Desain Kendali Sudut Hadap Kapal Untuk Mengikuti Lintasan Dubins Dengan Halangan Dinamis Menggunakan Kalman Filter - Model Predictive Control (KF-MPC)

Sayekti, Ulfa Inas (2022) Desain Kendali Sudut Hadap Kapal Untuk Mengikuti Lintasan Dubins Dengan Halangan Dinamis Menggunakan Kalman Filter - Model Predictive Control (KF-MPC). Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

	Text 6002201016-MASTER_THESIS.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2024. Download (4MB) | Request a copy
	Text 6002201016-MASTER_THESIS.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Sistem panduan merupakan hal utama dalam perencanaan lintasan
untuk menemukan jalur dari posisi awal menuju ke posisi target dengan
menghindari tabrakan atau halangan secara aman. Tabrakan bisa terjadi
jika kapal tidak dapat menghindari halangan tersebut dan dapat merugikan
baik dari segi keselamatan awak kapal dan segi materiil karena lintasan
yang diperoleh tidak selalu bebas halangan. Halangan yang terdapat di
perairan berupa halangan bergerak dengan percepatan konstan. Selain
itu, kapal membutuhkan sistem kendali yang mampu mengarahkan kapal
untuk menghadap ke sudut hadap yang diinginkan, sehingga kondisi kapal
dapat dikendalikan secara autopilot. Model kapal yang digunakan adalah
gabungan dari model dinamika Davidson-Schiff dan model kinematika kapal.
Lintasan yang dibutuhkan kapal adalah jalur optimal dan aman dengan waktu
yang singkat untuk menempuhnya, sehingga metode Dubins adalah salah
satu metode yang tepat karena mampu menemukan jalur terpendek dalam
perencanaan lintasan dengan membangkitkan antara kelengkungan garis dan
interpolasi kekontinuannya. Lintasan yang diperoleh bisa searah jarum jam
atau lintasan berlawanan arah jarum jam, penentuan jenis lintasan tersebut
dipengaruhi oleh arah pendekatan halangan (dari depan, samping kanan kiri
dan belakang). Kemudian metode kendali adalah metode Model Predictive
Control (MPC) karena MPC bisa memprediksi output dari sistem. Agar input
kendali lebih akurat maka dilakukan estimasi state pada kapal menggunakan
Kalman Filter (KF). Hasil estimasi yang diperoleh selanjutnya digunakan
pada metode kendali MPC. Berdasarkan hasil desain kendali KF-MPC dalam
pelacakan lintasan Dubins dengan halangan dinamis diperoleh bahwa kapal
dapat mengikuti lintasan Dubins dalam menghindari halangan dinamis.
=====================================================================================================
The main focus in trajectory planning is the guidance system to find a path
from the initial position to the target position by safely avoiding collisions or
obstacles. Obstacles can occur if the ship cannot avoid these obstacles and can
be detrimental in crew safety and material terms because the trajectory obtained
is not always free of obstructions. In the water, they are obstacles that move
with constant acceleration. The ship requires a control system that can direct
the ship to face the desired angle of view to control the ship’s condition on
autopilot. The ship model used combines the Davidson-Schiff dynamics model
and the ship’s kinematics model. The trajectory required by the ship is an
optimal and safe path with a short time to travel, so the Dubins method is one
of the appropriate methods because it can find the shortest path in trajectory
planning by generating between the curvature of the line and its continuous
interpolation. The path obtained can be clockwise or counterclockwise. The
direction of the obstacle approach influences the determination of the type of
trajectory (from the front, right side, left, and rear). Then the control method
is the Model Predictive Control (MPC) method because MPC can predict the
system’s output. So that the control input is accurate, a state estimation on
the ship is performed using the Kalman Filter (KF). The estimation results are
used in the MPC control method. Based on the results of the KF-MPC control
design in tracking Dubins’ trajectory with dynamic obstacles, it is found that
the ship can follow Dubins’ trajectory while avoiding dynamic obstacles.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	halangan dinamis, Kalman filter, kendali kemudi kapal, model predictive control, metode Dubins, sistem panduan, dynamic obstacle, ship heading control, Dubins method, guidance system.
Subjects:	Q Science > QA Mathematics > QA402.3 Kalman filtering. Q Science > QA Mathematics > QA614.8 Differentiable dynamical systems V Naval Science > V Naval Science (General) > V220 Naval ports, bases, reservations, docks, etc.
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Mathematics > 44101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Ulfa Inas Sayekti
Date Deposited:	23 Jun 2022 07:47
Last Modified:	02 Nov 2022 03:24
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94919

Actions (login required)

View Item