TKC306 - Robotika. Eko Didik Widianto. Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot

Sistem Kendali Robot

Sistem Kontrol Tertutup Low-Level

TKC306 - Robotika Eko Didik Widianto Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Review Kuliah


�

Prinsip dasar dan mekanisme kontrol robot

�

Implementasi kendali ke dalam rangkaian berbasis mikroprosesor

�

Low-level dan High-level Control pada robot

�

Teknik kontrol On/Off

�

Kontrol posisi, kecepatan dan akselerasi

�

Teknik Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D) dan Kombinasi Ketiganya


Kompetensi Dasar

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto

1. [C2] Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip dasar mekanisme kendali dalam robotika

2. [C3] Mahasiswa dapat menggunakan teknik kontrol On/Off

Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level

secara input dan output untuk kendali robot

3. [C3] Mahasiswa dapat menggunakan teknik kendali proporsional (P), kendali Integral (I), kendali Derivatif (D) dan kendali PID untuk kendali robot

Acknowledgement:

1. Christopher Batten, Maslab IAP Robotics Course, 2005 �

Slide, gambar

2. Endra Pitowarno, Worshop Robotika 2006, PENS-ITS �

Slide, gambar

Bahasan


Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Robot Kontrol High-Level & Low-Level

Sistem Kontrol Tertutup Low-Level Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Kecepatan Motor


Bahasan

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Robot


Kontrol High-Level & Low-Level



Sistem Kontrol Robot �

Membuat sistem kontrol untuk robot beroda merupakan suatu tantangan �

Robot beroda melibatkan komponen yang saling berinteraksi

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Robot Kontrol High-Level & Low-Level


�

Sistem kontrol harus mengintegrasikan komponen tersebut sehingga robot dapat mencapai tujuan yang diinginkan � �

Line tracing, wall following, object avoidance, object searching Speed, load

Perilaku Robot


�

Dasar dari sistem kontrol adalah perilaku � �

Perilaku harus dideﬁnisikan dengan baik Tiap perilaku harus dapat diuji secara independen

Sasaran Kontrol




�

Sasaran utama adalah untuk menyusun perilaku-perilaku sehingga tujuan yang diinginkan dapat tercapai



Sensor Robot



Bahasan

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Robot



Kontrol High-Level & Low-Level


Sistem Kontrol Robot


� Sistem kontrol high-level �

�

Sistem Kontrol Robot Kontrol High-Level & Low-Level

Memprogram perilaku untuk mencapai tujuan yang diinginkan Contoh: Pendekatan Finite State Machine


� Sistem kontrol low-level �

�

Memprogram hardware untuk melakukan perilaku yang diinginkan Contoh: Kontroler untuk posisi, kecepatan robot

Kontrol High-Level dan Low-Level


� Sensor internal: posisi, kecepatan, percepatan � Sensor eksternal: taktil, proximity, jarak, vision, detektor api, kompas digital


Kontrol Posisi



Kontrol Posisi dengan PID



Kontrol Posisi dan Kecepatan





�

Untuk kontrol pengendalian robot �

Contoh problem: Bagaimana robot dapat mengatur motor sesuai arah gerak yang diinginkan? � �

�

ON/OFF PID (Proporsional-Integral-Derivatif)

Untuk kontrol kecepatan motor �

Contoh problem: Bagaimana robot dapat diset kecepatannya? �

PID (Proporsional-Integral-Derivatif)


Bahasan





Kontrol ON/OFF


�

Kontrol paling dasar dalam robotik � �

�

Disebut juga bang-bang control Input sensor dan sinyal keluaran aktuator hanya dinyatakan dalam dua keadaan, yaitu ON (logika 1) atau OFF (logika 0) Pemasangan posisi sensor, aktuator dan struktur mekanik robot sangat berperan dalam kestabilan gerak


Prinsip Kontrol ON/OFF

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Kecepatan Motor

Sensor dan Aktuator dalam Kontrol ON/OFF


� 2 Buah Sensor: proximity TX-RX �

�

Memberikan nilai ’1’ jika berada di garis, dan bernilai ’0’ jika berada di luar jalur Sinyal keluaran sensor: PB0 dan PB1

� 1 sensor sentuh di PB7 � Aktuator menggunakan 2 buah motor DC yang dikemudikan secara ON/OFF �

Sinyal masukan kontrol motor: PA0 dan PA1

Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Kecepatan Motor

Rangkaian Pengkondisi Sensor


� Menggunakan komparator OpAmp LM324 � Resistansi sensor berubah terhadap cahaya yang diterimanya � � �

Intensitas cahaya besar, resistansi berkurang dan V+ akan naik Intensitas cahaya kecil, resistansi bertambah dan V+ akan turun Threshold diatur oleh pembagi tegangan di V-

Driver Kontrol ON/OFF


Rangkaian Sistem Kontrol ON/OFF

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level

�

Robot analog?? �

�

Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Kecepatan Motor

Dideﬁnisikan sebagai robot tanpa program (mikrokontroler)

Bagaimana rangkaian robot menggunakan ATMega48?

