22
VARIASI KEBUTUHAN SUDUT BELOK RODA BELAKANG PADA SISTIM KEMUDI 4WS (FOUR WHEELS STEERING SYSTEM) DENGAN PENGENDALIAN SIDE SLIP TERKENDALI‡ I D.G Ary Subagia§ dan Agus Sigit Pramono** ABSTRAK
Sistem kemudi 4ws (Four Wheel Steering System) merupakan pengembangan terhadap sistem chassis, yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas pengendalian, keamanan, dan kenyamanan, serta kestabilan kendaraan. Pada saat kendaraan bergerak belok dipusat massa terjadi gaya yaw rate. Yaw rate dipengaruhi karena pada saat bergerak belok terjadi gaya kesamping (Fs) yang bekerja dimasing masing ban. Kondisi ini mempengaruhi kualitas pengendalian dan kestabilan kendaraan. Dalam penelitian ini untuk mengendalikan yaw rate salah satunya dilakukan dengan memberikan gerak belok pada roda belakang yang dikendalikan berdasarkan pada kecepatan dan sudut belok roda depan. Dalam pengendalian yang dilakukan dipergunakan metode side slip terkendali dan penggerak motor dc posisi. Untuk dapat menggambarkan kondisi tersebut dilakukan pemodelan simulasi dengan mempergunakan fuzzy controller dari Mat-Lab 6.1. Sebagai hasil dari simulasi nilai sudut steer roda belakang adalah bergerak linier terhadap kecepatan dan sudut steer roda depan, dan yaw rate yang terjadi pada saat berbelok dengan gerak belok roda belakang selalu dapat dikendalikan pada kondisi yaw rate netral, sehingga diperoleh kestabilan kendaraan yang baik. Kata Kunci: Yaw rate, Gerak belok roda belakang, Metode Side slip (β), Sistem gerak belok empat roda (4WS)
ABSTRACT
Four wheel steering system drive (4ws) representing development to system chassis, what aim to increase handling quality, safety, and freshness, and also vehicle stability. At the time of vehicles make a move to turn direction in the center of mass occur yaw rate force. Yaw Rate influenced by side force in a part of tire when vehicle moving turning effort. This condition is influence handling quality and vehicle stability. In this research to control the yaw rate is ones conducted by acceleration and front wheel steering angle. In control to be utilized by method side slip controller and motor dc position actuator. To depict the condition it has conducted by modeling simulation utilizing fuzzy controller from Mat-Lab 6.1. As result from simulation the angular value of rear steering is linear to speed and front steering wheel, and yaw rate that happened at the time of turning with rear wheel turn motion of behind manageable always at neutral condition yaw rate, so that obtained [by] good stability vehicle. Keywords: Yaw Rate, Move turn the rear wheel, Side slip (β) method, Four wheel Steering system (4WS)
1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi otomotif dewasa ini menjadi tuntutan bagi masyarakat dalam meningkatkan kestabilan, dan lebih jauh dari itu mengarah pada perwujudan “Intelegent Stability Controlled Vehicle” yang betul – betul dapat menjamin keamanan, kenyamanan, dan kemudahan pengendalian pada berbagai kondisi gerak kendaraan. Faktor utama yang dapat menjamin keamanan, kenyamanan, dan kemudahan pengendalian kendaraan bagi pemakaian kendaraan adalah stabilitas arah dari kendaraan, faktor ini akan menjadi semakin penting karena kecepatan kendaraan berkembang semakin tinggi. Adapun kualitas stabilitas arah kendaraan ditentukan oleh kualitas kinerja dari chassis. Pengembangan sistem chassis telah banyak dilakukan diantaranya dengan pengembangan sistem rem mempergunakan multi ABS, Sensor ‡ § **
