Penerapan Kontrol Proporsional-Integral-Derivatif pada Analisis Kedalaman Kapal Selam Jenis AUV

Applicational of Proportional-Integral-Derivative Controller on Depth Analysis of Submarine Type AUV

Autonomous Underwater Vehicle (AUV) adalah jenis kapal selam tanpa pengemudi (skipper) yang mampu mengapung di permukaan, bergerak dengan bervariasi manuver di dalam air, dan menyelam di kedalaman air. Dengan enam derajat kebebasan, posisi AUV dapat ditentukan dalam 3 koordinat kartesius (x, y, z) dan berotasi dengan sudut (ϕ, θ, ψ). Enam derajat kebebasan tersebut menghasilkan gerak translasi dan gerak rotasi dari kapal selam. Pada penelitian ini dilakukan rekonstruksi dan linierisasi dari model dinamik, serta analisis kedalaman AUV sebelum dan setelah dikenakan kontrol proporsional-integral-derivatif (PID). Analisis model dinamik yang diperoleh sebelum ditambahkan kontrol menyatakan bahwa gerak translasi kapal selam dengan kedalaman tertentu adalah stabil asimtotik dengan minimal waktu 50 detik. Selanjutnya diterapkan kontrol PID untuk mempercepat fase kestabilan dengan kedalaman tertentu, mengurangi galat pada kondisi tunak, dan mengurangi osilasi lonjakan dari magnitude kedalaman kapal selam. Penerapan kontrol PID dengan menentukan nilai parameter K_P, K_I, dan K_D pada model dinamik bertujuan untuk pengendalian gerakan AUV di kedalaman yang ditentukan. Dengan kriteria Routh-Hurwitz, nilai gain yang memenuhi adalah KP > -0.147, 0 < KI < 5.875, dan KD > -0.541.Simulasi diberikan untuk menggambarkan bahwa, berdasarkan eksperimen dengan nilai parameter KP = 5, KI = 3, dan KD = 2, model dinamik AUV adalah valid dan dapat bekerja dengan baik pada kedalaman AUV 2.5 m; 4.5 m; 10 m; 25 m; 50 m; 100 m. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa kontrol PID efektif mengendalikan kedalaman AUV yang ditentukan dan dapat mempercepat fase stabil asimtotik dalam waktu t < 16 detik. Peneliti lain dapat melibatkan kecepatan gerak translasi atau rotasi dan adanya gaya eksternal gangguan dalam model dinamik AUV.

An Autonomous Underwater Vehicle (AUV) is a type of submarine capable of moving underwater automatically without a skipper. AUV has six degrees of freedom associated with its positions, which are determined by three Cartesian coordinates ((x, y, z) and rotate with angles (ϕ, θ, ψ). By these six degrees of freedom results in the AUV’s basic movements that are divided into two types, namely translational and rotational movements, respectively. This study is conducted for model reconstruction linearization of the obtained dynamical system, as well as the depth analysis of the AUV before and after given control Proportional-Integral-Derivative (PID). The results of the depth analysis of the AUV showed that before the system was given control, it was found that the depth analysis began stable when time reach 50 seconds. Next, Proportional-Integral-Derivative control is applied to accelerate stability at a specified depth, reduce errors in steady state conditions, and reduce overshoot. Application of Proportional-Integral- Derivative control by determining the KP, KI, and KD gain values in the transfer function of AUV dynamic systems. Using the Routh-Hurwitz criterion, the gain values that satisfy are KP >− 0.147 , 0 < KI < 5.875 , and KD >−0.541 . Based on the experiment, the values KP = 5 , KI = 3 , and KD = 2 are selected for depths of 2,5 m ; 4,5 m ;10 m ; 25 m ;50 m; 100 m. The result concluded that PID control is ef ective in controlling the depthof AUV as determined and can accelerate the asymptotic stable phase in time. Other researchers can involve the translational and rotational motion and other external disturbance force in the AUV dynamic model.