📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen
Pencarian topik
Hasil Dokumen
Ditemukan: 10 dokumenPERANCANGAN PENGONTROL HIBRIDA MRAC-DDPG BERBASIS PEMODELAN NARX UNTUK PENGONTROLAN KADAR SULFUR SO_2 PADA UNIT DESULFURISASI
Unit desulfurisasi pada pabrik amonia memiliki peran krusial dalam mencegah deaktivasi katalis, namun pengontrolannya sangat menantang akibat karakteristik dinamika sistem yang nonlinier, multivariabel, dan adanya jeda waktu (time-delay). Model Reference Adaptive Control (MRAC) konvensional mampu menyesuaikan parameter secara dinamis, tetapi rentan terhadap fenomena parameter drift dan osilasi tinggi akibat gangguan eksternal. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, menguji, dan mengoptimalkan sistem pengontrol hibrida MRAC-DDPG berbasis pemodelan Nonlinier Auto-Regressive with Exogenous Input (NARX) guna meningkatkan akurasi regulasi kadar sulfur sekaligus memitigasi kelemahan mekanisme adaptasi konvensional. Dinamika plant diidentifikasi menggunakan jaringan saraf tiruan NARX berbasis Bayesian Regularization menggunakan data operasional riil (365 sampel harian kadar sulfur laboratorium dan 8.760 titik data variabel proses) dengan rasio data latih dan uji 80:20. Pada perancangan arsitektur pengontrolannya, MRAC ternormalisasi dengan modifikasi kebocoran ditetapkan sebagai pengontrol dasar (baseline) setelah melalui uji komparasi yang membuktikan keunggulannya dibanding mekanisme adaptasi lain, dengan capaian galat awal Root Mean Square Error (RMSE) sebesar 0,000829 PPM. Untuk menyempurnakan baseline tersebut, agen Reinforcement Learning Deep Deterministic Policy Gradient diintegrasikan guna menala laju adaptasi secara dinamis berdasarkan fungsi imbalan yang dioptimasi melalui Bayesian Optimization. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model NARX mampu mengestimasi kadar sulfur secara akurat tanpa indikasi overfitting (RMSE keseluruhan 0,00268 PPM). Implementasi hibrida MRAC-DDPG lebih lanjut terbukti sukses mereduksi RMSE kendali menjadi 0,000557 PPM, menghasilkan peningkatan akurasi sebesar 32,78%. Integrasi ini secara efektif mampu menjaga konsentrasi sulfur senantiasa berada di bawah batas kritis operasional yang diperbolehkan, memberikan rise time yang lebih cepat, dan mengeliminasi osilasi tanpa memicu chattering pada aktuator. .
PREDIKSI DAN KONTROL OSILASI SIKLUS BATAS PADA SISTEM TIDAK LINEAR
Salah satu elemen pada sistem kontrol yang cukup sulit untuk dikendalikan adalah elemen tidak linear. Elemen tidak linear dapat memicu terjadinya fenomena osilasi siklus batas yang dapat menyebabkan masalah pada sistem. Osilasi siklus batas dapat diprediksi eksistensinya menggunakan metode describing function. Setelah diprediksi, osilasi siklus batas dapat dikontrol dan diredam menggunakan beberapa jenis sistem kontrol. Pada penelitian ini, sistem kontrol untuk meredam osilasi siklus batas dirancang dan disimulasikan pada sistem tidak linear. Sebelum sistem kontrol dirancang, osilasi siklus batas yang akan timbul diprediksi terlebih dahulu. Tesis ini dimulai dari peninjauan ulang pustaka terdahulu terkait osilasi siklus batas dan sistem kontrol pada sistem tidak linear. Elemen tidak linear yang diteliti adalah saturasi. Setelah itu, dilakukan penurunan fungsi ketidaklinearan dengan metode describing function. Fungsi tersebut diturunkan untuk memprediksi eksistensi dan parameter osilasi siklus batas yang timbul. Hasil prediksi dengan fungsi tersebut selanjutnya divalidasi dengan hasil simulasi. Sistem kontrol untuk meredam osilasi siklus batas kemudian dirancang. Namun, sebelum dirancang, DR&O dari rancangan sistem kontrol disusun terlebih dahulu. Rancangan sistem kontrol tersebut meliputi kontroler PID linear, kontroler PID tidak linear, dan MRAC. Ketiga sistem kontrol tersebut dirancang sesuai DR&O yang telah disusun. Setelah dirancang, ketiga sistem kontrol disimulasikan di Simulink. Sistem kontrol tersebut lalu dianalisis dan dievaluasi terhadap DR&O. Terakhir, performa kontrol dari semua sistem kontrol dibandingkan. Pada penelitian ini, osilasi siklus batas yang terjadi akibat ketidaklinearan saturasi telah berhasil diprediksi eksistensi dan parameternya dengan metode describing function. Parameter osilasi siklus batas hasil prediksi tersebut memiliki nilai yang hampir sama dengan hasil simulasi. Lebih lanjut, sistem kontrol yang dirancang telah berhasil digunakan untuk mengontrol dan meredam osilasi siklus batas yang timbul. Sistem kontrol tersebut berupa kontroler PD, PID, PID dengan anti windup dan MRAC. Hasil penelitian ini berguna untuk membantu pada pengembangan sistem kontrol yang lebih baik untuk meredam osilasi siklus batas.