Majalah IPTEK - Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005
traksi, dan sistem kendali arah, yang kesemuanya dikembangkan dan diaplikasikan sebagai upaya untuk menjawab penomena keamanan dan kenyamanan dalam pengendalian kendaraan pada berbagai perilaku gerak kendaraan. Sistem kendaraan dengan gerak empat roda merupakan salah satu upaya pengembangan sistem kemudi. Pengembangan 4ws sistem dilakukan untuk dapat mengimbangi perilaku yawing kendaraan pada gerak belok. Pengendalian dari gerak belok kendaraan adalah dikontrol dengan mempergunakan pengendalian side slip, dengan parameter kendali kecepatan, sudut steer roda depan, dan gaya – gaya pada ban serta karakteritik ban. Penelitian dilakukan mencari nilai sudut steer roda belakang yang optimal dari gerak belok kendaraan dengan sudut steer roda depan bervariasi pada 5o,15o,25o,35o dengan kecepatan 20, 40, 60, 80, 100 km/jam. Pengendalian dilakukan dengan mempergunakan
23
pemodelan simulasi berbasis fuzzy controller dengan metode mamdani dari program computer Matlab, dengan mengaplikasikan penggerak model actuator menggunakan motor dc kendali posisi. Dalam menunjang konsep yang dikembangkan sebagai landasan dan dasar pemikiran berupa hasil – hasil penelitian pendahuluan sebagai berikut; Kihong Park, AVEC (2001) mengembangkan konsep pengendalian dengan parameter yaw rate dan sudut side slip sebagai parameter pengendali stabilitas kendaraan. Penelitian menunjukan yaw rate dan side-slip angle merupakan parameter penting dalam pengendalian stabilitas arah kendaraan. T. Kohata, M.Abe, N. Ukai 1992, penelitiannya berjudul “Electronic Control Four Wheel Steering System”, Karakteristik gerak belok roda belakang dinyatakan bahwa sudut steer, kecepatan steer dan kecepatan kendaraan merupakan parameter pokok, dengan persamaan sebagai berikut;
pengendalian didapatkan methode side slip terkendali merupakan metode yang paling effektif untuk pengendalian system 4ws, yang dirumuskan sebagai berikut: Untuk r berlawanan arah f : r r 90 0 r arc tan tan 90 0 f f b a
Untuk r searah dengan f :
a arc tan tan 90 0 f f r 90 0 r r b
2. PEMODELAN dan MATEMATIKA KENDARAAN 2.1 Kendaraan model Peningkatan kualitas kendali kendaraan dengan 4ws sistem dilakukan baik secara mekanis, maupun secara elektrik. Mekanisme garak roda depan dan belakang pada kecepatan rendah dan kecepatan tinggi ditunjukkan seperti pada gambar 1. Front
Direction
Front
V
V
1 r 1 r n
Wahyu Dwiono dan Sutantra (1992) mengembangkan system kemudi 4WS penggerak Electronic - Mekanis dengan link Corriolis pada Fiat UNO-70 SL. Dari studi ini didapat gerak belok roda belakang (r) yang dipengaruhi oleh kecepatan dan sudut belok roda depan (f). Sutantra dan kawan mengembangkan sistim kemudi 4WS dengan multi kontrol parameter untuk meningkatkan kemampuan, ketajaman belok, stabilitas arah belok pada kecepatan tinggi dan mempermudah gerakan parkir. Dengan judul “Rancang Bangun Sistem Kemudi 4 Roda (4WS) Multi Parameter untuk Meningkatkan Stabilitas, Kemampuan Parkir dan Belok Kendaraan”. Hasil penelitian menunjukan kebutuhan sudut belok roda belakang sebagai fungsi kecepatan dan sudut belok roda depan (f). Yunarko T (1999) “Pengaruh parameter desain terhadap kebutuhan sudut