Penggunaan Penyelesaian Persamaan Aljabar Riccati Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik dan Sifat-Sifatnya Pembimbing Soleha, M.Si Dita Marsa Yuanita 1209 100 019
Abstrak Permasalahan kendali optimal adalah mendapatkan aturan Bab 1
kendali optimal
Penyelesaian PRAWD dan matriks gain umpan balik
Bab 2
Invarian waktu untuk proses kendali tak berhingga (steady
Bab 3
Penyelesaian PRAWD (steady state) didapat dengan
Bab 4
state) membalik waktu pada PRAWD non steady state (kasus pendulum terbalik)
Analisis PRAWD menghasilkan persamaan tetap apabila
Bab 5
matriks pemberat indeks performansi diganti
PRAWD memiliki penyelesaian minimum yang unik
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Pendahuluan Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5
Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Latar Belakang Masalah Pendahuluan Bab 2
Persamaan Riccati Aljabar dasar teori kendali modern muncul pada masalah kendali optimal
dianggap sebagai
Bab 3
[1] Bellon, J. (2008) "Riccati Equations in Optimal Control Theory“. Mathematics Theses, Georgia State University. Penelitian sebelumnya
Bab 4 Bab 5
Membahas masalah optimal kuadratik menggunakan penyelesaian persamaan Riccati aljabar kontinu
Penggunaan dan Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Latar Belakang Masalah Pendahuluan Bab 2 Bab 3
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit (PRAWD) berbentuk
P = Q + F * PF − F * PG ( R + G * PG ) −1 G * XF
untuk menyelesaikan masalah kendali optimal linier kuadratik dari sistem waktu diskrit
x(t + 1) = Fx(t ) + Gx(t )
dan indeks
Bab 4
∞
x(0) = c
performansi kuadratik
J = x* ( N ) Sx( N ) + ∑ [ x* (k )Qx(k ) + u * (t ) Ru (t )] t =0
diminimalkan dengan
Bab 5
aturan umpan balik
u (t ) = − K (t ) x(t )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Latar Belakang Masalah Pendahuluan Bab 2 Bab 3
Pada Tugas Akhir ini dibahas
Kendali Optimal Linier Kuadratik yang memunculkan Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit
Keadaan Steady State (Kasus Pendulum Bab 4 Bab 5
Terbalik dengan Sistem Servo)
Sifat Penyelesaian PRAWD
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Rumusan Masalah Pendahuluan
Bagaimana mendapatkan penyelesaian pada Bab 2
masalah Sistem Servo dengan plant Pendulum Terbalik menggunakan persamaan Riccati Aljabar
Bab 3
Bagaimana mengkaji sifat terkait penyelesaian Bab 4
PRAWD
Bab 5
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Batasan Masalah Pendahuluan Bab 2 Bab 3 Bab 4
1. Keadaan steady state serta non steady state dengan kasus sistem pendullum terbalik.
2. Penyelesaian dengan MATLAB
Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Tujuan Pendahuluan Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5
Menunjukkan cara mendapatkan penyelesaian pada masalah Sistem Servo dengan plant Pendulum Terbalik menggunakan persamaan Riccati Aljabar
1
2
Memberikan kajian sifat terkait penyelesaian PRAWD
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 1|Pendahuluan Manfaat Pendahuluan Bab 2 Bab 3
Memberikan suatu
referensi yang mudah
dimengerti mengenai kendali optimal kuadratik menggunakan persamaan Riccati aljabar.
