Perpustakaan Digital ITB

Perkembangan teknologi antarmuka manusia dan mesin menuntut adanya interaksi nirsentuh melalui pemanfaatan visi komputer. Sistem penjejakan okular berbasis Image-Based Visual Servoing (IBVS) dengan arsitektur Eye-in-Hand memiliki prospek luas, namun rentan terhadap anomali kualitatif positive feedback loop serta fluktuasi waktu cuplik akibat tingginya beban komputasi ekstraksi fitur wajah menggunakan Haar Cascade Classifier. Secara mekanis, sistem juga dihadapkan pada asimetri gaya dan beban gravitasi konstan pada sumbu vertikal yang memicu steady-state drift. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dan mengevaluasi arsitektur sistem kendali komparatif multi-threading yang memungkinkan peralihan waktu-nyata antara kontroler Proportional-Integral-Derivative (PID) diskret dan Linear Quadratic Regulator (LQR). Metodologi penelitian menggunakan purwarupa Hardware-in-the-Loop dengan optimasi parameter komputasional melalui algoritma Particle Swarm Optimization (PSO). Secara kuantitatif, optimasi ini menghasilkan parameter kendali PID yang asimetris: ???????? = 15,912, ???????? = 0,180, ???????? = 0,0 untuk sumbu X (horizontal), dan ???????? = 6,978, ???????? = 0,0, ???????? = 0.063 untuk sumbu Y (vertikal). Pada kontroler LQR, PSO menetapkan parameter penalti posisi yang jauh lebih masif pada sumbu Y (????????1,1 = 271,52) dibandingkan sumbu X (????????1,1 = 131,06) guna mengkompensasi gangguan gravitasi. Untuk memitigasi derau pembacaan sensor dan osilasi destruktif, sistem diintegrasikan dengan Luenberger Observer, penyaring Deadband 3%, dan mekanisme pemutus arus parasit. Hasil pengujian dinamis mengekstraksi metrik kuantitatif yang menunjukkan bahwa PID memiliki kelincahan superior pada sumbu horizontal (bebas hambatan gravitasi) dengan nilai Root Mean Square Error (RMSE) sebesar 1,418 cm, mengungguli LQR yang mencatat RMSE 1,703 cm. Namun, pada pengujian statis sumbu vertikal, LQR membuktikan ketangguhan arsitektur State-Space dengan menghasilkan Steady-State Error (SSE) hanya sebesar 0,120 cm, menahan tarikan gravitasi jauh lebih baik daripada PID yang mengalami galat kemerosotan hingga 0,458 cm. Secara fisis, penggunaan Luenberger Observer dan Deadband terbukti mereduksi deviasi getaran merusak hingga 80%, dari rentang 8,85 cm menjadi hanya 1,18 cm. Secara kualitatif, penelitian ini menyimpulkan bahwa PID unggul dalam kecepatan respons penjejakan trajektori ringan, sementara LQR mutlak esensial untuk menjaga stabilitas absolut dan ketahanan perangkat keras dari derau komputasi.