Nonlinear Model Predictive Control Dengan Fungsi Laguerre Pada Kendali Gerak Rudal Balistik

Aufa, Al Musyarof (2025) Nonlinear Model Predictive Control Dengan Fungsi Laguerre Pada Kendali Gerak Rudal Balistik. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5002211061-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Rudal balistik merupakan rudal yang bergerak mengikuti lintasan balistik untuk mengirimkan muatan peledak ke suatu titik target. Salah satu tantangan dalam kendali rudal adalah sistemnya bersifat nonlinear. Pada penelitian ini, model matematika gerak rudal yang digunakan adalah model nonlinear dengan mempertimbangkan enam derajat kebebasan (DOF). Oleh karena itu, diperlukan sistem kendali yang mampu mengendalikan rudal, seperti Nonlinear Model Predictive Control (NMPC). Namun, kelemahan NMPC adalah waktu komputasi yang tinggi untuk horizon prediksi yang panjang karena kompleksitas yang disebabkan oleh optimasi nonlinear. Pendekatan NMPC dengan fungsi Laguerre digunakan untuk aproksimasi nilai variabel input menggunakan koefisien Laguerre pada proses optimasi. Hal ini dapat mereduksi jumlah variabel yang dioptimalkan sehingga mempercepat waktu komputasi tanpa mengurangi performa kendali. Pada penelitian ini, Laguerre-NMPC digunakan untuk mendesain kendali rudal dengan asumsi sistem tidak memperhitungkan adanya gangguan. Simulasi dilakukan dengan 15 skenario titik target menggunakan metode NMPC konvensional dan Laguerre-NMPC untuk melihat perbandingan waktu komputasi dan posisi akhir rudal. NMPC konvensional memperoleh rata-rata error posisi akhir sebesar 2, 02 meter dengan waktu komputasi rata-rata 312, 88 detik. Sementara itu, Laguerre-NMPC orde 3 mendapatkan rata-rata error posisi akhir 3, 88 meter dengan rata-rata waktu komputasi 53, 34 detik. Laguerre-NMPC mampu mengurangi waktu komputasi hingga 82, 95% lebih cepat dengan rata-rata error posisi akhir 1, 86 meter lebih besar dari NMPC konvensional. Hasil ini menunjukkan bahwa fungsi Laguerre dapat diterapkan sebagai pendekatan NMPC yang mampu memberikan pengaruh signifikan terhadap pengurangan waktu komputasi. Metode Laguerre-NMPC dapat dikembangkan ke model sistem nonlinear lainnya yang memerlukan horizon prediksi yang lebih panjang.
=================================================================================================================================
Ballistic missiles are guided projectiles that follow a ballistic trajectory to deliver explosive payloads to designated target points. One of the primary challenges in missile control lies in the system’s inherent nonlinearity. This study employs a nonlinear sixdegree-of-freedom (6-DOF) dynamic model to represent missile motion. Consequently, an advanced control strategy such as Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) is required to manage the missile’s trajectory. However, a key drawback of NMPC is its high computational cost, particularly when a long prediction horizon is employed due to the complexity of solving nonlinear optimization problems. To address this, a Laguerre-based NMPC approach is proposed, which approximates control input variables using Laguerre function coefficients during the optimization process. This method reduces the number of optimization variables, thereby accelerating computation time without compromising control performance. In this study, the Laguerre-NMPC technique is utilized for missile control design under the assumption of a disturbance-free environment. Simulations were conducted across 10 target scenarios using both conventional NMPC and LaguerreNMPC methods to compare computational time and final missile position accuracy. The conventional NMPC achieved an average final position error of 2,02 meters with an average computation time of 312,88 seconds. In contrast, the third-order Laguerre-NMPC yielded an average final position error of 3,88 meters with an average computation time of 53,34 seconds. This demonstrates that Laguerre-NMPC can reduce computation time by up to 82,95%, albeit with a modest increase in average final position error of 1,86 meters compared to conventional NMPC. These results indicate that Laguerre functions can be effectively applied in NMPC frameworks to significantly reduce computational demands. The Laguerre-NMPC method shows promise for extension to other nonlinear system models requiring longer prediction horizons.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fungsi Laguerre, Kontrol Optimal Rudal, Model Rudal 6DOF, Nonlinear Model Predictive Control, Waktu Komputasi, Laguerre Function, Optimal Missile Control, 6DOF Missile Model, Nonlinear Model Predictive Control, Time Computing
Subjects:	Q Science > QA Mathematics Q Science > QA Mathematics > QA401 Mathematical models.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Mathematics > 44201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Aufa Al Musyarof
Date Deposited:	21 Jul 2025 05:25
Last Modified:	21 Jul 2025 05:25
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/120247

Actions (login required)

View Item