Perancangan Sistem Pengaturan KestabilanAutonomous Underwater Vehicle (AUV) untuk Gerak

Lateral Menggunakan Sliding Mode Control (SMC)

Septian Ainur Rofiq NRP 2211106028

Dosen Pembimbing:

Ir. Rusdhianto Effendie AK, MT. NIP. 1957 04 24 1985 02 1001Aries Sulisetyono ST, MA. Sc, Ph.D NIP. 1971 03 20 1995 12 1002

Pendahuluan

Pengenalan Plant dan Metode

Perancangan Kontroler

Simulasi dan Analisa

Penutup

OUTLINE

PENDAHULUAN

Latar Belakang

• AUV merupakan kendaraan bawah air yang dapatbergerak tanpa kendali manusia dan bermanuversesuai dengan algoritma yang diberikan

• AUV beroperasi di daerah yang memiliki dinamikanonlinier dan belum dapat diprediksi

PENDAHULUAN

Perumusan Masalah• AUV memiliki 6 degree of freedom (DOF)

• Gerak lateral merupakan salah satu bentukpergerakan AUV di dalam air

• AUV dijaga agar tetap stabil pada lintasan dankedalaman yang dikehendaki.

PENDAHULUAN

Batasan Masalah• Metode kontrol yang digunakan SMC

• Perancangan SMC dengan membuat algoritma untuk koordinatlintasan yang ditentukan

• Lintasan AUV berbentuk persegi, segitiga dan jajargenjangdengan titik koordinat yang telah ditentukan

• Tugas akhir ini disimulasikan menggunakan software Matlab2012b

PENDAHULUAN

Tujuan• Mengatur kestabilan AUV di dalam air pada gerak

lateral menggunakan metode SMC

• Stabil pada koordinat lintasan yang telahditentukan

PENGENALAN PLANT DAN METODE

Queensland University of Technology

Dimodelkan sendiri

Parameter SIMBOL Nilai Satuan

Massa m 18.826 Kg

Momen inersia X Ixx 0.0727 Kg.m2

Momen inersia Y dan Z Iyy = Izz 1.77 Kg.m2

Panjang L 1.391 m

Diameter lambung R 0.076 m

Jarak fin dengan pusat berat Xfin 0.537 m

Jarak Pusat Massa dengan Pusat

Gravitasi

[Xg, Yg, Zg] [-0.0012 0 0.0048] m

Gaya Buoyancy B 184.6793 Kg.m/s2

Tabel Parameter Utama AUV

PENGENALAN PLANT DAN METODE

Gambar Kerangka Sistem Koordinat AUV

PENGENALAN PLANT DAN METODE

)()(

)((

1212222

2221211

vvvrmvIvvI

rvvrvvvvm

am

Goo

GG

AUV yang diasumsikan sebagai benda tegar(rigid body)

PENGENALAN PLANT DAN METODE

)()()(22

qprzrpqyrqxwqvrumX GGG

)()()(22

rpqxpqrzpryurwpvmY GGG

)()()(22

prpyqrpxqpzvpuqwmZ GGG

)()()( urwpvzvpuqwymqrIIpIK GGyyzzxx

)()()( vpuqwxwpvruzmrpIIqIM GGzzxxyy

)()()( wpvrwyurwpvxmpqIIrIN GGxxyyzz

Persamaan 6 degree of freedem (DOF) AUV

3 gerak translasi yaitu surge, sway, heave

3 gerak rotasi yaitu roll, pitch, yaw

PERANCANGAN KONTROLER

Gambar Diagram Blok Sistem Keseluruhan

PERANCANGAN KONTROLER

TrqpwzvyuxX

N

zz

M

yy

K

xx

Z

Y

X

xxyyGG

zz

zzxxGG

yy

yyzzGG

xx

GGG

GGG

GGG

I

I

I

m

m

m

pqIIwpvrwyurwpvxmI

r

rpIIvpuqwxwpvruzmI

q

qrIIurwpvzvpuqwymI

p

prpyqrpxqpzvpuq

w

rpqxpqrzpryurwp

v

qprzrpqyrqxwqvr

u

X

10

10

10

10

10

10

)()()(1

)()()(1

)()()(1

)()()(

)()()(

)()()(

22

22

22

Representaasistate space AUV

PERANCANGAN KONTROLER

N

zz

GG

zzzz

xxyy

Iwpvrwyurwpvx

I

mpq

I

IIr

1)()(

)(

Gerak lateral AUV dinyatakan dalam Persamaan

Dilinierisasi terhadap deflexion rudder𝝍(𝒔)

𝜹𝒓(𝒔)

𝐺 𝑠 =

2𝑁𝑢𝑢𝛿𝑟𝑁𝑢𝑣

𝐼𝑧𝑧 − 𝑁 𝑟

𝑁𝑢𝑣𝑉2 𝑠2 +

−𝑚𝑋𝑔 −𝑁𝑢𝑟𝑁𝑢𝑣𝑉

𝑠 + 1

𝐾 =2𝑁𝑢𝑢𝛿𝑟𝑁𝑢𝑣

= 2.9184

𝑎 =𝐼𝑧𝑧 − 𝑁 𝑟

𝑁𝑢𝑣𝑉2= −0.4223

𝑏 =−𝑚𝑋𝑔−𝑁𝑢𝑟

𝑁𝑢𝑣= −0.3563

PERANCANGAN KONTROLER

𝑠 = 𝑒 + 𝛼𝑒

Persamaan sliding surface

Lyapunov menyatakan sebuah sistem akan stabil jika

𝑣 𝑡 = 𝑠 ∙ 𝑠 = 0

𝑼 𝑡 = 𝑼𝒆𝒒 𝑡 + 𝑼𝒏 𝑡

Besar sinyal kontrol SMC

𝑼𝒏 𝑡 =𝑎

𝐾𝑊 ∙ 𝑠𝑖𝑔𝑛(𝜎)𝑼𝒆𝒒 𝑡 =

1

𝐾 −𝑐𝑥1 + (𝛼 −

𝑏

𝑎𝑥2 + 𝑐𝑟 + 𝑏𝑟 + 𝑎 𝑟

Blok Fungsi Pemodelan Sistem pada Software Matlab

PERANCANGAN

SIMULASI DAN ANALISA

Lintasan Persegi

Gambar Pergerakan AUV pada lintasan persegi Gambar Sinyal Kontrol SMC pada Lintasan Persegi

SIMULASI DAN ANALISA

Gambar Pergerakan AUV pada Lintasan Segitiga Gambar Sinyal Kontrol SMC pada Lintasan Segitga

Lintasan Segitiga

SIMULASI DAN ANALISA

Pergerakan AUV pada Lintasan Jajargenjang. Sinyal Kontrol SMC pada Lintasan Jajargenjang

Lintasan Jajargenjang

PENUTUP

Kesimpulan• SMC dapat memaksa pergerakan agar selalu stabil pada

lintasanya• Terjadi chatering untuk mempertahankan posisi AUV

tetap pada lintasan

SEKIAN TERIMAKASIH