Perpustakaan Digital ITB

Dalam pengembangan sistem otomasi kendaraan, kembaran digital berperan sebagai representasi virtual dari kendaraan fisik. Untuk mengembangkan kembaran digital yang akurat, dibutuhkan model kendaraan yang juga dapat mencerminkan kondisi aktual kendaraan. Namun nilai parameter kendaraan yang dapat berubah sesuai dengan kondisi operasi kendaraan, membuat pemodelan sistem dinamis kendaraan menjadi tidak mudah. Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah dengan melakukan estimasi parameter kendaraan secara waktu nyata. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan kendaraan digital melalui estimasi parameter kendaraan menggunakan metode Wide-Array of Nonlinear Dynamics Approximation (WyNDA). WyNDA merupakan metode estimasi berbasis data yang memanfaatkan algoritma pengamat adaptif untuk melakukan estimasi parameter sistem. Pengembangan WyNDA dilakukan untuk mengatasi keterbatasan metode estimasi yang telah ada, khususnya dalam menangani sifat tidak linier kendaraan. Estimasi dilakukan untuk empat parameter kendaraan yaitu massa, momen inersia putar, serta jarak pusat massa ke titik depan dan belakang kendaraan. Proses estimasi parameter dilakukan dengan menggunakan kecepatan dan sudut kemudi sebagai sinyal masukan, sementara data keluaran sistem terdiri dari posisi longitudinal dan lateral kendaraan, sudut yaw, kecepatan lateral, serta laju perubahan sudut yaw. Estimasi yang akurat hanya dapat dicapai apabila sistem memenuhi kondisi eksitasi persisten, yaitu kondisi di mana sinyal masukan mengandung informasi yang cukup untuk mengeksitasi seluruh dinamika sistem. Metode WyNDA berhasil diimplementasikan untuk estimasi parameter internal kendaraan secara waktu nyata. Pada simulasi, WyNDA mampu menghasilkan estimasi dengan tingkat akurasi tinggi, ditunjukan oleh nilai Root Mean Square Error (RMSE) sebesar 8.6x10^(-3) kg untuk massa kendaraan, 4x10^(-4) kgm^2 untuk momen inersia putar, dan 6.2x10^(-3) m serta 5.8x10^(-3) m untuk jarak pusat massa ke titik depan dan belakang. Sementara itu pada data eksperimen, nilai RMSE pada masing-masing parameter tersebut adalah 0.37 kg, 0.11?kgm², 0.02?m secara berturut-turut. dan 0.021 m?. Penurunan akurasi, khususnya pada estimasi momen inersia yaw, disebabkan oleh kurangnya eksitasi pada dinamika rotasi serta gangguan pada sinyal yaw rate, yang secara signifikan menghambat konvergensi estimasi parameter oleh WyNDA. Terlepas dari penurunan akurasi pada salah satu parameter, hasil estimasi tetap digunakan dalam pengembangan sistem lanjutan. Parameter yang diperoleh dari eksperimen kemudian dimanfaatkan untuk membangun kembaran digital kendaraan. Simulasi kemudian dilakukan dengan skenario kehilangan data keadaan pada kendaraan fisik, di mana data tersebut digantikan oleh keluaran dari kembaran digital. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kembaran digital yang dibangun berdasarkan estimasi WyNDA mampu merekonstruksi dinamika kendaraan dengan baik, ditunjukkan oleh nilai RMSE pada variabel keadaan yang rendah. Hal ini mengindikasikan bahwa WyNDA merupakan metode yang relevan dan potensial untuk aplikasi kembaran digital kendaraan.