Bab 4 Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Inversi Matriks Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3
Sistem Contoh Sistem (Pendulum Terbalik) Desain Sistem Servo
Bab 4 Bab 5
Kendali Optimal Linier Kuadratik
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Inversi Matriks Bab 1
Sifat 2.1. [2] Sifat Inversi Matriks Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4
Jika diberikan matriks persegi
A ∈ M n×n , B ∈ M n×m , C ∈ M m×n dan D ∈ M m×m dan matriks A + BDC memiliki invers
Maka ( A + BDC ) −1 = A−1 − A−1 B ( D −1 + CA−1 B ) −1 CA−1
Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Sistem Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4
Persamaan Keadaan
x(t + 1) = Fx(t ) + Gu (t )
Persamaan Output y (t ) = Cx (t ) + Du (t )
dengan x(t ) vektor keadaan u (t ) vektor input y (t ) vektor output
Bab 5
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Sistem Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Linier Misal terdapat operator T bila diberikan input u1 (t ) terdapat output y1 (t ) dan input u2 (t ) outputnya, y2 (t ) maka T (αu1 (t ) + βu2 (t )) = αy1 (t ) + βy2 (t ) = αT (u1 (t )) + βT (u2 (t )) Invarian Waktu Jikadiberikan input u (t ) dengan output y (t ) maka input u (t − τ ) memiliki output y (t − τ )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Contoh Sistem (Pendulum Terbali Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Gambar 1. Pendulum Terbalik
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Contoh Sistem (Pendulum Terbali Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Persamaan gerak pendulum pada arah sumbu x d 2x
d2 M 2 + m 2 ( x + l sin θ ) = u dt dt ( M + m) x − ml (sin θ )θ 2 + ml (cos θ )θ = u
Persamaan gerak massa pada arah sumbu z
d2 d2 m 2 ( x + l sin θ ) (l cos θ ) − m 2 (l cos θ ) (l sin θ ) = mgl sin θ dt dt mx cos θ + mlθ = mg sin θ Linearisasi ( M + m) x + mlθ = u mx + mlθ = mgθ
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Contoh Sistem (Pendulum Terbali Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Definisikan x1 = θ x2 = θ x3 = x x4 = x
Persamaan Keadaan Pendulum Terbalik
1 0 0 x 0 1 1 0 0 0 x − 2 + Ml u 0 0 1 x3 0 1 0 0 0 x4 M Persamaan Output x1 x y = [0 0 1 0] 2 x3 x4
0 x1 M + m x g 2 = Ml 0 x3 m − x4 M g
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Desain Sistem Servo Bab 1 G
Tinjauan Pustaka
F
Bab 3 Bab 4 Bab 5
Gambar 2. Denah Sistem Servo Dari gambar v(t ) = v(t − 1) + r (t ) − y (t ) didapat x(t + 1) = Fx(t ) + Gu (t ) dan y (t ) = Cx (t )
u (t ) = − K 2 x(t ) + K1v(t )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Desain Sistem Servo Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Dalam bentuk persamaan matriks F x(t + 1) = u (t + 1) K − K F − K CF 2 2 1
G x(t ) 0 + r I − K 2G − K1CG u (t ) K1
Definisikan xE (t ) = x(t ) − x(∞) u E (t ) = u (t ) − u (∞)
Menjadi F xE (t ) = u (t ) K − K F − K CF 2 1 E 2
G xE (t ) I − K 2G − K1CG u E (t )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Desain Sistem Servo Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3
Dapat ditulis sebagai xE (t ) F u (t ) = 0 E
Dengan
G xE (t ) 0 u (t ) + I w(t ) 0 E
w(t ) = [K 2 − K 2 F − K1CF
I − K 2G − K1CG ]
Definisikan Bab 4
xE (t ) ˆ F ,F = 0 u E (t )
ξ (t ) = Bab 5
G 0 G = , I 0
Menjadi ˆ w(t ) ξ (t + 1) = Fˆ ξ (t ) + G
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Kendali Optimal Linier Kuadrati Bab 1 Tinjauan Pustaka
Pandang persamaan
x(t + 1) = Fx(t ) + Gu (t ) Indeks performansi N −1
J = x ( N ) Sx( N ) + ∑ [ x* (t )Qx(t ) + u * (t ) Ru (t )] *
t =0
Bab 3
Aturan kendali optimal u (t ) = − Kx (t )
Indeks Performansi dengan Pengali Lagrange [{x* (t )Qx(t )
Bab 4
N −1
Bab 5
