Stabilization of a Cart Inverted Pendulum System using LQR, PFL and LQG Control Method, Academic Supervisors.

Fitria, Nur and Dr. Ir. Dipl.Ing. Mochammad Rusli, - and Dr. Ir. Erni Yudaningtyas, - (2023) Stabilization of a Cart Inverted Pendulum System using LQR, PFL and LQG Control Method, Academic Supervisors. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pendulum terbalik merupakan sebuah objek yang multivariabel dan memiliki sistem dinamik yang tidak stabil. Pendulum terbalik sering menjadi bahan untuk pembelajaran pengontrolan dalam bidang sistem kontrol teknik elektro. Tidak banyak peneliti yang mengontrol pendulum dari posisi awal dalam keadaan tidak terbalik, sehingga untuk mendapatkan respon yang baik untuk keadaan tersebut diperlukan pengontrolan untuk mengayun pendulum menjadi kondisi terbalik. Metode Linear Quadratic Regulator (LQR) pada penelitian ini digunakan untuk stabilisasi pendulum terbalik gerobak sedangkan metode Partial Feedback Linearization (PFL) dilakukan untuk mengayun pendulum dari posisi bawah dimana menggunakan pengontrolan energi pendulum dari sliding mode control. Penurunan rumus kontrol energi menjadi input metode PFL yang merupakan percepatan gerobak. Penguatan sistem dilakukan dengan memberikan sinyal noise pada plant dan sensor sehingga metode Linear Quadratic Gaussian (LQG) diperlukan agar sistem tetap stabil. Hasil yang didapatkan pada penelitian ini, metode LQR dan PFL dapat membuat sistem stabil dari posisi awal pendulum di daerah 0 derajat menjadi 180 derajat. Posisi 180 derajat merupakan daerah terbalik pada sistem ini. Sistem dapat membuat stabil posisi gerobak 0 cm dengan waktu 4,2 detik dan posisi pendulum 180 derajat dengan waktu 4,4 detik, sedangkan sistem kontrol LQG yang telah dirancang dapat mengurangi noise yang ada pada motor DC dan sensor posisi pada gerobak. Pengujian ini disimulasikan pada Simulink Matlab. Visual sistem pendulum terbalik gerobak ditampikan menggunakan VR Sink Matlab.

English Abstract

An inverted pendulum is a multivariable object and has an unstable dynamic system. Inverted pendulums are often used as material for learning control in the field of electrical engineering control systems. There are not many researchers who control the pendulum from its initial position in an inverted state, so to get a good response to this condition, control is needed to swing the pendulum in an inverted state. The Linear Quadratic Regulator (LQR) method in this study was used to stabilize the pendulum and the cart while the Partial Feedback Linearization (PFL) method was carried out to swing the pendulum from the lower position which uses the pendulum energy control from sliding mode control. The decrease in the energy control formula becomes the input for the PFL method which is the acceleration of the cart. System strengthening is done by providing noise signals to the plant and sensor so that the Linear Quadratic Gaussian (LQG) method is needed to keep the system stable. The results obtained in this study, the LQR and PFL methods can make the system stable from the initial position of the pendulum in the area of 0 degrees to 180 degrees. The position of 180 degrees is the reverse area in this system. The system can stabilize the cart position at 0 cm in 4.2 seconds and the pendulum position at 180 degrees in 4.4 seconds, Meanwhile, the LQG control system that has been designed can reduce the noise on the DC motor and the position sensor on the cart. This test is simulated on Simulink Matlab. A visual of a cart inverted pendulum system is shown using VR Sink in the Matlab.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	042307
Uncontrolled Keywords:	LQG, LQR, PFL, Sistem Kontrol, VR Sink, Control System, LQG, LQR, PFL, VR Sink.
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Depositing User:	Zainul Mustofa
Date Deposited:	16 Jan 2024 06:23
Last Modified:	16 Jan 2024 06:23
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/210935

Text (DALAM MASA EMBARGO) Nur Fitria.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (4MB)

Actions (login required)

View Item