ANALISIS RESPON DINAMIK STRUKTUR SAYAP PESAWAT TERHADAP EKSITASI PERIODIK
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis respon dinamik struktur sederhana yang merepresentasikan sayap pesawat terbang. Model struktur dibangun dalam bentuk balok kantilever dengan elemen shell homogen menggunakan perangkat lunak MSC Patran/Nastran. Struktur dimodelkan dengan 12 node, dimana tiga node dijadikan sebagai titik tumpuan tetap (fixed points). Hasil pemodelan berupa matriks massa, matriks kekakuan, dan mode shape yang direduksi menjadi sistem sembilan derajat kebebasan (9 DOF). Matriks hasil pemodelan selanjutnya diolah dengan MATLAB dan diintegrasikan ke dalam model Simulink. Eksitasi periodik dalam bentuk gaya akibat unbalance disk diberikan pada node ke-5 (atau node 7.3 pada model Patran) untuk mempelajari pengaruhnya terhadap respon struktur. Respon yang diamati berupa simpangan arah Z terhadap waktu, dengan analisis distribusi simpangan pada tiap node. Hasil penelitian menunjukkan bahwa simpangan terbesar terjadi pada node Z3, Z6, dan Z9, sedangkan node lain memperlihatkan simpangan relatif lebih kecil. Pola ini konsisten dengan bentuk mode shape yang diperoleh dari analisis modal. Kesimpulan dari penelitian ini menegaskan bahwa variasi lokasi dan karakteristik eksitasi periodik memengaruhi distribusi simpangan pada struktur. Penelitian ini dibatasi pada analisis numerik tanpa mempertimbangkan efek redaman maupun fenomena resonansi, sehingga dapat dijadikan dasar untuk penelitian lanjutan yang lebih komprehensif.
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PRAKTIKUM KONTROL POSISI SUDUT LENGAN AYUN BERBASIS MIKROKONTROLER NIRKABEL
Alat praktikum berperan penting dalam mendukung pemahaman mahasiswa terhadap sistem kendali, terutama pada kontrol posisi sudut. Namun, alat yang tersedia di Laboratorium Dinamika ITB saat ini umumnya berukuran besar, sulit dipindahkan, dan kurang memberikan visualisasi pergerakan yang jelas. Oleh karena itu, dibutuhkan alat praktikum yang ringkas, mudah diproduksi, terjangkau, dan mampu menampilkan dinamika sistem secara visual. Berdasarkan kebutuhan tersebut, perlu dikembangkan alat praktikum kontrol posisi sudut lengan ayun berbasis mikrokontroler nirkabel yang lebih sesuai untuk kegiatan pembelajaran. Penelitian ini dimulai dengan studi pustaka tentang motor DC, motor driver, dan mikrokontroler. Selanjutnya, dilakukan penyusunan persyaratan dan tujuan rancangan alat yang hendak dibuat. Lalu, dirancang bagian mekanik dari alat praktikum tersebut. Setelah itu dilakukan proses pembuatan rangkaian penggerak motor, program untuk mikrokontroler, serta halaman web untuk antarmuka pengguna sesuai dengan hasil studi. Penelitian dilanjutkan dengan pengujian pada alat praktikum secara bertahap, mulai dari penentuan nilai sensitivitas sensor dan besar sudut celah bebas roda gigi, dilanjutkan dengan pengujian terhadap persyaratan dan tujuan rancangan, hingga pengujian terhadap kompensator untuk melawan gaya gesek dan gravitasi yang telah dirancang. Hasil dari penelitian ini berupa alat praktikum kontrol posisi sudut lengan ayun berbasis mikrokontroler nirkabel yang mampu mengompensasi gaya gravitasi dan gaya gesek. Target posisi sudut lengan ayun pada alat ini dapat diatur dengan dua perintah, yaitu dengan potensiometer dan melalui halaman web. Sinyal perintah dan respon yang terjadi juga dapat ditampilkan dalam bentuk grafik. .