belok roda belakang pada sistem kemudi empat roda untuk kecepatan tinggi” menyimpulkan sudut steer roda belakang (r) besarnya tergantung pada sudut steer roda depan (f) dan parameter dinamik ban (f, r, f, F, Rnyata), yang menghasilkan sudut steer roda belakang dengan ban radial ply lebih kecil dibandingkan dengan sudut steer roda belakang dengan ban bias ply. Sutantra, Yusuf Kaelani, dalam pengendalian sistem 4 roda (4WS) mengembangkan 4 metode control dinamik yang meliputi; Metode sudut berimbang, Metoda tanpa side slip, Metoda radius ackerman, dan Metoda sideslip terkendali. Dari hasil
Rear
Rear
Kecepatan tinggi
Kecepatan rendah
Gambar 1. Skematik sudut steer roda depan dan roda belakang pada kecepatan rendah dan tinggi. Pemodelan kendaraan dipergunakan model sepeda (dua drajat kebebasan) seperti gambar 2. Analisa model dilakukan dengan mengasumsikan model adalah rigid bodi, dan meniadakan perilaku pitching, rolling, dinamik suspensi dan aerodinamik. Disamping itu pula model hanya dipengaruhi oleh gaya – gaya yang bekerja pada ban depan (Ff) dan ban belakang (Fr). L b
a
V
r
f
Fr
Fr
Gambar 2 skematik model 4ws 2.2 Matematika model kendaraan Berdasarkan pada gambar 2 ditunjukkan persamaan gerak sistem sebagai berikut; mV ( ) 2Fr 2Ff .......(1) I 2 Ff a 2 Fr b z dimana; Ff C f (
lf V
f )
.......(2) Fr Cr (
lr r ) V
Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005 - Majalah IPTEK
24
Pada model full skala (model dengan empat roda) persamaan gerak yang terjadi ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut : Lateral motion : .......(3) mV ( ) Frl Frr Ffl Ffr Yaw motion : I z I f ( Fyfl Fyfr ) I r ( Fyrl Fyrr ) M .......(4)
Dimana; M d2 ( Fxrl Fxrr ) Disamping gaya – gaya yang bekerja perilaku belok kendaraan juga dipengaruhi oleh beberapa parameter disain dan parameter dinamik yang ditunjukkan dalam persamaan sebagai berikut; Kekakuan ban; C Fy .......(5)
Sudut slip ban untuk jenis ban ; Ban bias play bg
Cbb Cbp
0,052817( Fy )0,90635 0,004633( Fz ) ........(6) Cbg Cbs
Crb Crp
0,087935( Fy )0,79008 0,005277( Fz ) Crg Crs
Dimana; Cbp = 26.4 +4.32(P)-0.0674(P)2 Cbs = 26.4 +4.32(Ps)-0.0674(Ps)2 Crp = 33.5 +5.30(P)-0.0916(P)2 Crs = 33.5 +5.30(Ps)-0.0916(Ps)2 Cbb = 0.003650(Fyi)1.194080 Cbg = 0.003085(Fyi)1.199158 Crb = 0.00301003(Fyi)1.207861 Crg = 0.0023636(Fyi)1.22203
Crx
Rn 4
a b
f r f r
57, 29
Side slip angle ()
Ban radial ply rg
Centrifugal force; W W Fcgy s Acy , Fcgx s Acx g g Yaw Rate netral: netral V f f r .57,29 L Yaw Rate Real: V f r V Rn act a (a b) 57,92 (a b) 57,92 Radius belok netral : a b 57, 29 R Rnetral ack f f r Dimana ; pada kondisi netral harga αf = αr = 0 Radius belok nyata 4WS:
Fyi 0.107927( Fxi ) 161.1398
.......(7)
1
0.474998
ack arcsin
b of (a b) 57, 29
Side slip nyata 4ws
nyata arcsin
b f r f r (a b) 57, 29
Sudut steer arah berlawan;
r 90 r arctan ba tan(90 f f ) (16) Sudut steer roda searah r arctan ba tan(90 f f ) r 90
1
F 0.107927( F ) 0.474998 Cro yi 161.1398 xi
Pada kondisi dimana Fz = 0. sudut slip roda depan dan roda belakang ditunjukkan
f
f 2 f 3 2
,
r
r 1 r 4
2
2.3 Motor penggerak Karakteristik motor dc secara natural ditentukan oleh hubungan antara torsi (Tm) dan arus (Im). Hubungan ini ditunjukan sebagai persamaan matematik; (8)
Tm Kt Im
Em K vm Karakteristik torsi yang dihasilkan dari motor elektrik dengan input tegangan dapat diekspresikan dalam persamaan sebagai berikut; Tm (s)