Fungsi Input-Output Kontroler

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level

Input

Output (

(Referensi)

Diinginkan)

Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot

PB7

PB1

PB0

PA1

PA0

0

*

*

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

Kontrol PID untuk Kecepatan Motor

Program Kontrol ON/OFF


�

Algoritma: 0� 0� 0� 0� 0�

�

��

��

��

��

��

��

��

��


Kode: �� 0� � �� 0� �� 0� � �� 0� �� 0� �� 0� �� 0� ��

Aplikasi Kontrol On-Off (Lainnya) Sistem Pemanas dengan Kendali On-Off


Aplikasi Kontrol On-Off (Lainnya) Sistem Kendali Tiga Posisi di Offshore


http://paparisa.unpatti.ac.id/kuliah/mod/page/view.php?id=21

Bahasan





Kontrol PID untuk Pengendalian Robot


�

Problem: Bagaimana membuat robot mengikuti arah lurus yang telah ditentukan

�

Kontroler loop terbuka? �

Kalau ada perbedaan kecepatan motor di model steering diferensial, arah tidak lurus




�

Problem: Bagaimana membuat robot mengikuti arah lurus yang telah ditentukan

�

Kontroler PID independen di tiap motor �

Mengeset motor ke kecepatan yang sama, menghasilkan lintasan lurus


Bagaimana Agar Robot Mengikuti Lintasan yang Diinginkan? �

Perlu mengcouple motor 1. Menggunakan kontroler PID low-level untuk mengeset kecepatan motor dan kontroler PID high-level untuk mengcouple motor 2. Menggunakan satu kontroler PID high-level yang menggunakan odometry atau pemrosesan gambar untuk mengestimasi error

Bahasan






Kontrol PID untuk Kecepatan Motor �

�

Problem: Bagaimana mengeset motor ke kecepatan yang telah diinginkan? Kontroler loop tertutup �

�

Feedback digunakan untuk mengatur tegangan yang diberikan ke motor sehingga kecepatan aktual motor sama dengan kecepatan yang diinginkan Dapat menggunakan enkoder optik untuk mengukur kecepatan aktual

Response Step Tanpa Kontroler


Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot Kontrol PID untuk Pengendalian Robot

�

Konversi tegangan ke kecepatan

�

Pemodelan motor dengan persamaan diferensial

�

Rise-time lambat

�

Offset steady-state


Response Kontroler Proporsional


X = Vdes + KP × (Vdes − Vact ) �

Tegangan error besar = Tegangan penyesuai besar

�

Rise-time lebih cepat

�

Overshoot

�

Offset steady-state

Response Kontroler Proporsional-Derivatif

Sistem Kendali Robot @2012,Eko Didik Widianto Sistem Kontrol Robot Sistem Kontrol Tertutup Low-Level Kontrol ON/OFF untuk Pengendalian Robot

e(t) = Vdes − Vact X

= Vdes + KP e(t) − KD

�

Saat menuju kecepatan yang diinginkan dengan cepat, term de(t) dt bereaksi terbalik terhadap penyesuai proporsional (memperlambat)

�

Rise-time lebih cepat


de(t) dt


Response Kontroler Proporsional-Integral



= Vdes + KP e(t) − KI

�

Term integral menghilangkan error yang terakumulasi

�

Menambah overshoot

�

e(t)dt

Response Kontroler Proporsional-Integral-Derivatif



= Vdes + KP e(t) + KI

�

e(t)dt − KD

de(t) dt

Memilih dan Tuning Kontroler


�

Menggunakan kontroler paling sederhana yang dapat mencapai hasil yang diinginkan

�

Tuning konstanta PID sangat tricky, terutama untuk konstanta integral

TKC306 - Robotika. Eko Didik Widianto. Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Recommend Documents