1 Abstrak— Sistem robot pendulum terbalik beroda dua merupakan sistem yang tidak stabil dan tidak linear, sehingga memiliki beberapa permasalahan kontrol, diantaranya adalah stabilisasi, dan tracking. Untuk dapat menyelesaikan permasalahan tersebut, maka dalam Tugas Akhir ini dirancang tiga buah kontroler fuzzy, yaitu fuzzy Takagi-Sugeno, Mamdani, dan Sugeno. Selain itu, dirancang juga sebuah laboratorium virtual dengan antarmuka yang interaktif dalam bentuk grafis 3D untuk mempelajari dan menguji sistem kontrol yang telah dirancang. Hasil simulasi untuk sistem kontrol menunjukkan bahwa kontroler dapat mempertahankan robot pendulum terbalik beroda dua pada sudut 0 radian, dan dapat menggerakkan robot sesuai dengan posisi yang diinginkan. Sedangkan hasil simulasi untuk laboratorium virtual menunjukkan bahwa aksi robot dalam bentuk grafis 3D sesuai dengan hasil simulasi pada pengujian sistem kontrol. Kata Kunci— Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua, Laboratorium Virtual, Fuzzy Takagi-Sugeno, Mamdani, Sugeno. I. PENDAHULUAN obot pendulum terbalik beroda dua adalah robot dengan dua buah roda yang memiliki prinsip kerja seperti pendulum terbalik. Sistem robot pendulum terbalik beroda dua adalah sistem robot yang tidak stabil dan tidak linear. Dinamika sistem ini menjadi dasar penelitian untuk menguji metode-metode kontrol sistem, sehingga sistem robot pendulum terbalik sering digunakan untuk mengilustrasikan ide-ide pada bidang sistem kontrol nonlinear. Permasalahan kontrol yang umum pada sistem robot pendulum terbalik beroda dua adalah stabilisasi dan tracking. Telah banyak metode kontrol yang digunakan untuk melakukan stabilisasi dan tracking pada robot pendulum terbalik seperti penelitian yang dilakukan oleh Koyanagi, Lida, dan Yuta [1] yang berhasil mengimplementasikan kontrol tracking robot beroda dua, dan dikembangkan oleh Ha dan Yuta [2] dengan menggunakan persamamaan Lagrange dan merancang linear state feedback serta kontrol feedforward untuk mengatur posisi dan kecepatan. Pada Tugas Akhir ini metode yang akan digunakan adalah kontrol tracking dengan menggunakan kontrol fuzzy yang dapat mengontrol gerakan robot pada lintasan yang telah ditentukan dan dapat menjaga keseimbangannya. Pembuatan Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengembangkan sebuah laboratorium virtual yang memungkinkan pengguna untuk mempelajari dan menguji sistem kontrol tracking serta berinteraksi dengan antarmuka yang interaktif dalam bentuk grafis 3D. Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk membuat laboratorium virtual robot pendulum terbalik, contohnya adalah Jose L. Lima [3] yang mengembangkan aplikasi laboratorium virtual untuk kontrol robot pendulum terbalik beroda empat dengan kontrol PID menggunakan tools GLScene pada software Delphi. Pada Tugas Akhir ini, akan dibuat simulasi dari robot pendulum terbalik beroda dua dengan menggunakan tools virtual reality pada MATLAB, dan akan difungsikan sebagai laboratorium virtual untuk membantu pemahaman dalam proses pembelajaran mengenai kontrol fuzzy. Makalah ini terbagi menjadi 6 bagian. Pada bagian berikutnya dipaparkan mengenai model matematika sistem robot pendulum terbalik beroda dua. Pada bagian III dijelaskan tentang kontrol fuzzy Mamdani, Sugeno, dan T-S dengan konsep PDC menggunakan teknik pole placement. Pada bagian IV dijelaskan tentang perancangan interface, dan grafis 3D untuk robot pendulum terbalik beroda dua. Pada bagian V dijelaskan tentang simulasi dari sistem kontrol, dan laboratorium virtual. Kesimpulan dari makalah ini disampaikan pada bab VI. II. MODEL MATEMATIKA SISTEM ROBOT PENDULUM TERBALIK BERODA DUA Untuk mendapatkan model matematika dari sistem Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua, hal yang harus diketahui adalah sistem koordinat pada Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua dengan parameter-parameter geometrik yang ditunjukkan pada Gambar 1. ϕ adalah sudut kemiringan pendulum dan θ adalah nilai rata-rata dari sudut rotary motor, dinyatakan dengan = ( + )2 ⁄ . dan masing- masing adalah sudut rotary dari motor kiri dan kanan. Berdasarkan konsep fisika, resultan gaya pada sumbu axis-x dapat dinyatakan dengan persamaan: ( + ) ̈ + ϕ ̈ ϕ = (1) Gambar 1 Model Dinamik pada Sistem Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua [4]. Laboratorium Virtual untuk Tracking Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua Menggunakan Kontrol Fuzzy Yoshiadi Wicaksono, Trihastuti Agustinah Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jln. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected], [email protected]R
6
Embed
Laboratorium Virtual untuk Tracking Robot Pendulum Terbalik ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Abstrak— Sistem robot pendulum terbalik beroda dua
merupakan sistem yang tidak stabil dan tidak linear, sehingga
memiliki beberapa permasalahan kontrol, diantaranya adalah
stabilisasi, dan tracking. Untuk dapat menyelesaikan
permasalahan tersebut, maka dalam Tugas Akhir ini dirancang
tiga buah kontroler fuzzy, yaitu fuzzy Takagi-Sugeno,
Mamdani, dan Sugeno. Selain itu, dirancang juga sebuah
laboratorium virtual dengan antarmuka yang interaktif dalam
bentuk grafis 3D untuk mempelajari dan menguji sistem
kontrol yang telah dirancang. Hasil simulasi untuk sistem
kontrol menunjukkan bahwa kontroler dapat mempertahankan
robot pendulum terbalik beroda dua pada sudut 0 radian, dan
dapat menggerakkan robot sesuai dengan posisi yang
diinginkan. Sedangkan hasil simulasi untuk laboratorium
virtual menunjukkan bahwa aksi robot dalam bentuk grafis 3D
sesuai dengan hasil simulasi pada pengujian sistem kontrol.