Perancangan dan pengontrolan sistem pendulum terbalik dengan metoda berbasis energi

Abstract

Sistem pendulum terbalik (SPT) adalah salah satu sistem yang sering digunakan untuk mendemonstrasikan permasalahan terkait perancangan sistem kontrol yang mencakup penentuan model dinamik dan implementasi metode kontrol untuk mendapatkan respons sistem yang sesuai dengan spesifikasi yang di-inginkan. Model matematika dari SPT diperoleh berdasarkan analisis mekanika Euler-Lagrange yang meninjau energi kinetik dan potensial dari sistem, sedangkan metode kontrol yang digunakan ditentukan berdasarkan analisis gradien energi total sistem dengan pendekatan berbasis analisis kestabilan Lyapunov. Algoritma kontrol yang diperoleh kemudian diimplementasikan pada model matematika SPT untuk menjaga posisi pendulum pada posisi tegak lurus terhadap arah gerak horizontal dari kereta. Berdasarkan hasil respons dari SPT yang diperoleh dengan metode kontrol berbasis energi, dibutuhkan metode kontrol nonlinear untuk mengayun pendulum ke posisi vertikal tegak lurus keatas, serta metoda kontrol linear yang ditujukan untuk melakukan stabilisasi batang pendulum pada posisi tegak lurus terhadap arah gerak horizontal. Metode kontrol nonlinear yang digunakan adalah berbasis analisis kestabilan Lyapunov, sedangkan metode kontrol linear yang digunakan adalah metode LQR dengan meninjau model linearisasi dari SPT. Dokumen Tugas Akhir ini berfokus pada pengontrolan posisi kereta dan simpangan sudut batang pendulum SPT yang bertujuan untuk membawa batang pendulum pada θ = 0 rad. Purwarupa dari SPT dibuat sesuai dengan spesifikasi yang telah disimulasikan dan dapat membawa serta melakukan stabilisasi batang pendulum pada θ= 0 rad.