desainsistemkendali rotary pendulum dengansliding-pid

Desain Sistem Kendali Rotary Pendulum dengan Sliding-PID

Oleh:Muntari (2106 100 026)

Pendulum dengan Sliding-PID

Pembimbing:Hendro Nurhadi, Dipl.-Ing., Ph.D.

Seminar Proposal Tugas Akhir S1 Teknik Mesin19 Juli 20131

Pendahuluan

Tinjauan PustakaTinjauan Pustaka

Metodologi Penelitian

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Daftar Pustaka

Slide 2Sidang Tugas Akhir S1 Teknik Mesin, 19 Juli 2013

Daftar Pustaka

Pendahuluan


Sidang Tugas Akhir S1 Teknik Mesin, 19 Juli 2013

Kontrolotomatis

Gangguan danmenginginkan

output tetap stabil

Rotary pendulum

Metode Pengkontrolankurang mempunyai

ketahanan yang baik

terhadap parameter

perturbation dan external Kontrol PID

Fuzzy logic controller

linear quadratic

optimal controller

perturbation dan external

disturbance

Sliding-PID

Vivekanandan,

Prabhakar, dan

Prema, 2008


optimal controller

Neural Network Sliding Mode Control Kontrol PID

Sliding

Mode

Control

PID

Controller

Sliding-PID

Rotary

Pendulum


• Gerakan pendulum hanya dibatasi dalam dua dimensi 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 sebesar300 dan θ tidak dibatasi.

• Parameter yang digunakan dalam penelitian ini:


• Gesekan pada pendulum diabaikan.

• Simulasi dilakukan dengan kondisi awal pendulum berada pada posisiekuilibriumnya.

• Parameter noise diabaikan.

MerancangMerancang sistem sistem kendalikendali

SlidingSliding--PID PID

UntukUntuk rotary pendulumrotary pendulum


• Menghasilkan suatu desain sistem kendali

yang berguna untuk mengatur kestabilanyang berguna untuk mengatur kestabilan

sistem rotary pendulum.

• Mengetahui karakteristik respon sistem

pendulum pada rotating arm yang digerakkan

oleh motor berdasarkan simulasi dengan


oleh motor berdasarkan simulasi dengan

menggunakan Simulink Matlab

Tinjauan Pustaka


• Mojtaba Ahmadieh

• Mengendalikan sistem rotary inverted pendulumKasus

• Mengendalikan sistem rotary inverted pendulum

Kontrol• Sliding mode control


Hasil

• Berhasil mengendalikan posisi pendulum dan motor selalu dalam keadaan setimbangnya (posisi nol)

• Vivekanandan C

• Single inverted pendulum on moving cart (SIPMC)Kasus

• Single inverted pendulum on moving cart (SIPMC)

Kontrol

• Discrete sliding mode control (DSMC) danmembandingkannya dengan Discrete linear quadratic

regulator (DLQR)


Hasil

• Respon kontroler pada SIPMC dengan menggunakan DSMC memiliki settling time yang lebih baik daripada DLQR

• Ahmad Adhim

• Sistem pendulum gandaKasus

• Sistem pendulum ganda

Kontrol• Sliding Mode Control dan PID


Hasil

• Sliding-PID menghasilkan respon yang lebih baikdibandingkan hanya dengan menggunakan kendali PID biasa

• α dan θ merupakan koordinat umum untukmenggambarkan system pendulum berputar.

• Pendulum bergeser dengan sudut α sementara lengan


• Pendulum bergeser dengan sudut α sementara lenganberputar dengan sudut θ.

• Diasumsikan pendulum memiliki benjolan bermassa dititik B yang terletak geometris pada pusat pendulum.

• Bode plot merupakan salah satu metode yang

biasa digunakan untuk menganalisa kestabilan

suatu sistem terhadap masukan sinusoida.suatu sistem terhadap masukan sinusoida.

• Bode plot disebut juga dengan plot logaritmik.

• Bode plot ditampilkan dalam dua plot, yaitu:

1. magnitude (dalam dB)


2. dan sudut fase (dalam derajat)

• Root locus adalah suatu metode yang digunakan untukmenentukan kestabilan suatu sistem dengan caramenggambarkan lokasi/letak akar-akar persamaankarakteristik dari suatu sistem closed-loop.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 K bernilai negatif (-∞ ≤ K ≤ 0)


parameter K bernilai negatif (-∞ ≤ K ≤ 0)

3. Root contours plot, yaitu ketika terdapat lebih darisatu parameter.

• Nyquist biasa disebut dengan polar plot. Diagram

polar suatu alih fungsi sinusoida adalah diagram

besar dari G(jω) terhadap sudut fasa dari G(jω) 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.

• Mulai dikembangkan pada tahun 1950-an yang dipelopori

oleh S.V. Emelyanov

• Memiliki sifat yang insensitive terhadap variasi parameter, • Memiliki sifat yang insensitive terhadap variasi parameter,

external disturbance, serta kesalahan pemodelan.

• Misal: sistem dengan state variabel

• State space dari sistem:

,1 xx = xx &=2

xx =&


• Maka x1 akan stabil jika:

21 xx =&

uxgxfx )()(2 +=&

11 axx −=& 0, >a

• Sistem yang akan dikendalikan dibawa menuju daerah stable

manifold (disebut dengan “fase reaching”).


manifold (disebut dengan “fase reaching”).

• Setelah sistem tersebut mencapai daerah sliding surface

(yaitu saat s = 0), maka sistem tersebut akan meluncur

menuju titik keseimbangan.

• Kendali yang paling banyak digunakan dalam aplikasi

sistem kendali.

• Gabungan dari kendali Proporsional, Integral, dan• Gabungan dari kendali Proporsional, Integral, dan

Derivatif.

• Sistem kendali loop tertutup yang cukup sederhana,

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.

• Diagram blok sistem kendali PID

• Persamaan kendali PID


• Persamaan kendali PID

∫ ++=dt

deKedtKteKtu 321 )()(

• Delay time (td), adalah ukuran waktu yang menyatakan faktor keterlambatan respon keluaranterhadap masukan yang diberikan.terhadap masukan yang diberikan.

• Rise time (tr) atau waktu naik, adalah ukuran waktu yang diukur mulai dari respon t = 0 sampai dengan respon memotong sumbu steady state untukyang pertama kali.

• Peak time (tp) atau waktu puncak, adalah waktu yang diperlukan respon mulai dari t = 0 hingga mencapai puncak pertama overshoot.

• Maximum overshoot (Mp), adalah nilai relatif yang menyatakan • Maximum overshoot (Mp), adalah nilai relatif yang menyatakan perbandingan antara nilai respon maksimal (overshoot) yang melampaui nilai steady state dengan nilai steady state.

• Settling time (ts) atau waktu tunak, adalah ukuran waktu yang menyatakan respon telah masuk ±5%, atau ±2%, atau ±0.5% dari keadaan steady state.


Metodologi Penelitian


• Desain Model

• Solusi dari model non linier:

• Solusi Model Linier:


• Fungsi transfer

• Model nonlinier


• Model linier


• Kendali PID


• Sliding PID


desainsistemkendali rotary pendulum dengansliding-pid

Documents