Pengendali PID Adaptif pada Eksoskeleton Bahu-Siku untuk Tujuan Rehabilitasi

Safira, Laily Asna (2023) Pengendali PID Adaptif pada Eksoskeleton Bahu-Siku untuk Tujuan Rehabilitasi. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6022211035-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (8MB) | Request a copy

Abstract

Spastisitas anggota tubuh bagian atas umumnya terjadi pada penderita stroke yang mengakibatkan hilangnya keterampilan motorik karena masalah saraf motorik. Proses rehabilitasi, dengan intervensi yang tepat, dapat membantu meningkatkan fungsi motorik. Robot eksoskeleton adalah salah satu teknologi rehabilitasi ekstremitas atas yang menggunakan tenaga eksternal untuk meningkatkan efektivitas proses rehabilitasi dalam gerakan berulang pada subyek. Untuk menggunakan robotika sebagai alat rehabilitasi dengan aman dan mencapai tujuan, penerapan kontrol posisi harus dipertimbangkan. Dinamika pergerakan pasien selama proses rehabilitasi mempengaruhi pergerakan motor DC sebagai aktuator pada exoskeleton. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan kinerja kontrol posisi dengan menerapkan kontrol Proportional-Integral-Derivative (PID) adaptif untuk menentukan parameter secara online. Penerapan metode adaptif dengan memanfaatkan umpan balik dari nilai error posisi dapat menurunkan nilai error melalui parameter kontrol yang tepat. Metode adaptasi dilakukan dengan metode sliding surface dan online backpropagation. Eksperimen yang melibatkan subyek normal yang meniru orang hemparesis dalam memberikan gangguan pada sistem, yang bergerak dalam pola fleksi-ekstensi. Analisis dilakukan dalam kondisi transient dan steady. Hasilnya menunjukkan bahwa kontrol adaptif dapat diterapkan pada prototipe exoskeleton. Analisis stabilitas menunjukkan bahwa eksoskeleton dengan kontrol adaptif dapat mengikuti stabilitas asimtotik lokal dengan pengamatan sudut. Hasil performa terbaik didapatkan adalah dengan menerapkan kontrol adaptasi metode sliding surface dibandingkan dengan metode non adaptif dan metode online backpropagation ditinjau dengan kemampuan settling time tercepat pada 35.53 ± 4.6x10-1 sekon dan dengan nilai RMSE untuk frekuensi gerakan 0.025 Hz 0.67 ± 3.6x10-3 derajat.
================================================================================================================================
Spasticity of the upper limbs generally occurs in stroke patients resulting in loss of motor skills due to motor nerve problems. The rehabilitation process, with appropriate interventions, can help improve motor function. The exoskeleton robot is one of the upper limb rehabilitation technologies that use external force to increase the effectiveness of the rehabilitation process in repetitive movements of the subject. To use robotics as a rehabilitation tool safely and achieve goals, the application of positional control must be considered. The dynamics of patient movement during the rehabilitation process affect the movement of the DC motor as an actuator in the exoskeleton. The main objective of this research is to improve position control performance by implementing adaptive Proportional-Integral-Derivative (PID) control to determine parameters online. The application of adaptive methods by utilizing feedback from position error values can reduce error values through appropriate control parameters. The adaptation method uses the sliding surface and online backpropagation methods. The experiment involved normal subjects imitating hemiparesis in subjecting the system to disturbance, which moves in a flexion-extension pattern. The analysis was carried out under transient and steady conditions. The results show that adaptive control can be applied to exoskeleton prototypes. Stability analysis shows that the exoskeleton with adaptive control can follow local asymptotic stability with angle observations. The best performance results were obtained by applying the adaptation control of the sliding surface method compared to the non-adaptive method and the online backpropagation method analyzed by the fastest settling time value at 35.53 ± 4.6x10-1 second and RMSE value for frequency movement 0.025 Hz at 0.67 ± 3.6x10-3 degrees.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Eksoskeleton, Fleksi-Ekstensi, Online Backpropagation, PID Adaptif, Rehabilitasi Bahu-Siku, Sliding Surface, Adaptive PID, Elbow-Shoulder Rehabilitation, Exsoskeleton, Flexion- Extension
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ217 Adaptive control systems
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Laily Asna Safira
Date Deposited:	18 Jul 2023 08:28
Last Modified:	18 Jul 2023 08:28
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/98521

Actions (login required)

View Item