Kontrol Motor DC dengan Kendali Linear Quadratic Regulator dan Filter Kalman Menggunakan GUI MATLAB

https://doi.org/10.22146/juliet.v4i1.83605

Imroatul Hudati(1*), Nurul Izzah Wijayakusuma(2), Aditya Yusuf Ismail(3), Alfonzo Aruga Paripurna Barus(4), Hendi Budianto(5)

(1) Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Universitas Gadjah Mada
(2) Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Universitas Gadjah Mada
(3) Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Universitas Gadjah Mada
(4) Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Universitas Gadjah Mada
(5) Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Universitas Gadjah Mada
(*) Corresponding Author

Abstract


Abstract –  DC motor is one of the electronic devices that is used in the robotic, industry and sometime can be found in daily life.  DC motors usage is quite a lot, where the user is expected to be able monitor the speed or the position of the DC motor and be able to make adjustments. Noise is a part that cannot be ignored in controlling the motor DC speed. Numerous studies have been conducted. Previous research monitored the system response without considering the noise. The aims of this study are to implement the linear quadratic regulator (LQR) control and provide noise in the form of random number which will be filtered using a Kalman filter to reduce the noise and achieve a more stable system response. The provision of control and filter methods will be monitored by the user through an easy-to-understand display. The LQR control method will be given to DC motors in order to reduce the error between the output and input. LQR control use six variations of the Q index weighting will be given with an R value of 1. The most optimal Q result is [0.1 0 0; 0 0.1 0; 0 0 0.1] with a rise time is 2.20 seconds and a peak overshoot is 0.09 and the system response results are displayed. in the MATLAB GUI with the addition results after being given a Kalman filter.

Keywords – DC motor, LQR, Kalman Filter, MATLAB GUI

Intisari – Penggunaan Motor DC menjadi salah satu perangkat elektronik yang digunakan pada bidang robotika, industri bahkan banyak ditemui dalam kehidupan sehari – hari. Penggunaan motor DC yang cukup banyak, di mana user diharapkan dapat memantau kecepatan atau posisi motor DC dan dapat melakukan pemantauan terhadap noise yang terjadi pada sistem. Terdapat banyak penelitian yang telah dilakukan. Penelitian sebelumnya hanya memantau respons sistem tanpa memperhatikan noise yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk menerapkan kendali linear quadratic regulator (LQR) dan memberikan noise berupa random number yang kemudian diberi filter Kalman sehingga noise tersebut dapat dikurangi dan respon sistem menjadi lebih stabil. Pemberian metode kendali dan filter diharapkan dapat dipantau oleh user melalui sebuah tampilan yang mudah dipahami. Metode kendali LQR akan diberikan kepada motor DC untuk mengurangi besarnya kesalahan antara output terhadap input. Pada kendali LQR akan diberikan enam variasi pembobotan indeks Q dengan R bernilai 1 didapatkan hasil Q yang paling optimal ialah [0,1 0 0;0 0,1 0;0 0 0,1] dengan rise time sebesar 2,20 detik dan peak overshoot sebesar 0,09  dan hasil respons sistem ditampilkan pada GUI MATLAB dengan adanya penambahan hasil sistem setelah diberikan filter Kalman.

Kata kunci – kecepatan motor DC, LQR, filter Kalman, GUI MATLAB

Full Text:

PDF


References

[1] Sofiah and M. Hurairah, “Jse-11,” Ranc. Bangun Pembangkit List. Altern. dengan Bantu. Pully dan Belt Mot. DC sebagai Penggerak Altern., pp. 10–17, 2020.

[2] E. M. SARTIKA, M. MULIADY, R. SARJONO, and V. YUVENS, “Pengontrolan Kecepatan Rotor BLDC UAV Berdasarkan Hasil Identifikasi menggunakan Metode Regresi,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun. Tek. Elektron., vol. 9, no. 1, p. 114, 2021, doi: 10.26760/elkomika.v9i1.114.