Majalah IPTEK - Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005
U 1 s Kt
Rm
Lm
Rm
m
25
merupakan fungsi dari perpindahan rack. Variabel u, γ, dan α dari skematik di atas adalah sudut roda dan sudut perpindahan rack. Model matematik sistem ditunjukkan untuk harga sudut belok roda (γ) dan (α) dihitung dengan persamaan : q y q y , .....(23) tan tan x p/2 x p/2 dimana; (x – p/2)tan γ = (x – p/2)tan Maka untuk harga (x) menjadi; P tan tan .....(24) x 2 tan tan Untuk arah – y menjadi ; P tan tan .....(25) y 2 tan tan
Gambar 3 Motor dc controller posisi Dimana; Tm menyatakan torsi motor, Kt konstanta koeffisien torsi motor, Rm Resistance motor, Lm adalah inductance , um adalah input tegangan. Dengan meniadakan inertia roda gigi, dan mengasumsikan beberapa redaman viscous (B) dalam drive train dan inertia beban dengan torsi pengganggu (Tc), maka dapat diturunkan untuk persamaan matematik keseimbangan torsi motor sebagai berikut; T J B Tc 0 Dengan melakukan normalisasi persamaan diatas, maka transfer fuction posisi sebagai persamaan second order akibat pengaruh inputan dan gangguan sebagai berikut; c h
1 d GKh T c
J GKh Ro Rs
3. METODELOGI PENELITIAN Dalam penelitian berikut mempergunakan metode pemodelan simulasi berbasis fuzzy controller mamdani. Proses penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu ; Tahap I, tahapan analisa model dinamik dengan mempergunakan metode static margin, sebagai suatu konsep yang dipergunakan untuk mengamati perilaku (21)belok kendaraan. Tahap II, yaitu tahap perancangan model simulasi dengan mengaplikasikan beberapa sensor pengendali yaitu sensor kecepatan, sensor yaw rate, dan sensor sudut kemudi. Aplikasi dilakukan dengan mempergunakan perangkat lunak Mat-Lab 6.5, Kemudian tahapan control dengan mempergunakan fuzzy control dinyatakan dalam bentuk aturan – aturan mamdani yaitu If-and. Tahap III, yaitu tahap analisa hasil simulasi berupa grafik – grafik karakteristik perilaku gerak kendaraan dengan kemudi 4 roda yang dikendalikan berdasarkan pada side slip.
D2
Ro Rs K2 B R o Rs GKh Ro Rs
.....(22)
D 1
2.4 Kinematika actuator penggerak roda belakang Dari skematik actuator roda belakang mempergunakan mekanisme rack and pinion dengan penggerak motor dc kendali sudut secara kinematik merupakan sistem dengan 6 link. Kedudukan dari perpotongan untuk sumbu roda,
3.1 SIMULASI MODEL 3.1.1.Target pengendalian Dalam proses simulasi dari kebutuhan sudut steer roda pada sistem kemudi 4ws sebagai target a
r
r Motor dc
u u
x
b
b
v
s
t
Gambar 4 Kinematik gerak roda belakang pada sistem 4ws dengan motor dc kendali sudut Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005 - Majalah IPTEK
26
dari pengujian adalah variasi kebutuhan sudut belok yang mampu diberikan oleh roda belakang (δr) terhadap sudut belok roda depan (δf), dengan mengontrol perilaku yaw rate yang terjadi saat kendaraan berbelok pada lintasan lurus terhadap yaw netral kendaraan. Penomena gerak belok dari kendaraan dalam pengujian simulasi ditunjukkan dalam bentuk rule sebagimana digambarkan pada gambar 5. Belok
Tinggi
Netral
ccw
Netral
Netral
= 0.0274
Nm/Amp
= 4 = 2.75E-6
Ohm Henry
3.1.4 Rancangan simulasi Rancangan simulasi dari kendaraan model dengan pengontrolan yaw rate nyata terhadap yaw rate netral ditunjukkan dalam diagram control logic seperti gambar 7.