PENGEMBANGAN KENDALI ARUS UNTUK SIMULATOR HAPTIK SATU DERAJAT KEBEBASAN BERBASIS MOTOR BERGIGI DALAM SIMULASI PENGGURDIAN TULANG
Pelatihan operasi bedah pedicle screw insertion yang konvensional memiliki kendala keterbatasan dan biaya penggunaan kadaver. Simulator haptik menawarkan solusi pelatihan yang lebih mudah diakses. Namun, aktuator direct-drive yang mampu memberi gaya yang besar memiliki harga yang relatif mahal. Secara umum, penelitian ini bertujuan mengembangkan simulator haptik dengan satu derajat kebebasan dengan menggunakan motor DC bergigi sebagai aktuator. Tujuan spesifik dari penelitian ini adalah mengembangkan model dinamik simulator haptik, mengembangkan kendali arus yang lebih cepat dari respons manusia, dan mampu mengukur torsi interaksi dengan pengguna. Metode penelitian yang digunakan meliputi pembuatan setup eksperimental, identifikasi parameter motor, serta perancangan dan pengujian sistem kendali. Parameter motor diidentifikasi melalui pengukuran langsung dan pengujian tanpa beban. Pengukuran langsung memberikan nilai resistansi dan induktansi. Pengujian tanpa beban memberikan data yang mendukung penentuan konstanta torsi, konstanta back-EMF, parameter gesekan, dan inersia. Selanjutnya, dirancang sebuah sistem kendali arus berbasis Proportional-Integral (PI) yang dengan umpan balik yang dilengkapi filter komplementer untuk mengatasi noise pengukuran. Pengujian kendali arus dilakukan dalam kondisi poros motor terkunci (locked rotor) untuk mengisolasi komponen elektrikal dari efek dinamis komponen mekanikal. Hasil dari penelitian ini adalah model dinamik yang mampu memprediksi respons dinamik dari simulator dengan kesalahan sampai 4,7% untuk perubahan mendadak. Selain itu, hasil penelitian ini juga berhasil mencapai kendali arus yang cepat, dengan settling time 0,13 detik, lebih cepat daripada waktu respons manusia terhadap stimulus sentuhan. Namun, sistem akuisisi torsi memiliki histerisis lebih dari 60%. Histerisis pada pengukuran torsi menunjukkan bahwa kekakuan struktur pada desain perangkat keras simulator haptik merupakan faktor yang penting dan perlu dikembangkan lebih lanjut.