[3] Q. P. Syahna, E. Yuniarti, and E. Kurniawan, “Analisis Respon Sistem Kendali LQR (Linear Quadratic Regulator) Pada Simulasi Gimbal Kamera Dua Sumbu,” Al-Fiziya J. Mater. Sci. Geophys. Instrum. Theor. Phys., vol. 2, no. 1, pp. 49–55, 2019, doi: 10.15408/fiziya.v2i1.11178.

[4] F. F. Rahani and T. K. Priyambodo, “Penalaan Mandiri Full State Feedback LQR dengan JST Tiruan Pada Kendali Quadrotor,” vol. 9, no. 1, pp. 21–32, 2019, doi: 10.22146/ijeis.37212.

[5] F. Y. Pratama and Endryansyah, “Rancang Bangun Pengendalian Kecepatan Brushless DC Motor Tipe A2212/10T 1400KV Menggunakan Kontroler PID Berbasis Labview,” J. Tek. Elektro, vol. 7, no. 3, pp. 157–166, 2018.

[6] M. Ruswandi Djalal, T. Energi, J. Teknik Mesin, and P. Negeri Ujung Pandang Jalan Perintis Kemerdekaan, “Penalaan optimal kendali motor DC berbasis ant colony optimization,” J. Teknol., vol. 12, no. 1, pp. 49–56, 2020, [Online]. Available: https://dx.doi.org/10.24853/jurtek.12.1.49-56

[7] I. Hudati and U. G. Mada, “KENDALI MRAC PID PADA KECEPATAN MOTOR DC DENGAN,” vol. 13, no. 2, pp. 1–14, 2022.

[8] K. FATHONI and A. B. UTOMO, “Perancangan Kendali Optimal pada Motor Arus Searah Tanpa Sikat melalui Metode LQRI,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun. Tek. Elektron., vol. 7, no. 2, p. 377, 2019, doi: 10.26760/elkomika.v7i2.377.

[9] E. N. Demirhan, K. Caglar Coskun, and C. Kasnakoglu, “LQI Control Design with LQG Regulator via UKF for a Fixed-Wing Aircraft,” in 2020 24th International Conference on System Theory, Control and Computing, ICSTCC 2020 - Proceedings, Oct. 2020, pp. 25–30. doi: 10.1109/ICSTCC50638.2020.9259728.

[10] H. Mudia, A. W. Putra, M. N. Faizi, and H. Amri, “Perancangan Kendali LQR-PD Untuk Pengendalian Sumbu Elevasi Gun Pada Turret-Gun Kaliber 20 Milimeter,” INOVTEK - Seri Elektro, vol. 2, no. 2, p. 71, 2020, doi: 10.35314/ise.v2i2.1402.

[11] A. Casro, L. Gaol, G. E. Setyawan, and W. Kurniawan, “Pendaratan Otomatis Quadcopter AR Drone Menggunakan Metode Linear Quadratic Regulator (LQR),” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 1, no. 10, pp. 1028–1035, 2017, [Online]. Available: http://j-ptiik.ub.ac.id

[12] J. Saelao and D. Sukawat, “Kalman filter for estimate the state of shallow water model,” Aust. J. Basic Appl. Sci., vol. 5, no. 1, pp. 31–37, 2011.

[13] M. ARROFIQ, L. S. NUGROHO, F. FAHMIZAL, and E. APRIASKAR, “Sistem Kendali Eddy Current Brakes Dinamometer menggunakan Linear Quadratic Regulator (LQR),” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun. Tek. Elektron., vol. 9, no. 4, p. 923, 2021, doi: 10.26760/elkomika.v9i4.923.



DOI: https://doi.org/10.22146/juliet.v4i1.83605

Article Metrics

Abstract views : 1290 | views : 2248

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


SINTA 4 accredited based on Decree of the Minister of Research, Technology and Higher Education, Republic of Indonesia Number 225/E/KPT/2022, Vol. 2 No. 1 (2020) - Vol. 6 No. 1 (2025)

e-ISSN: 2746-2536