Analisis Dinamis Self Balancing Robot Dengan Metode Pengendali Pole Placement

Firdaus, Andi Kurniawan (2019) Analisis Dinamis Self Balancing Robot Dengan Metode Pengendali Pole Placement. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000134-Undergraduate_Theses.pdf Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Robot di era-modern berkembang sangat pesat. Penggunaan robot di berbagai aspek kehidupan merupakan faktor pendorong perkembangan robot. Robot digunakan sebagai alat bantu manusia untuk melakukan kegiatan yang memiliki resiko tinggi. Pengendalian pada robot diperlukan untuk mengoptimalkan kinerja robot sehingga dapat bekerja sesuai yang diharapkan. Salah satu robot yang digunakan sebagai penelitian peforma kendali adalah self balancing robot. Robot ini memiliki dua buah roda layaknya sepeda namun konfigurasi roda yang dimiliki oleh robot ini tersusun secara lateral, sehingga mengakibatkan robot dapat jatuh ketika tidak bergerak. Dua buah roda yang ada pada robot digunakan untuk menghasilkan torsi yang dapat memindahkan posisi robot sehingga dapat mencegah robot untuk jatuh. Pada penelitian ini, sistem kendali dirancang pada self balancing robot menggunakan metode linear state feedback. Pengendalian dilakukan pada kedua buah roda robot, sehingga robot dapat seimbang pada titik equilibrium yang diinginkan dan dapat berjalan lurus maupun berbelok. Sistem robot yang ada merupakan sistem yang tidak linear sehingga pada penelitian ini sistem dilinearisasi pada titik equilibrium. Perhitungan parameter pengendali dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Matlab dan diaplikasikan pada microcontroller Arduino Mega 2560. Analisis stabilitas dilakukan setelah pengendali pada robot self balancing robot diaplikasikan dengan melihat respon sistem ketika berjalan lurus dan berhenti dengan salah satu metode state feedback yaitu Pole Placement. Metode ini digunakan karena mempermudah dalam desain pengendali sistem dengan respon yang tertentu. Penelitian ini menunjukkan bahwa pengendali state feedback dengan metode pole placement dapat menyeimbangkan self balancing robot saat diberi gaya kejut 42,76 N.s, simpangan sudut awal 6^{0}, perintah jalan dan akselerasi pada kendaraan. Berdasarkan hasil eskperimen, hasil pengendali yang memiliki simpangan paling steady adalah pengendali yang memiliki pole non-dominan yang terjauh. Pengendali state feedback menunjukkan hasil stabilisasi yang lebih baik jika dibandingkan dengan pengendali klasik PID karena pengendali state feedback dapat menjaga robot untuk berosilasi dalam batas error yang lebih kecil.
==================================================================================================================================
Robots are developing rapidly in the modern era, and their application in various aspects of life has become an important factor driving technological advancement. Robots are widely used as tools to assist humans in performing high-risk activities. An effective control system is essential to optimize robot performance and ensure that the robot operates as intended. One of the robotic platforms commonly used for control system research is the self-balancing robot. This type of robot has two wheels similar to a bicycle; however, unlike a bicycle, the wheels are arranged laterally, making the robot inherently unstable when stationary. The two wheels generate torque to adjust the robot’s position and maintain its balance, thereby preventing it from falling. In this study, a control system for a self-balancing robot was designed using the linear state feedback method. The controller was applied to both wheels, enabling the robot to maintain equilibrium while moving straight or turning. Since the robotic system is inherently nonlinear, the system was first linearized around its equilibrium point. The controller parameters were calculated using MATLAB software and implemented on an Arduino Mega 2560 microcontroller. Stability analysis was performed after applying the controller by evaluating the robot’s response during straight-line motion and while stopping using the Pole Placement state feedback method. This method was selected because it simplifies controller design while providing a desired system response. The results demonstrated that the state feedback controller based on the Pole Placement method successfully maintained the balance of the self-balancing robot when subjected to an impact impulse of 42.76 N·s, an initial angular deviation of 6°, as well as motion and acceleration commands. Experimental results further indicated that the controller with the farthest non-dominant pole produced the smallest steady-state deviation. Moreover, the state feedback controller provided better stabilization performance than the conventional PID controller because it was able to maintain robot stability with smaller oscillations and lower steady-state error.

Item Type:	Thesis (Other)
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ213 Automatic control. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ217.2 Robust control
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Andi Kurniawan Firdaus
Date Deposited:	21 Jul 2026 03:46
Last Modified:	21 Jul 2026 03:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/67059

Actions (login required)

View Item