L = x ( N ) Sx( N ) + ∑ + u * (t ) Ru (t )}λ* (t + 1){Fx(t ) + Gu (t ) − x(t + 1)} *
t =0
+ {Fx(t ) − Gu (t ) − x(t + 1)}* λ (t + 1)]
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Kendali Optimal Linier Kuadrati Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4 Bab 5
Didiferensialkan δL = 0; λ (t ) = Qx(t ) + F *λ (t + 1) δx (t ) δL = 0; Sx( N ) = λ ( N ) δx ( N ) δL = 0; u (t ) = − R −1G *λ (t + 1) δu (t ) δL = 0; x(t + 1) = Fx(t ) + Gu (t ) δλ (t ) Diselesaikan menjadi X (t ) = Q + F * X (t + 1) F − F − F * X (t + 1)G[ R + G * X (t + 1)G ]−1 GX (t + 1) F
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka
Kendali Optimal Linier Kuadrati Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3
Persamaan Riccati Aljabar P(t ) = Q + F * P(t + 1) F − F − F * P(t + 1)G[ R + G * P(t + 1)G ]−1 GP(t + 1) F
Matriks gain umpan balik K (t ) = [ R + G * P(t + 1)G ]−1 G * P(t + 1) F
Indeks Performansi minimum Bab 4
J = x* (0) P(0) x(0)
Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 2|Tinjauan Pustaka Penyelesaian PRAWD Bab 1 Tinjauan Pustaka Bab 3 Bab 4
Persamaan Riccati Aljabar sebagai fungsi D( P ) = P − F * PF + ( S + G * XF )* ( R + G * PG ) −1 ( S + G * PF ) − Q
Aturan kendali optimal uopt (t ) = [ F − G ( R + G * Popt G ) −1 ( S + G * Popt F )]x(t ) Indeks performansi ∞
J =∑ t =0
Bab 5
Q S * x(t ) x (t ) u (t ) u ( t ) S R
(
*
*
)
Matriks Loop tertutup
FP (t ) = F − G ( R + G * Popt G ) −1 ( S + G * Popt F )
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 3|Metode Penelitian Studi Literatur Bab 1
Analisis Bab 2 Metode Penelitian
Penyelesaian Contoh Permasalahan Evaluasi
Bab 4 Bab 5
Penarikan Kesimpulan Dan Penulisan Tugas Akhir
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Linier Kuadratik Steady State
Bab 2 Bab 3
Kendali Optimal Linier Kuadratik dari Sistem Servo
Analisis dan Pembahasan Bab 5
Sifat Penyelesaian Riccati Aljabar
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1 Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Kendali Optimal Linier Kuadrati Steady State Ketika proses kendali berhingga, matriks P(t ) dan K (t ) menjadi matriks invarian waktu Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit Steady State P = Q + F * PF − F − F * PG[ R + G * PG ]−1 GPF
Matriks gain umpan balik
K = [ R + G * PG ]−1 G * PF
Indeks Performansi Minimum J = x* (0) Px(0)
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1 Bab 2
Kendali Optimal Linier Kuadrati Steady State Diberikan sistem 0 0 1 + x(t + 1) = x ( t ) 0u (t ) − 0 . 5 1
Bab 3
Dengan Analisis dan Pembahasan
2 x(0) = 2
Indeks performansi kuadratik Bab 5
1 0 * + J = ∑ [ x* (t ) x ( t ) u (t )u (t )] t =0 0 0.5 ∞
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Linier Kuadrati Steady State Penyelesaian PRAWD Steady State
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan
P(t + 1) = Q + F * P(t ) F − F − F * P(t )G[ R + G * P(t )G ]−1 GP(t ) F
Iterasi dengan batas 0 0 P (t ) = 0 0
Matriks gain umpan balik Bab 5
K = [0.2207 − 0.4414]
Didapat nilai matriks yang tetap 1.5664 − 1.1328 Pss = − 1.1328 2.7556
Indeks Performansi Minimum J = 8.2656
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Diketahui
Bab 2
M = 2.5kg , m = 0.25kg , l = 2m
Maka persamaan keadaan Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
x1 0 x 5.3955 2 = x3 0 x4 − 0.981
Persamaan output y = [0
0
1 0 0 x1 0 0 0 0 x2 − 0.2 + u 0 0 1 x3 0 0 0 0 x4 0.4 1
x1 x 0] 2 x3 x4
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Pendiskritan pada sistem
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
0.1009 x1 (t + 1) 1.0271 x (t + 1) 0.5444 1.0271 = 2 x3 (t + 1) − 0.0049 − 0.0002 x t ( + 1 ) − 0.099 − 0.0049 4
0 0 x1 − 0.001 0 0 x2 − 0.0202 u + 1 0.1 x3 0.002 0 1 x4 0.04
y = [0
0
1