cw
cw
Rendah
Harga Satuan = 3.2284E-6 Kgm2/s2 = 3.5077E-6 Nms
cw
ccw
ccw
cw
Netral
cw
cw
Netral ccw
Netral
Gambar 5 Rule perilaku gerak kendaraan 3.1.2 Model kendaraan uji Electrical 3
4 Steering Wheel
f
r Ground Acceleration sensor
Rear Steering Actuator
sw M
ccw
ccw
Item Momen inertia rotor Damping ratio mechanical sistem Konstanta electromotive force Resistance electric Inductansi electric
Gerak belok Belok Belok Lurus kanan kiri
Kecepatan
Data motor DC
Front Steering Actuator
Speed Sensor Steering Angle Sensor
Yaw Sensor
ECU Electronic control Unit
Motor Stepper
Steering Sensor
ABS ECU
1 f
r 2
1
Gambar 6 Model kendaraan 3.1.3 Data teknis kendaraan model
Start
Data teknis kendaraan model; Berat total kendaraan (Wt) Tinggi titik pusat massa (h) Panjang whell base (L) Jarak titik berat ke poros depan (a) Jarak titik berat ke poros belakang (b) Tekanan ban (P) Lebar track poros depan (tf) Lebar track poros belakang Kecepatan uji Sudut steer roda depan
= = = =
1500 (Kg) 0.35 m 2.5 m 1.0 m
Gerak belok f,V,Yn Sensor sudut steer & sensor kecepatan Gaya & Karakteristik ban
Ya
= 1.5 m
ynet yact 4 ws tidak tidak
= = = =
30 Psi 1.5 m 1.5 m (20,40,60,80,100) km/jam = 5, 15, 25,35 deg.
Hitung sudut roda belakang (dr)
r f Ya Perilaku kendaraan
Stop
Gambar 7 Flow chart simulasi logic Majalah IPTEK - Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005
27
3.1.4 Simulasi model kendaraan Simulasi dari model kendaraan yang dilakukan dengan mempergunakan Mat-Lab versi 6.5 dalam blok diagram ditunjukkan seperti pada gambar 8.
didapatkan bahwa pada kecepatan rendah (V = 20 km/jam) arah belok dari roda belakang terhadap roda depan adalah berlawanan arah dan pada kecepatan tinggi (V = 100 km/jam) arah belok dari roda belakang searah dengan arah
Sensor Kecepatan Front Steering Sensor
Vx Roda Depan (Rd2,3)
f
Dinamika kendaraan dan Parameter Ban
sudut slip Ban
Roda Belakang (Rd1,4)
Radius belok Kendaraan
Real Vehicle
Motor dc Actuator
r
r
Actuator
Gambar 8 blok diagram model simulasi 4. HASIL DAN DISKUSI 4.1 Hasil Simulasi
belok roda depan. Pada kondisi gerakan roda belakang terhadap roda depan side slip yang terjadi untuk kecepatan rendah (V = 20 km/jam) adalah relative kecil yaitu sebesar 1,35 drajat, sedangkan pada kecepatan tinggi (V = 100 km/jam) side slip yang terjadi mendekati kondisi sudut steer roda depan.