DESAIN DAN ANALISIS PENGONTROL POSE BERBASIS FUNGSI KONTROL BARRIER DALAM PENGENDALIAN POSE QUADROTOR UNTUK PELACAKAN SUBJEK
Quadrotor adalah jenis pesawat tanpa awak yang populer digunakan untuk berbagai tujuan, seperti militer, fotografi, dan riset. Salah satu fitur quadrotor adalah pelacakan target secara visual menggunakan kamera. Namun, permasalahan yang dapat timbul adalah adanya kemungkinan target terlepas dari bidang pandang kamera. Pada penelitian tugas akhir ini, didesain pengontrol berbasis fungsi Barrier-Lyapunov untuk memastikan target selalu berada di dalam field of view (FoV) kamera. Kemudian, performa pengontrol akan diuji dengan MATLAB Simulink dan eksperimen nyata. Pada tahap awal, kandidat Lyapunov berbasis fungsi barrier dirancang berdasarkan model kinematika dalam koordinat polar. Kemudian, persamaan diferensial kinematika yang dihasilkan dari kandidat Lyapunov tersebut akan divalidasi dengan phase plane. Apabila perilaku kinematika sudah sesuai dengan perilaku yang ingin dicapai, pengontrol kemudian dapat dirancang berdasarkan persamaan kecepatan tangensial dan kecepatan angular yaw dari kandidat Lyapunov yang berhasil didesain. Pada penelitian tugas akhir ini, kandidat Lyapunov yang terpilih mengandung fungsi logaritma natural dan trigonometri yang terinspirasi dari berbagai literasi. Pengontrol lalu diimplementasikan pada model quadrotor di Simulink dengan menggunakan setpoint sebagai targetnya. Hasil simulasi menunjukkan pengontrol yang dirancang berhasil menjaga jarak quadrotor dari setpoint sesuai keinginan pengguna. Selain itu, pengontrol mampu menjaga setpoint berada di tengah FoV dengan cara menghasilkan sinyal kontrol yang sangat besar ketika setpoint mendekati batas FoV. Selanjutnya, pengontrol diuji pada quadrotor asli dengan menggunakan ArUco sebagai targetnya. Hasil eksperimen dengan FoV sebesar 100° dan parameter hukum kontrol ???????? = 0,5 menunjukkan karakteristik respon jarak dan offset angle terhadap waktu secara berturut-turut sebagai berikut: rise time ???????? ? 2,4 detik (untuk kedua grafik); settling time ???????? ? 2,9 detik dan ???????? ? 2,8 detik (dengan 10% error band); overshoot ???????? ? 9,2% dan ???????? ? 7,1%; serta peak time ???????? = 4,4 detik dan ???????? = 8,0 detik.
IDENTIFIKASI PARAMETER DAN PENYETEMAN PID DARI SISTEM KENDALI KECEPATAN PUTAR MOTOR DC
Praktikum sistem kendali kecepatan putar motor DC telah diajarkan di Prodi Teknik Mesin Insitut Teknologi Bandung sejak tahun 2014. Walaupun telah berlangsung selama lima tahun, model matematis dari sistem kendali kecepatan putar motor DC masih belum teridentifikasi dengan baik. Penelitian untuk memodelkan sistem kendali sebagai sistem FODT telah dilakukan. Namun, hasil simulasi dan pengujian dari model FODT tersebut masih belum sesuai. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dan memvalidasi sistem kendali kecepatan motor DC serta membandingkan beberapa metode penyeteman. Untuk mencapai tujuan diatas, nilai static gain maupun model dinamik perangkat/sirkuit yang membangun sistem kendali kecepatan putar diidentifikasi satu persatu. Nilai static gain diperoleh dari pengujian pada saat kondisi tunak. Sementara itu, model dinamik sistem diperoleh dengan pengujian step response pada jerat terbuka. Berdasarkan hasil pemodelan dinamik dari setiap perangkat ini, model dinamik dari keseluruhan sistem kendali kecepatan motor DC dibangun dan divalidasi. Berdasarkan model yang telah divalidasi tersebut, sistem kendali dimodelkan sebagai FODT. Dengan demikian, penyeteman PID dengan metode Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, dan Chien-Hrones-Reswick dapat diaplikasikan. Untuk membandingkan hasil dari ketiga metode tersebut, nilai kesalahan fungsi step pada jerat tertutup dihitung dengan menggunakan metode Integral Absolute Error (IAE). Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, model dinamik dari sistem kendali kecepatan putar motor telah teridentifikasi dan tervalidasi dengan baik. Selain itu, metode penyeteman yang menghasilkan kesalahan paling kecil untuk pengatur P dan PID adalah Cohen-Coon, sementara untuk pengatur PI adalah CHR.