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
x1 x 0] 2 x3 x4
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Persamaan ruang keadaan
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
0.1009 0 0 1.0271 0.5444 1.0271 0 0 ξ (t + 1) = − 0.0049 − 0.0002 1 0.1 1 − 0.099 − 0.0049 0 0.0049 0.0002 − 1 − 0.1
w(t ) = u E (t ) = −[K
0 − 0.001 − 0.0202 0 0ξ (t ) + 0.002 w(t ) 0 0 . 04 − 0.002 1
Dengan ˆ ξ (t ) w(t ) = − K Perhatikan bahwa dan 0 ˆ xE (t ) ˆ F xE (t ) t = F = ξ K1] ( ) , , G = vE (t )
vE (t )
− CF
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
1
G − CG
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Indeks Performansi Kontinu
Bab 2
∞
J = ∫ [ξ * (t )Qξ (t ) + w* (t ) Rw(t )]dt 0
Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
didiskritkan ∞
J = ∑ ξ * (t )Qξ (t ) + w* (t ) Rw(t ) t =0
Dengan
10 0 Q=0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 100 0 0, R = 1 0 0 1 0 0 0 0 1
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Matriks gain umpan balik
Bab 2 Bab 3
K = [− 116.5430 − 74.1883 − 17.2665 − 20.0594]
Konstanta gain integral K1 = −0.6623
Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik) Persamaan ruang keadaan
Bab 2
GK1 x(t ) 0 x(t + 1) F − GK = v(t + 1) − CF + CGK 1 − CGK v(t ) + I r 1
Respon Tangga Satuan Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
x(t ) x1 = [1 0 0 0 0] v(t ) HH = [1 0
0 0 0] Dengan JJ = [0 1 0 0 0] CC = [0 0 1 0 0] LL = [0 0 0 1 0] MM = [0 0 0 0 1]
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik)
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik)
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik)
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik)
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Bab 1
Kendali Optimal Sistem Servo (plant Pendulum Terbalik)
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Sifat Penyelesaian PRAWD Bab 1
Definisikan Φ ( P, F , R, S ) = F − G ( R + G * PG ) −1 ( S + G * PF )
Bab 2 Bab 3
[
−1
* −1
Ψ ( z; F , G , R, S , Q ) = G ( z − F ) *
Q S * ( zI − F ) −1 G I I S R
]
Sifat 4.1. [4] Misal matriks Hermit dan
~ ~ ~ R = R + G * XG, S = S + G * XF , Q = Q + F * XF − X
Analisis dan Pembahasan
maka ~ ~ ~ D( P; F , G, R, S , Q) = D( P − X ; F , G, R , S , Q )
dan ~ ~ ~ Ψ ( z; F , G , R, S , Q ) = Ψ ( z; F , G , R , S , Q )
Bab 5
dan ~ ~ Φ ( P, F , R, S ) = Φ ( P − X , F , G , R , S )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Sifat Penyelesaian PRAWD Bab 1
Bukti Dari definisi
Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan Bab 5
Q + F * XF − X I * S + G XF ~ ~ ~ Ψ ( z; F , G , R , S , Q ) = Ψ ( z; F , G , R, S , Q ) + T ( z )
[
~ ~ ~ Ψ ( z; F , G, R , S , Q ) = G * ( z −1 − F * ) −1
[
−1
* −1
T ( z) = G ( z − F ) *
F * XF − X I * G XF
]
]
S * + F * XG ( zI − F ) −1 G R + G * XG I
F * XG ( zI − F ) −1 G G * XG I
= G * ( z −1 − F * ) −1 F * X ( F ( zI − F ) −1 + I )G + G * X ( F ( zI − F ) −1 + I )G − G * ( z −1 I − F * ) −1 X ( xI − F ) −1 G
karena
F ( zI − F ) −1 + I = z ( zI − F ) −1
T ( z ) = G *[ I − F * z + F * z − I ] X ( zI − F ) −1 G = 0 ~ ~ ~ Ψ ( z; F , G , R , S , Q ) = Ψ ( z; F , G , R, S , Q )
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Sifat Penyelesaian PRAWD Bab 1 Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan
Sifat 4.2. [4] Misal P2 adalah penyelesaian dari D(P) dan Pˆ adalah suatu penyelesaian dari D(P) dengan FP2 = F − G ( R + G * P2G ) −1 ( S + G * P2 F ) ~ R = R + G * P2G
Maka ∆ = Pˆ − P2 adalah penyelesaian persamaan H (Y ) = Y − FP2 YFP2 + FP2 YG[ R + G *YG]−1 G *YFP2 = 0
Bab 5
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Sifat Penyelesaian PRAWD Bab 1 Bab 2
Bukti Dari Sifat 4.1 Jika P2 dan Pˆ penyeleseaian dari D(P) maka ~ ~ ~ ~ ~ terdapat R = R + G P G, S = S + G P F ,U = R S *