Gambar 9 Hasil simulasi perilaku sudut steer pada v = 20 km/jam, df = 5o, 15o Hasil simulasi yang dilakukan berdasarkan pada variasi sudut steer roda depan df = 5o,15o,25o,35o, dan variasi kecepatan uji 20 km/jam, 40 km/jam, 60 km/jam, 80 km/jam, dan 100 km/jam, dari gambar 9 dan 10,
Gambar 10 Hasil simulasi perilaku sudut steer pada v = 100 km/jam, df = 25o, 150
Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005 - Majalah IPTEK
28
4.2 Diskusi dan Analisa Berdasarkan pada hasil simulasi yang dilakukan dengan mengambil rata – rata perilaku sudut steer dari roda belakang dan side slip dengan variasi tersebut diatas, dengan ini dapat dinyatakan dalam bentuk tabulasi data seperti pada table 1 dan table 2 serta gambar 11 dan gambar 12 sebagai berikut; Tabel 1. Rata – rata variasi kebutuhan sudut steer sistem 4ws Kebutuhan sudut steer roda belakang Sudut KECEPATAN (km/jam) steer depan 0 20 40 60 80 100 depan 5 -4.675 -4.323 -3.775 2.414 3.654 4.891 15 -5.243 -4.767 -4.043 3.047 4.614 7.402 25 -6.399 -6.099 -4.604 4.139 5.486 9.303 35 -8.407 -8.07 -5.694 4.402 6.722 11.194
Tabel 2. Karakteristik side slip sistem 4ws Sudut steer depan depan 5 15 25 35
Karakteristik Side Slip KECEPATAN (km/jam) 0
20
40
60
80
100
0.79 2.46 4.244 6.022
0.9 2.66 4.44 6.22
1.77 5.33 8.88 10.66
2.66 7.99 13.33 14.44
3.55 10.67 17.78 20.84
4.44 13.33 22.22 27.11
Majalah IPTEK - Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005
Grafik karakteristik rata – rata kebutuhan sudut steer sistem kemudi 4ws Karakteristik kebutuhan sudut steer roda belakang
Sudut steer (deg)
15 10 5 0 0
20
40
60
80
100
120
df=5deg df=15deg df=25deg df=35deg
-5 -10 Kecepatan (km/jam)
Gambar 11 Tabel variasi sudut steer sistem 4ws Menganalisa grafik 11 di atas, pada variasi hubungan antara kecepatan dan sudut steer untuk karakteristik kebutuhan sudut steer roda belakang perubahan arah belok dari roda belakang dengan variasi sudut steer roda depan (df = 5o,15o,25o,35o) adalah terjadi pada kecepatan antara 50 km/jam dan 55 km/jam. Grafik karakteristik rata – rata kebutuhan sudut steer sistem kemudi 4ws Karakteristik Side Slip
30 Sudut steer (deg)
Pada kecepatan rendah dari hasil simulasi waktu konstan dari belokan roda belakang terhadap roda depan adalah terjadi pada waktu berkisar antara 45 milisecond. Kemudian pada kecepatan tinggi waktu konstan (belok stabil) dari ban belakang adalah terjadi berikisar pada waktu 60 km/jam. Dari hasil simulasi pada kecepatan tinggi akibat faktor kecepatan yang tinggi dan gaya yaw yang lateral yang bekerja pada masing – masing ban terjadi reaksi transient pada awal belokan dari roda, hingga pada waktu tertentu untuk mencapai kondisi konstan. Transien yang terjadi karena nilai sudut steer roda belakang adalah relative dengan kecepatan dari kendaraan maka transient sinyal yang terjadi adalah relative dengan pertambahan kecepatan dan sudut steer yang berikan pada kendaraan saat berbelok.
