Balancing Robot Menggunakan Metode Kendali Proporsional Integral Derivatif

Abstract

AbstrakPendulum terbalik memiliki pusat gravitasi yang berada diatas poros putar sehingga menyebabkan pendulum terbalik tidak seimbang. Suatu kendali khusus dibutuhkan agar pendulum seimbang dengan cara menggerakkan kereta beroda yang menjadi tumpuan dari pendulum. Penerapan pendulum terbalik dapat ditemui pada balancing robot. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang bangun sebuah sistem pengendalian robot dengan dua roda menggunakan sistem kendali untuk membuat robot yang seimbang (balancing robot).            Sistem ini mempunyai masukan akselerometer yang digunakan untuk mengukur percepatan sudut (m/s2) dan giroskop untuk mengukur kecepatan sudut (rad/s). Luaran dari akselerometer dan giroskop digabungkan dengan metode complementary filter untuk mendapatkan nilai sudut. Sudut yang diperoleh kemudian dibandingkan dengan set point yang nilainya 0o. Nilai selisih dari set point dan sudut complementary filter diolah menggunakan metode kendali Proporsional Integral Derivatif. Proses kendali PID ini diprogram pada Arduino IDE yang hasilnya diumpankan ke motor DC untuk mengatur kecepatan putar motor DC. Untuk arah putar motor DC ditentukan apabila sudut complementary filter kurang dari nol, maka motor akan berputar mundur. Sedangkan jika sudut complementary filter lebih dari nol, maka motor akan berputar maju.            Nilai konstanta PID berdasarkan hasil tuning  dengan metode Ziegler-Nichols metode osilasi adalah Kp=1.5, Ki=0.75, Kd=1.85 dan nilai koefisien pada algoritma complementary filter adalah a=0.96. Kata kunci—inverted pendulum, balancing robot, kendali PID, IMU, complementary filter Abstract            Center of gravity’s inverted pendulum is located above its pivot point therefore inverted pendulum is unstable. Specific control is needed so that inverted pendulum stable which is by move the cart where the pendulum is mounted. Inverted pendulum application can be found in balancing robot. The purpose of this research is to design a system to control a two wheeled robot using the control system to balance it.The inputs are accelerometer to measure angular acceleration (m/s2) and gyroskop to measure angular velocity (rad/s). The output’s of accelerometer and gyroscope are fused by complementary filter algorithm method to get the actual angle. The actual angle is then compared to set point which is 0o. The differences between set point and actual angle are processed using Proportional Integral Derivative control method. The process of PID control is programmed using Arduino IDE which its result is fed to DC motors. The direction of DC motors are determined by two conditions, if actual angle less than zero then DC motors will spin backwards. Whereas if actual angle more than zero then DC motors will spin forward.             The PID control’s constans value based on Ziegler-Nichols Oscillation tuning method are Kp=1.5, Ki=0.75, Kd=1.875 and complementary filter’s coefficient is a=0.96. Keywords— inverted pendulum, balancing robot, PID control, IMU, complementary filter