Perpustakaan Digital ITB

Underwater glider merupakan wahana bawah laut yang digunakan untuk keperluan eksplorasi laut. Underwater glider bergerak dengan melakukan gliding, yaitu naik dan turun dengan sudut pitch tertentu. Pergerakan gliding ini menggunakan aktuator moving mass untuk mengendalikan sudut pitch dan buoyancy engine untuk pergerakan naik turun di dalam air. Namun dalam pengendalian pergerakan gliding, underwater glider menghadapi tantangan karena faktor seperti sistem yang non- linear baik faktor internal maupun eksternal, delay sistem, efek kopling, batasan sistem, serta kebutuhan akan efisiensi energi. Pada penelitian ini, akan dirancang suatu kendali untuk dapat mengendalikan wahana underwater glider untuk mengatasi masalah kendali berfokus pada masalah efisiensi energi. Metode kendali yang diadopsi adalah Model Predictive Control (MPC) dengan model AutoRegressive eXogenous input (ARX). MPC dipilih karena kemampuannya dalam menghasilkan sinyal input optimal dengan mempertimbangkan batasan sistem serta efisiensi energi secara bersamaan. Namun pemilihan MPC ini perlu untuk didukung dengan model ringan secara komputasi agar dapat diimplementasikan pada wahana. Maka model yang dipilih untuk dikembangkan pada penelitian ini adalah ARX karena dapat menangkap dinamika sistem melalui masukan dan keluaran dengan komputasi yang relatif rendah. MPC dengan ARX ini dirancang untuk mengendalikan sudut pitch wahana dan laju kedalaman. Laju kedalaman wahana diatur menggunakan trapezoidal motion profile yang secara tidak langsung dapat mengendalikan kedalaman wahana. ARX model untuk pitch diperoleh menggunakan orde satu keluaran dan orde dua masukkan memiliki nilai RMSE 2,6 derajat. Sedangkan ARX model depth rate yang dikonfigurasi dengan orde keluaran 1 dan orde masukkan 2 menghasilkan nilai RMSE 8 mm/s. Parameter horison prediksi untuk MPC yang digunakan adalah 15 detik dengan dengan waktu komputasi 0,48 detik. serta menggunakan bobot adaptif sederhana yaitu switching weight antara 10?3 atau 1 menyesuaikan kondisi kesalahan penjejakan. Model MPC yang didesain memiliki efisiensi 7 kali lebih ii baik pada aktuator moving mass dan 2 kali pada aktuator buoyancy engine dibandingkan dengan bobot yang tetap. Hasil implementasi kendali MPC ARX menunjukkan kemampuan dalam penjejakan meski terdapat pergeseran kedalaman dan osilasi pitch pada daerah setpoint. Rata-rata absolut error yang dihasilkan pada proses penjejakan adalah 0.27m, 0,017m/s dan 2,8 derajat untuk kedalaman, laju kedalaman dan sudut pitch secara berturut-turut. Bila dibandingkan dengan PID, performa penjejakan PID unggul dalam segi rise time pada pengendalian depth dan pitch dibandingkan dengan MPC, namun MPC dapat mengatasi masalah pengendalian pitch lebih baik dibandingkan PID dengan rata-rata error absolut yang lebih kecil. Dalam segi efisiensi energi, MPC mampu menghasilkan input yang lebih optimal dan menghemat penggunaan energi 27,8% dibandingkan dengan PID.