Perpustakaan Digital ITB

Platform simulator kereta merupakan salah satu penelitian di Institut Teknologi Bandung (ITB) yang berfungsi sebagai fasilitas pelatihan, alat uji coba model kereta dan sebagai platform untuk menirukan sensasi pergerakan kereta nyata. Secara umum, platform simulator terdiri dari sistem visual dan sistem pergerakan. Sistem visual digunakan untuk memodelkan kondisi lingkungan secara visual kepada pengguna sedangkan sistem pergerakan digunakan untuk memodelkan sensasi pergerakan atau dinamika kereta kepada pengguna. Platform simulator dirancang untuk bergerak dalam empat derajat kebebasan (4-DOF) yaitu pitch, roll, surge dan sway. Pergerakan pitch dan surge digunakan untuk mensimulasikan gaya longitudinal sedangkan pergerakan roll dan sway digunakan untuk mensimulasikan gaya lateral. Empat buah motor BLDC yang terpasang di platform simulator berfungsi sebagai aktuator untuk menggerakkan kabin. Respon keluaran posisi motor BLDC diharapkan melakukan penjejakan posisi referensi agar platform simulator bergerak pada posisi yang diinginkan. Namun dikarenakan kontruksi mekanik yaitu motor BLDC menyangga kabin, muncul masalah torsi beban nonlinier yang mengganggu kinerja motor BLDC. Saat ini, dengan menggunakan kendali internal PI yang terpasang di driver ASDA, gangguan torsi beban nonlinier menyebabkan keluaran respon motor memiliki error steady state sebesar 4.49%. Oleh karena itu, perlu dikembangkan sistem kendali eksternal untuk memperbaiki performa keluaran posisi motor BLDC akibat adanya gangguan torsi beban nonlinier tersebut. Pada penelitian ini, sebagai tahap awal akan dirancang sebuah sistem kendali linier yakni Linear Quadratic Error (LQE). Sistem kendali ini digunakan untuk sistem linier yang diperoleh dari proses linierisasi sistem nonlinier di satu titik operasi. Secara simulasi dan implementasi, sistem kendali ini memiliki performansi yang belum memenuhi kriteria platform simulator yang diharapkan karena memiliki overshoot sebesar 4.51%. Sehingga sistem kendali Sliding Mode Control (SMC) dirancang untuk sistem nonlinier pada semua titik operasi. Sistem kendali ini terdiri dari dua buah skema pengembangan yaitu SMC menggunakan fungsi signum dan SMC menggunakan fungsi saturasi untuk mengurangi chattering. Perancangan sistem kendali posisi motor BLDC terdiri dari pemodelan nominal plant, perancangan Linear Quadratic Error (LQE) dan perancangan Sliding Mode Control (SMC). Pemodelan nominal plant dibagi menjadi tiga langkah, yaitu pemodelan bagian linier, bagian nonlinier dan gabungan antara kedua bagian tersebut. Perancangan LQE terdiri dari tiga langkah utama, yaitu linierisasi nominal plant di satu titik operasi, menyelesaikan Aljabar Riccati Equation (ARE) dan perancangan nilai penguatan state feedback. Sedangkan perancangan SMC terdiri dari tiga langkah utama, yaitu reduksi orde nominal plant, perancangan sliding surface dan perancangan sinyal kontrol. Berdasarkan hasil simulasi dan implementasi, sistem kendali nonlinier SMC fungsi saturasi memiliki respon lebih smooth dan tidak terjadi chattering dibandingkan SMC fungsi signum yaitu dengan overshoot 0.018%. Namun disisi lain waktu respon terbilang lambat yakni settling time 11.85 detik dan rise time 8.22 detik. Dari hasil perbandingan antara sistem kendali yang dikembangkan, dapat disimpulkan bahwa sistem kendali SMC dengan fungsi saturasi merupakan sistem kendali yang paling memenuhi spesifikasi performa platform simulator untuk mengatasi error steady state akibat gangguan torsi beban nonlinier.