Siswo Dwi Utomo 2209 106 020 Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Djoko Purwanto M.Eng Dr. Tri Arief Sardjono ST. MT. 196 512 111 990 021 002 197 002 121 995 121 001
PENDAHULUAN 1. Latar Belakang 2. Batasan Masalah 3. Tujuan
1. LATAR BELAKANG trial and error Kontroler PID merupakan kontroler yang sudah teruji keandalannya, 97 % industri memakai kontroler PID dan sudah diterapkan sejak 1930 an Salah satu kelebihan kontroler PID adalah sederhana, karena hanya bertumpu pada 3 parameter saja(proporsional, integral dan derivatif) Namun dalam prakteknya, tuning ketiga paramameter PID masih sulit dilakukan dan seringkali masih dengan cara trial and error
2. BATASAN MASALAH Mekanik dan kontroler robot menggunakan part LEGO Mindstorm NXT. Balancing robot yang digunakan mempunyai 2 roda kanan dan kiri Robot menggunakan satu buah gyro sensor single axisdan encoder motor untuk mendeteksi kemiringan Robot dapat berdiri tegak dengan 2 roda menggunakan kontroler auto tuning PID metode relay feedback
3. TUJUAN Auto tuning Mendesign balancing robot yang mampu berdiri tegak dan secara otomatis dapat menentukan sendiri parameter PID yang digunakan
DASAR TEORI 1. Konsep Balancing Robot 2. Struktur PID 3. Pseudocode PID Digital 4. Metode Relay Feedback
1. Konsep BalancingRobot
2. Struktur PID e=sp-pv e=u(t)t-y(t) Dependent Independent
3. Pseudocode PID Digital previous_error = 0 integral = 0 start: error = setpoint - actual_position integral = integral + (error*dt) derivative = (error - previous_error)/dt output=(kp*error)+(ki*integral)+(kd*derivt) previous_error = error wait(t) goto start
4. Metode Relay Feedback Ziegler-Nichols II
PERANCANGAN 1. Desain Mekanik Robot 2. Bagian-Bagian Robot 3. Arsitektur NXT Kontroler 4. Motor dan Encoder 5. Gyro Sensor 6. BrickCC NXC 7. Design Kontroler PID 8. Flowchart PID Manual 9. Auto Tuning Metode Relay Feedback 10. Flowchart Auto Tuning PID
1. Desain MekanikRobot Design menggunakan LEGO Minsdtorm NXT Software design menggunakan LDD (Lego Digital Designer) Bagian- bagian robot : - NXT Kontroler - Motor DC 2 buah - Roda 2 buah - HiTechnic Gyro sensor
2. Bagian-Bagian Robot LEGO Brick NXT Kontroler Motor Gyro sensor
3. Arsitektur NXT Kontroler ARM7 MCU merupakan mikrokontroler 32 bit sebagai kontroler utama(master) ATmega 48 MCU merupakan mikrokontroler 8 bit sebagai slave. Salah satu fungsinya adalah menghasilkan sinyal PWM untuk menjalankan motor, CSR BlueCore4 Bluetooth Radio untuk komunikasi dengan media bluetooth Loudspeaker dengan kualitas 8 Khz untuk aplikasi yang memerlukan suara Sumbertegangan6 bateraiaa USB downloader LCDgraphic100x64pixel Push Button
4. Motor dan Encoder Perbandingan gear box: 10:30:40 = 1:4 9:27 = 1:3 10:20 = 1:2 10:13:20 = 1:2 Total 1:48 Perbandingan antara gigi gear motor dan gigi gear encoder 32:10. Jadi untuk 1 putaran roda,gear encoder berputar sebanyak48 * 10/32 = 15x
5. Gyro Sensor Output : Analog DC voltage centered at about 2.5VDC Rate Range : +/-400 deg/sec Scale Factor : 20mV/(deg/sec) Number of Axis : 1 Filter : 10 Hz Dimensions : 29 x 18 x 29 mm Power supply (Vdd) : 5VDC +/-250mV Current dissipation : less than 50mA(150mA for initialization)
6. BrickCC NXC Software berbasiskan bahasa C khusus untuk segala jenis robot LEGO. BrickCC merupakan sofware open source
7. Design Kontroler PID Design awal dimulai dari design PID manual. Dari design awal dapat diketahui kinerja algoritma PID digital yang diterapkan ke robot. Sehingga untuk selanjutnya perlu ditambahkan proses auto tuning saja.
8. Flowchart PID Manual
9. Auto Tuning Metode Relay Feedback CO : Control Output PV : Variable Process Tu : ultimate periode Ku : gain ultimate h :outputrelaypeak topeak A :outputprosespeak topeak
10. Flowchart Auto Tuning PID
PENGUJIAN 1. Respon Gyroskop 2. Respon PID Manual 3. Respon Auto Tuning PID
1. Respon Gyroskop Dengan filter MAV, Tanpa gangguan dengan gangguan Saat stabil kecepan sudut gyro sensor sekitar 0.6 rad/s
2. Respon PID Manual
3. Respon Auto Tuning PID Gangguan dari luar berupa dorongan dorongan kecil pada body bagian depan dan belakang robot yang bertujuan mengguncang robot
Kesimpulan Pada Hi Technic gyro sensor terdapat rangkaian filter LPF 10 Hz, untuk membacanya diperlukan filter MAV dengan orde sebesar 5 untuk memperhalus data outputnya. Diperlukan 2 sensor untuk mengontrol balancing robot yaitu gyro sensor dengan penyimpangan sekitar 0.6 deg/s dan motor encoder dengan resolusi 2 derajat. Maksimum kemiringa robot adalah 20 derajat dari bidang tegak dan besar error maksimum yang masih bisa di handle oleh robot adalah + 125 deg/s Pada proses auto tuning jika nilai parameter awal sebesar Kp=10 dan Ti=10 menyebabkan robot terjatuh 3 kali sebelum menemukan parameter yang tepat. Jika parameter awal sebesar Kp=5 dan Ti=5 menyebabkan robot terjatuh 2 kali sebelum menemukan parameter yang tepat Parameter PID yang tepat adalah Kp=1, Ti=0.1.
TerimaKasih