25 df=5deg
20
df=15deg
15
df=25deg
10
df=35deg
5 0 0
20
40
60
80 100 120
Kecepatan (km/jam)
Gambar 12 Karakteristik side slip sistem 4ws Dari grafik dianalisa bahwa kebutuhan dari sudut steer roda belakang dalam sistem kemudi dengan gerak 4 roda yang dikontrol dan dikendalikan dengan parameter side slip terkendali (), dan mempergunakan actuator yang digerakkan mempergunakan motor dc kendali sudut diperoleh, perilaku linier antara kecepatan dan sudut steer roda depan (δf), dimana semakin tinggi kecepatan kendaraan dan semakin besar sudut steer roda depan yang diinputkan kedalam sistem, sudut belok roda belakang menjadi semakin besar pula. Hal ini terjadi karena perilaku dari gaya lateral yang bekerja pada masing–masing ban saat bergerak belok adalah relative dengan kecepatan dan sudut steer roda depan.
29
Analisa stabilitas arah kendaraan sistem control 4WS, ditampilkan beberapa hasil simulasi yang menampilkan kondisi yawrate netral dengan yawrate nyata.
2. Gaya lateral yang bekerja pada masing masing ban saat bergerak belok adalah sangat besar pengaruhnya terhadap nilai sudut steer roda belakang yang dibentuk saat kendaraan bergerak berbelok. 3. Kecepatan, dan sudut steer roda depan merupakan faktor utama yang mempengaruhi nilai dari sudut steer roda belakang. 4. Gerak belok roda belakang pada kecepatan rendah, arahnya berlawanan dengan sudut steer roda depan dan sebaliknya pada kecepatan tinggi sudut belok dari roda belakang terhadap roda depan adalah searah. 5. Side slip terkendali merupakan metode pengendalian dari perilaku kendaraan yang sangat efektif dalam pengendalian kestabilan kendaraan dimana yaw rate yang terjadi dengan mengendalikan side slip dapat diminimalkan sehingga kendaraan tetap stabil pada tingkat kecepatan tinggi, dan mudah dalam pengendalian parkir (pada kecepatan rendah). 6. Side slip kendaraan karena pengaruh gaya lateral yang bekerja melalui metode pengendalian side slip kestabilan kendaraan dapat tetap dikontrol, sehingga saat bergerak belok kendaraan selalu dalam kondisi stabil.
Gambar 13. Yawrate netral vs yawrate nyata pada kecepatan 20 km/jam dan 100 km/jam
DAFTAR PUSTAKA P. Raksincharoensak, Hiroshi Mouri, Masao Nagai, Vehicle Lane – Keeping Control by Four – Wheel – Steering System, Proceeding, 6th Int. Symp. on Advanced Vehicle Control (AVEC – 2002), Sept. 9 – 13, 2002, Hirosima, Japan. T.Kohata, M.Abe, N. Ukai, Electronic Control Four Wheel Steering System, Proceeding of AVEC1992, pp.264-269, Yokohama, Japan. Akira Higuchi, Yasushi Saito, Toyota Motor Corporation, Optimal Control of Four Wheel Steering Vehicle, Proceeding of AVEC 92, Japan, (1992 9), Nr. 923043. Nagai.M, S.Yamanaka, Y.Hirano, Integrated Control Law of Active Rear Wheel Steering and Direct Yaw Moment Control, Proceding of AVEC-96 Shinya Nohtomi, Yoshihiro Shimada, Shinichiro Horiuchi and Naohiro Yuhara, Multicriteria Design of Adaptive Front and Rear Wheel Steering Control System with Special Emphasis on Yaw Rate Response, Int. Pasific Conference on Automotive Engineering (IPC – 9), Nov. 16 – 21, 1997, Bali, Indonesia. Ronald K Jurgen, Automotive Electronic Handbook, McGraw-Hill, Inc, 1995, New York.
