DESAIN KENDALI POSISI OBJEK PADA SISTEM MAGNETIC LEVITATION (MAGLEV) MENGGUNAKAN METODE FEEDBACK LINEARIZATION

WIRA FADLUN, Ir. Oyas Wahyunggoro, M.T., Ph.D.;Dr.Eng. Adha Imam Cahyadi, S.T., M.Eng.

2016 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Suatu sistem dengan ketak-linieran yang tinggi dan dinamika yang kompleks merupakan permasalahan yang menjadi tantangan besar dalam mendesain suatu sistem kendali. Metode kendali nonlinier merupakan metode yang tepat untuk mendesain sistem kendali untuk sistem dengan kategori tersebut. Salah satu contoh sistem yang memiliki dinamika dengan ketak-linieran yang tinggi, kompleks, dan tak-stabil adalah sistem magnetic levitation. Teknologi magnetic levitation memiliki kelebihan-kelebihan yang sangat penting dan bermanfaat yang menjadikannya banyak diaplikasikan di berbagai bidang. Pada tesis ini diajukan sebuah desain kendali menggunakan metode feedback linearization yang mengadaptasi sistem servo yang dinamakan kendali servo-feedback linearization dengan studi kasus sistem maglev. Dinamika sistem maglev direpresentasikan kedalam sebuah persamaan state space. Selanjutnya dilakukan evaluasi terpenuhinya syarat feedback linearizable dari sistem maglev, dan hasilnya menunjukkan sistem maglev yang dimodelkan memenuhi syarat feedback linearizable sehingga metode feedback linearization dapat diterapkan. Selanjutnya dirancang sebuah kendali menggunakan metode input-state feedback linearization yang mengadaptasi sistem servo. Hasil desain kendali diuji melalui proses simulasi menggunakan matlab simulink. Kinerja kendali yang diajukan pada tesis ini dibandingkan dengan kinerja kendali feedback linearization sederhana. Hasil simulasi kendali feedback linearization dan kendali servo-feedback linearization menunjukkan kinerja yang bagus saat tidak diberikan gangguan. Kemampuan tracking control dari kedua kendali tersebut cukup baik. Hal ini terlihat dari sinyal output dapat mengikuti sinyal input referensi yang diberikan. Pada saat kendali diberikan gangguan berupa sinyal step, kendali feedback linearization menunjukkan kinerja yang tidak baik (tidak stabil), kendali tersebut tidak dapat meredam gangguan, sedangkan kendali servo-feedback linearization dapat meredam gangguan tersebut.

A system with high nonlinearity and complex dynamic are challenging in designing a control system. Nonlinear control is an appropriate method for designing a system with that category. One example of a system that has a dynamic with high nonlinearity, complex, and unstable is a magnetic levitation system. Magnetic levitation technology has very important and useful advantages that make it applicable in many fields. This thesis proposed a design of a control system using feedback linearization method that adopted a servo system called servo-feedback linearization controller with maglev system as a case study. Maglev system's dynamics were represented into a state space equation. In the next step, feedback linearizable eligibility of maglev system was evaluated. It showed that maglev system model was feedback linearizable so that feedback linearization method could be applied. In the next step, the controller was designed using the method of input-state feedback linearization with adapting servo system. The performance of controller was tested using Matlab's Simulink. The proposed controller's performance was compared with the performance of a simple feedback linearization controller. Simulations results show that feedback linearization controller and servo-feedback linearization controller have good performance by the absence of disturbance. The ability of tracking control of both controllers are quite good. It is seen that the output signal can follow the reference input signal well. Since the step signal disturbances are added to both controllers, the performance of feedback linearization controller is not good (not stable), it cannot reduce the disturbances, while the servo feedback linearization controller can reduce the disturbances. It shows superiority of servo-feedback linearization controller than the feedback linearization controller.

Kata Kunci : feedback linearization, magnetic levitation, kendali, nonlinier