Perancangan Full Order Observer Pada Sistem Sliding Mode Control Untuk Mengatasi Anti-Windup Berbasis LMI
Keywords:
observer, anti-windup, sliding mode control, linear matrix inequalityAbstract
Pada banyak sistem kendali tidak semua state mampu didapatkan dari sensor. Selain mahal, penggunaan banyak sensor akan menimbulkan noise dan penurunan kinerja sistem. Untuk mengatasi fenomena itu secara matematis dibuat estimasi state yang mengikuti dinamika plant yang ada. Estimasi state itu biasanya disebut state observer atau observer. Observer dimungkin selain untuk mengestimasi state yang tidak diketahui state observer juga akan memperbaiki performance dengan mengecilkan error sistem secara umum. Sementara itu windup adalah suatu keadaan di mana aktuator mencapai titik saturasinya sehingga sinyal kendali yang dihasilkan tidak akan pernah lebih besar dari batas saturasi tersebut. Sedangkan setiap aktuator pada kenyataannya pasti memiliki batasan saturasi masing-masing. Akibat efek ini akan memutus lup umpan balik sehingga sistem akan bekerja persis seperti sistem lup terbuka. Windup dimaksudkan juga sebagai tidak konsistennya masukan kendalian dengan state pengendali ketika terjadi saturasi pada sinyal kendali itu. Namun selain disebabkan oleh pengendali, perilaku windup juga disebabkan oleh dinamika plant yang terlalu cepat sedangkan sinyal kendali mengalami saturasi.Untuk mengatasi efek Windup dibutuhkan algoritma yang mampu mengatasi efek Windup ini. Algoritma yang itu dinamakan Anti-Windup. Penelitian ini merancang sebuah observer pada sistem Anti-Windup dengan sebuah pengendali Sliding Mode Control. Perancangan Anti Windup dan pengendali Sliding Mode Control dan observer menggunakan Linear Matrix Inequality dengan jaminan kestabilan memakai batas kestabilan Lyapunov. Hasil perancangan akan disimulasikan menggunakan Simulink Matlab.
Downloads
References
A. Syaichu Rohman, R.H. Middleton, An Explicit Static Anti Windup Design for A Class of Two Input Two Output Plants, The University of Newcastle, Callaghan NSW, Australia
A. Zheng, M.V. Kothare dan M. Morari, Anti Windup Design for Internal Model Control, Technical Memorandum No. CIT-CDS 93-007, May 6, 1993
Ai-Guo Wu dan Guang-Ren Duan, Design of PI Observer for Continuous-Time Descriptor Linear Systems, IEEE, Vol. 36, No. 6, December 2006
B.C. Chang dan Ajmal Yousuff, Pole Placement and the Observer-Based Controller Parameterization, IEEE, Vol. 35, No. 6, 1990
Brandon Hencey, Andrew Alleyne, An Anti-Windup Techniqus for LMI Regions with Apllications to a Fluid Power System, IEEE, American Control Conference, June 11-13, 2008
Chi-Thong Chen, Linear SistemTheory and Design, Thrird Edition, 1999
D. Horla, On Directional Change Anti-Windup Compensation in Multivariable Control System, Int. J. Appl. Math. Comput. Sci, 2009, 19, No. 2, 281-289, 2009
Eric F. Muder, Mayurech V. Kothare, Manfed Morari, Multivariable Anti-Windup Controller Synthesis Using Linear Matrix Inequality, Automatica, 37,1407-1416,2001
G. Hermann, M.C. Turner dan I. Postlethwaite, Linear Matrix Inequality in Control, Mathematical Methods for Robust and Nonlinear Control, EPSRC Summer School, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007
H. Sira-Ramirez, R. Marquez-Contreras dan M. Fliess, Sliding Mode Control of DC-to-DC Power Convererters Using Integral Reconstructors, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 12, Issue 13, Pages 1173-1186, Wiley Interscience, 2002
Harry Septanto, A. Syaichu Rohman dan Dimitri Mahayana, Static Anti-Windup Compensator Design of Linear Sliding Mode Control For Input Saturation Systems, International Conference on Electrical Engineering an Informatics, Bandung, July 17-19, 2011
Harry Septanto, Perancangan Sistem Anti-Windup Statik pada Pengendali Sliding Mode Linier Multivariabel Melalui Sejumlah Linear Matrix Inequality, Tesis S2, ITB, 2010
J. C. Doyle, R.S. Smith dan D.F. Enns, Control of Plant Input Saturation Nonlinearities, Proceeding of the 1987 American Control Conference, 10341039, 1987
J. E. Slotin dan W. Li, Aplied Nonlinear Control, Prentice-Hall International, USA, 1991
J. Ohr, Anti-Windup and Control Sistemwith Multiple Input Saturation: Tools, Solution and Case Studies, Tesis PhD, Uppsala University, Uppsala, 2003
M. Homayounzade, M. Keshmiri, M. Danesh, An Observer-Based State Feedback Controller Design for Robot Manipulators Considering Actuators Dynamic, IEEE, 978-1-4244-7827-9, 2010
N. Gonzalez Fonseca, J de Leon Morales dan J. Leyva Ramos, Observer-Based Controller for Swith-Mode DC-DC Converters, Conference on Decision and Control, IEEE, No. 0-7803-9568-9/05, 2005
Nobutaka Wada dan Masami Saeki, Design of A Staric Anti-Windup Compensator that Optimizes L2 Performance : An LMI Based Approach, Proceeding IEEE, 2003
P. Hippe, Windup In Control Its Effects and Their Prevention, Springer-Verlag London Limited, 2006
R.A. Decarlo, S.H. Zak dan G.P. Mattews, Variable Structure Control of Nonlinear Multivarible Systema : A Tutorial, Proceedings of IEEE, Vol. 76, No. 3, March, 2009
S. Boyd, L. El Ghaoui, E. Feron, dan V. Balakrishnan, Linear Matrix Inequalities in Sistemand Control Theory, Studies in Applied Mathematics, Philadelpia, 15, PA:SIAM, 1994
Shunsuke Takamatsu, Unggul Wasiwitono, Masami Saeki dan Nobutada Wada, Anti-Windup Compensator Design Considering Bahavior of Controller State, International Conference on Control Applications, IEEE, 978-14244-5363-4/10, 2010
Stefen Hui, Stanislaw H. Zak, Observer Design for Sistemwith Unknown Inputs, Internotional Jurnal Appl. Math. Compt. Sci, Vol. 15, No. 4, 341-446/10, 2005
Vivek Kumar Sehgal, Durg Singh Chauhan, State Observer Controller Design for Packets Flow Control in Netmork-on-Chip, Springer Science, 2009
Weiwen Wang dan Zhiqiang Gao, A Comparison Study of Advenced State Observer Design Techniques, Cheveland State University, Cheveland
Wibie R.R., Perancangan Anti Windup Berbasis Pertidaksamaan Linier untuk Internal Model Control, Tesis S2, ITB, 2007