Hasil simulasi untuk perilaku yaw terhadap gerak belok kendaraan dengan mempergunakan sistem kemudi 4ws dihasilkan dari simulasi bahwa yaw rate nyata yang terjadi pada variasi sudut belok (δf = 5o,15o,25o,35o) dengan kecepatan uji 20 km/jam, 40 km/jam, 60 km/jam, 80 km/jam, dan 100 km/jam diperoleh hasil bahwa yaw nyata selalu mendekati kondisi yaw netral dan berkududuk dibawah dari kedudukan yaw netral sehingga kendaraan saat berbelok dengan veriasi tersebut mengalami perilaku under steer. Kondisi ini ditunjukkan dengan besarnya sudut steer roda belakang (r)yang selalu lebih kecil dari sudut steer roda depan (f) 5. KESIMPULAN Dari hasil simulasi dan pengujian yang dilaksanakan mempergunakan model simulasi diatas, dengan ini dapat ditarik suatu kesimpulan sebagai berikut: 1. Perilaku sudut steer yang dibutuhkan pada sistem kemudi 4ws (Sudut steer roda belakang adalah sangat dipengaruhi oleh karakteristik dan perilaku ban.
Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005 - Majalah IPTEK
30
Setiawan Ananto, Modifikasi Sistem Kemudi 4 Roda Dahiatsu Charade CX-88, Tugas Akhir S-1, Jurusan Teknik Mesin ITS, Surabaya, 1990 W. Diyono, Sutantra, Rancang Bangun Sistem Kemudi 4 Roda Electric – Mekanis (M-ITS-4WSII), Laporan Proyek Penelitian , Jurusan Teknik Mesin ITS, 1994, Surabaya. I.N.Sutantra, Yusuf Kaelani, Dinamic Characteristics of Multi Function Four Wheel Steering System, FISITA World Automotive Congress, June, 2000, Seoul, Korea, F2000G344. Yunarko.T, Pengaruh Parameter Disain terhadap Kebutuhan Sudut Belok Roda Belakang pada Sistim Kemudi Empat Roda untuk Kecepatan Tinggi, Thesis S-2, Prog. Studi Teknik Mesin, ITS – Surabaya, 1999. Cau, Min., Advance Automotive Control System in Future, Proceeding, Int. Pacific Conference 11 (IPC – 11), Nov. 6 – 9, 2001, Shanghai, Cina J.Y. Wong, Theory of Ground Vehicles, John Wiley & Son, New York, 1978 CROUSE, ANGLIN., Automotive Mechanics, Tenth Edition, Mc. Graw Hill, NewYork, 1993. Lee A.Y, Perfomance of Four Wheel Steering Vehicle In Line Change Maneuver, SAE 950316, Feb.1995. Shuichi Kosuge, Kenji Kato, Naoki Hara, Nippodenso Co., Ltd, Automotive Yaw Rate Sensor, Proceeding of AVEC 92, Japan, (1992 9), Nr. 923030. Lugner P, Mittermayr P, Controlled Additional 4 Wheel Steering at Critical Driving Conditions, Proceedings of the AVEC’92 (1992.9) Japan, pp. 245-251.
Majalah IPTEK - Vol. 16, No. 1, Pebruari 2005
Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, Prentice-Hall International, Inc. 1997 Sutantra, Teknologi Otomotif – Teori dan Aplikasinya, Guna Widya, 2001, Surabaya. Daftar notasi : M θ Fr,Ff I V lf = a lr = b Cr,f αbr αgr αbb αgb Fcgy Fcgx Ws Acy,Acx Rn Rn-4 δf δr Tm Em ω Kt
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Massa kendaraan Sudut yaw rate Sudut side slip Gaya bgaian belakang, depan Inertia moment Kecepatan kendaraan Jarak titik berat ke poros depan Jarak titik berat keporos belakang Kekakuan ban depan dan belakang Sudut slip ban radial baru Sudut slip ban radial gundul Sudut slip ban bias baru Sudut slip ban bias gundul Gaya centrifugal arah lateral Gaya centrifugal arah longitudinal Berat unsprung total Percepatan arah lateral, longitudinal Radius netral kendaraan Radius nyata 4ws Sudut steer ban depan Sudut steer ban radial Torsi motor dc Tegangan motor dc Percepatan sudut motor dc Konstanta motor
Diterima: 15 Maret 2004 Disetujui untuk diterbitkan: 7 Oktober 2004
