sedangkan energy control method dengan modifikasi cukup dengan pergerakan kereta 1 kali ke kanan dan 1 kali ke kiri dengan waktu stabil yang dibutuhkan ± 2,2 s. Untuk perbandingan respon sudut pendulum dapat dilihat pada Gambar 8. Terlihat dengan menggunakan metode fuzzy terdapat overshoot sampai 4,5 rad setelah itu batang pendulum menuju posisi rad dalam waktu ± 2,73 s dan respon posisi batang pendulum dengan menggunakan energy control method tidak terdapat overshoot, batang pendulum langsung menuju rad dan tidak terdapat overshoot sama sekali, batang pendulum langsung menuju rad pada waktu ± 2,3 s. Untuk perbandingan respon posisi kereta dan respon posisi sudut batang pendulum antara energy control method tanpa modifikasi [1] atau yang dikembangkan oleh Astrom dan energy control method modifikasi yang dijadikan topik untuk makalah ini, dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 1.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-51 Gambar 11 Respon Posisi Kereta pada Implementasi Gambar 9 Perbandingan Respon Posisi Kereta antara Energy Control Astrom dan Energy Control Method modifikasi Gambar 12 Respon Posisi Sudut Pendulum pada Implementasi Gambar 1 Perbandingan Respon Posisi Sudut Pendulum antara Energy Control Astrom dan Energy Control Method Modifikasi C. Implementasi Dapat dilihat respon posisi kereta dalam melakukan proses swing-up pada Gambar 11, kereta bergerak pertama kali ke kanan pada posisi ±,343 m kemudian ke kereta bergerak ke kiri pada posisi ±,1857 m dan bergerak lagi ke kanan pada posisi ±,1 m kemudian bergerak ke kiri pada posisi ±,48 m dan akhirnya stabil pada posisi. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan proses swing-up adalah ± 3,9 s. Pada Gambar 4.12 dapat dilihat respon posisi sudut pendulum yang berayun sebanyak 2 kali untuk mencapai sudut radian dengan ayunan maksimal pada posisi 4,62 rad dan mulai stabil pada rad setelah ± 2,3 s. Gambar 13 menunjukkan respon kecepatan kereta dalam satuan m/s. Dalam melakukan proses swing-up, kecepatan kereta absolut maksimal pada -2,2 m/s dan bergerak menuju m/s pada waktu sekitar 2 s. Pada saat stabilisasi, kecepatan kereta berosilasi di sekitar ±,5 m/s. Respon kecepatan sudut pendulum dalam satuan rad/s ditunjukaan pada Gambar 14. Kecepatan sudut pendulum absolut maksimal pada posisi -7,167 rad/s ketika melakukan Gambar 13 Respon Kecepatan Kereta pada Implementasi Gambar 14 Respon Kecepatan Sudut Pendulum pada Implementasi

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (214) ISSN: 2337-3539 (231-9271 Print) B-52 Gambar 15 Sinyal Kontrol pada Implementasi proses swing-up. Dan kecepatan sudut pendulum menuju rad/s pada sekitar 2,4 s. Pada saat stabilisasi kecepatan sudut pendulum berosilasi di sekitar ±,1 s. Sinyal kontrol pada saat implementasi dapat dilihat pada Gambar 15. Pada saat melakukan proses swing-up sinyal kontrol maksimal berada di sekitar 2 N dan sinyal kontrol minimal berada di sekitar -13,95 N. Pada saat stabilisasi simpangan sinyal kontrol terbesar di sekitar ± 7,65. V. KESIMPULAN Dari hasil pengujian yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa swing-up dengan menggunakan energy control method hasil modifikasi memiliki respon yang lebih baik dibandingkan dengan energy control method tanpa modifikasi yang dikembangkan oleh Astrom. Terlihat bahwa dengan menggunakan energy control method hasil modifikasi batang pendulum hanya butuh dua kali ayunan untuk mencapai titik stabilnya yaitu di radian, energy control method dengan modifikasi juga lebih cepat dalam melakukan proses swing-up dibandingkan dengan energy control method tanpa modifikasi yang dikembangkan oleh Astom. DAFTAR PUSTAKA [1] Astrom, K. J. dan Furuta, K., Swinging up pendulum by energy control, Automatic, Vol. 36, pp. 287-295, 2. [2] Maeba, Tomohide., Mingcong D., Akira Y., dan Tomohiro H, Swing-Up Controller Design for Inverted Pendulum by Using Energy Control Method Based on Lyapunov Function, Proc. of the 21 IEEE International Conference on Modelling Identification and Control, Okayama, Japan, Juli.,21 [3] Naidu, S. D, Optimal Control Systems, CRC Press, Idaho, Ch.3-4, 22 [4] Pasino, K. M., dan Yurkovich, S., "Fuzzy Control", Addison Wesley Longman, California, 1998 [5] Ogata K., "Modern Control Engineering 3rd ed. ", Prentice-Hall, New Jersey, Ch. 3, 1997 [6] Slotine,J., Li,Weiping, Applied Nonlinear Control, Prentice-Hall, New Jersey, 1991 [7] " Digital Pendulum Control in a MATLAB Environment (MATLAB 6.5 Version)", Feedback Instruments Ltd., 24 [8] Hidayat, R, Swing-Up dan Tracking pada Pendulum Terbalik Menggunakan Kontrol Fuzzy [9] Febriarianto, T, Desain Kontrol Fuzzy Berbasis Performansi H dengan Batasan Input-Output Untuk Sistem Pendulum Kereta [1] Feedback Instruments Ltd., Digital Pendulum: Control in a MATLAB Environment, England, 24.