Kendali Haluan Kapal Menggunakan Laguerre Function-Nonlinear Model Predictive Control (LF-NMPC)

Pradhana, Rendy (2025) Kendali Haluan Kapal Menggunakan Laguerre Function-Nonlinear Model Predictive Control (LF-NMPC). Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5002211057-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Seiring berkembangnya industri kelautan global, kapal menjadi salah satu kendaraan yang digunakan untuk menjawab masalah-masalah besar seperti eksplorasi sumber daya laut, transportasi objek-objek besar, pencarian dan penyelamatan objek di laut, bahkan hingga digunakan sebagai kendaraan perang. Dalam pengoperasian kapal, tentunya kapal memiliki lintasan tertentu yang harus dilewati. Dengan demikian, sistem kendali dibutuhkan agar kapal dapat mengikuti lintasan yang diinginkan. Salah satu cara untuk membuat sistem kendali kapal adalah menggunakan metode Nonlinear Model Predictive Control (NMPC). Namun, NMPC memiliki kelemahan pada beban komputasi yang berat untuk horizon kontrol yang besar yang berakibat waktu komputasi menjadi lambat. Karena komputasi cepat dibutuhkan pada kendali kapal, akan digunakan pendekatan fungsi Laguerre pada NMPC karena fungsi Laguerre dapat mengurangi waktu komputasi tanpa mengurangi kinerja kendali. Pada Tugas Akhir ini, metode Nonlinear Model Predictive Control dengan pendekatan Fungsi Laguerre digunakan untuk mendesain kendali haluan kapal dengan mengasumsikan sistem tidak memperhitungkan adanya gangguan. Simulasi yang akan dilakukan pada Tugas Akhir ini terbagi menjadi 2 skenario yaitu skenario 1 dilakukan dengan lintasan referensi garis lurus dan skenario 2 dilakukan dengan lintasan referensi melingkar. Masing-masing skenario menggunakan tiga variasi horizon prediksi (Np). Untuk membandingkan waktu komputasi LF-NMPC dengan NMPC, simulasi diuji coba sebanyak 10 kali untuk masing-masing Np pada setiap skenario. Hasil uji coba tersebut menunjukkan bahwa LF-NMPC mampu mengurangi waktu komputasi sekitar 60-80%. Semakin besar horizon kontrol, maka persentase pengurangan waktu komputasi yang dihasilkan LF-NMPC semakin besar.
=======================================================================================================================================
As the global maritime industry develops, ships have become essential vehicles for addressing major challenges such as marine resource exploration, transporting large objects, conducting search and rescue operations at sea, and even serving as warships. A reliable control system is required to ensure that ships can follow a desired path accurately. One approach to designing such a control system is Nonlinear Model Predictive Control (NMPC). However, NMPC has a drawback: its high computational load for large control horizons often results in slow processing times. Since fast computation is critical in ship control, this study proposes using the Laguerre function approach within NMPC (LF-NMPC). The Laguerre function helps reduce computational time without compromising control performance. In this study, the LF-NMPC method is applied to design a ship heading control system assuming no external disturbances are present. The simulation in this final project consists of two scenarios: Scenario 1 uses a straight-line reference trajectory and Scenario 2 uses a circular reference trajectory. Each scenario is tested with three different prediction horizons (Np). To compare the performance of LF-NMPC with standard NMPC, each simulation is run 10 times for every Np in both scenarios. The results are reported as the average percentage reduction in computation time achieved by LF-NMPC. The findings show that LF-NMPC can reduce computation time by approximately 60–80%. Furthermore, the greater the control horizon, the higher the percentage of time reduction observed with LF-NMPC.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Kendali, Kapal, Nonlinear Model Predictive Control, Fungsi Laguerre, Lintasan, Heading, Ship, Nonlinear Model Predictive Control, Laguerre Function, Trajectory.
Subjects:	Q Science > QA Mathematics > QA401 Mathematical models.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Mathematics > 44201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Rendy Pradhana
Date Deposited:	22 Jul 2025 02:24
Last Modified:	22 Jul 2025 02:24
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/120385

Actions (login required)

View Item