IDENTIFIKASI PARAMETER DAN PENYETEMAN PID DARI SISTEM KENDALI KECEPATAN PUTAR MOTOR DC
Praktikum sistem kendali kecepatan putar motor DC telah diajarkan di Prodi Teknik Mesin Insitut Teknologi Bandung sejak tahun 2014. Walaupun telah berlangsung selama lima tahun, model matematis dari sistem kendali kecepatan putar motor DC masih belum teridentifikasi dengan baik. Penelitian untuk memodelkan sistem kendali sebagai sistem FODT telah dilakukan. Namun, hasil simulasi dan pengujian dari model FODT tersebut masih belum sesuai. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dan memvalidasi sistem kendali kecepatan motor DC serta membandingkan beberapa metode penyeteman. Untuk mencapai tujuan diatas, nilai static gain maupun model dinamik perangkat/sirkuit yang membangun sistem kendali kecepatan putar diidentifikasi satu persatu. Nilai static gain diperoleh dari pengujian pada saat kondisi tunak. Sementara itu, model dinamik sistem diperoleh dengan pengujian step response pada jerat terbuka. Berdasarkan hasil pemodelan dinamik dari setiap perangkat ini, model dinamik dari keseluruhan sistem kendali kecepatan motor DC dibangun dan divalidasi. Berdasarkan model yang telah divalidasi tersebut, sistem kendali dimodelkan sebagai FODT. Dengan demikian, penyeteman PID dengan metode Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, dan Chien-Hrones-Reswick dapat diaplikasikan. Untuk membandingkan hasil dari ketiga metode tersebut, nilai kesalahan fungsi step pada jerat tertutup dihitung dengan menggunakan metode Integral Absolute Error (IAE). Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, model dinamik dari sistem kendali kecepatan putar motor telah teridentifikasi dan tervalidasi dengan baik. Selain itu, metode penyeteman yang menghasilkan kesalahan paling kecil untuk pengatur P dan PID adalah Cohen-Coon, sementara untuk pengatur PI adalah CHR.
STABILISASI KELUARAN DENGAN STRATEGI WAKTU MINIMUM PADA PESAWAT NIRAWAK
Pesawat nirawak high altitude long endurance (HALE) memiliki peran krusial dalam berbagai bidang, seperti pengawasan dan pemantauan lingkungan. Penelitian ini menyelidiki strategi kontrol waktu minimum untuk menstabilkan pesawat nirawak HALE dalam mencapai target yang ditentukan. Model kinematik UAV dianalisis dan dikembangkan berdasarkan model Dubins, dengan reduksi model yang dilakukan untuk memudahkan implementasi kontrol. Hasil penelitian menunjukkan bahwa strategi kontrol waktu minimum secara efektif mencapai target. Tantangan dalam keterobservasian sistem diperoleh ketika UAV mengikuti lintasan garis lurus. Untuk meningkatkan kemampuan pengamatan, pendekatan peturbasi periodik diterapkan pada kontrol masukan, yang meningkatkan kinerja kontrol dan pengamat. Dengan demikian, menggabungkan strategi kontrol waktu minimum dengan pendekatan ini secara signifikan dapat pada pengembanga algoritma kontrol untuk UAV yang beroperasi di bawah skenario informasi terbatas, yang secara efektif mengatasi tantangan pengamatan dan memajukan teknologi UAV.
NUMERICAL EVALUATION OF FLAPPING FIN MODEL BY MEANS OF FLUID-STRUCTURE INTERACTION
This research employs numerical fluid-structure interaction (FSI) modeling using numerical commercial software to analyze the thrust performance of caudal fins. The study begins with modeling and validating a 3D FSI model against existing experimental data. Subsequently, an analysis is conducted to determine the most suitable 2D plane model (plane strain or plane stress). Parametric study are conducted by varying flapping frequency, freestream velocity, and material stiffness. Results demonstrate successful validation of the 3D FSI model against experimental data. The 2D plane strain model is slightly favored for its computational efficiency and possesses better accuracy compared to plane stress. Key conclusions highlight the dependence of net thrust on flapping frequency relative to natural frequency, where the highest net thrust generation are located in the region near the natural frequency of the system, the influence of material properties on thrust location, and the impact of freestream velocity, where an increase in freestream velocity will increase the net thrust generation in stiffer materials, and decrease the thrust generation in less stiff material with an addition of the shift of peak thrust location.