Bab 3
Didapat Analisis dan Pembahasan
−1
*
2
2
Rˆ = R + G * Pˆ G, Sˆ = S + G * Pˆ F , Uˆ = Rˆ −1Sˆ ~ ~ R − R = G * P2G , ( S − S )* = F * P2G Rˆ − R = G * Pˆ G , ( Sˆ − S )* = F * Pˆ G ~ ~ Rˆ − R = G *∆G , ( Sˆ − S )* = F *∆G
~ FP2 = F − GU
Akan dibuktikan bahwa Bab 5
H (∆) = ∆ − FP2 ∆FP2 + FP2 ∆G[ R + G *∆G ]−1 G *∆FP2 = 0
Dengan kata lain ∆ − FP2 ∆FP2 = − FP2 ∆G[ R + G *∆G ]−1 G *∆FP2
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Bab 4|Analisis dan Pembahasan Sifat Penyelesaian PRAWD Bab 1 Bab 2 Bab 3 Analisis dan Pembahasan
Bukti Dari persamaan sebelumnya ~ ~ ∆ − FP2 ∆FP2 = ∆ − ( F − GU )* ∆( F − GU )
~ ~ ~ ~ = (∆ − F *∆F ) + (U *G *∆F ) + ( F *∆GU ) − (U *G *∆GU ) ~ ~ ~ ~ ~ ~ = ( S * R −1S − Sˆ * Rˆ −1Sˆ ) + (( Sˆ * − S * ) R −1S )* ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ + (( Sˆ * − S * ) R −1S ) − S * R −1G * ( Pˆ − P2 )GR −1S ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ = − S * R −1G * ( Pˆ − P2 )GR −1S − Sˆ * Rˆ −1Sˆ + S * R −1S + Sˆ * R −1S ~ ~ ~ ~ = −( Sˆ * − S * R −1 Rˆ ) Rˆ −1 ( Sˆ * − Rˆ R −1S ) = −(G *∆FP2 )* Rˆ −1 (G *∆FP2 )
Bab 5
= − FP2 ∆G ( R + G * Pˆ G ) −1 G *∆FP2
Terbukti bahwa ∆ adalah penyelesaian dari
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
H (Y ) = 0
Dita Marsa Yuanita
Bab 5|Penutup Bab 1
Kesimpulan
Bab 2 Bab 3
Saran
Bab 4 Penutup
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 5|Penutup Kesimpulan Bab 1 Bab 2
1. Persamaan
keadaan dan output dari sistem pendulum terbalik berbentuk persamaan kontinu dengan indeks performansi kontinu, pendiskritan dilakukan untuk membentuk suatu sistem linier invariant waktu diskrit dari sistem
Bab 3
2. Desain sistem servo diselesaikan dengan
Bab 4
mendapatkan penyelesaian PRAWD P matriks K dan konstanta integral K1 dari persamaan ruang keadaan ξ (t + 1) = Fˆξ (t ) + Gˆ w(t )
Penutup
w(t ) = − Kˆ ξ (t )
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 5|Penutup Kesimpulan Bab 1
3. Dari matriks K
dan K1 dapat diperoleh respon tangga satuan x1 (t ), x2 (t ), x3 (t ), x4 (t ) dan x5 (t ) = v(t )
Bab 2
4. Fungsi D(P) ,Φ( P, F , R, S ) dan Ψ (z ) mampu Bab 3 Bab 4
mempertahankan sifat invariant jika digantikan oleh dengan ~ ~ ~ R = R + G * XG, S = S + G * XF , Q = Q + F * XF − X
5. Apabila Pˆ dan P merupakan penyelesaian D(P) 2
∆ = Pˆ − P2 penyelesaian dari maka Penutup
H (Y ) = Y − FP2 YFP2 + FP2 YG[ R + G *YG]−1 G *YFP2 = 0 P2
dari
merupakan penyelesaian minimum D(P)
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Bab 5|Penutup Saran Bab 1
1. Dapat diteliti penyelesaian permasalahan kendali optimal Bab 2 Bab 3 Bab 4
pada kasus waktu kontinu
2. Dapat dianalisis juga mengenai persamaan Riccati aljabar kontinu serta sifat penyelesaiannya
3. Dapat ditunjukkan hubungan antara sifat Penutup
penyelesaian Riccati aljabar dengan masalah Kendali Optimal
Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik
Dita Marsa Yuanita
Daftar Pustaka Bab 1 Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5
[1] Bellon, J. (2008) "Riccati Equations in Optimal Control Theory“. Mathematics Theses, Georgia State University. [2] Clements, D. J., Wimmer, H.K. (2003). “Existence and Uniqueness of Unmixed Solutions of The Discretetime Algebraic Riccati Equations”. Systems and Control Letters, Vol. 50, Hal 343-340. [3] Ogata, K. (1995). “Discrete-Time Control System”. Prentice-Hall International, London. [4] Subiono. (2010). “Matematika Sistem”. Jurusan Matematika, FMIPA ITS.
Penggunaan dan Sifat Penyelesaian
Dita Marsa Yuanita
Penggunaan Penyelesaian Persamaan Riccati Aljabar Waktu Diskrit pada Kendali Optimal Linier Kuadratik dan Sifat-Sifatnya Pembimbing Soleha, M.Si Dita Marsa Yuanita 1209 100 019