Catatan Kuliah: Spray Boom

Pengenalan

• Video ini membahas lima pokok bahasan:
  1. Pengenalan sistem (spray boom)
  2. Pemodelan sistem (matematis dan state space)
  3. Perancangan kendali (kendali yang digunakan)
  4. Simulasi (open loop dan closed loop)
  5. Kesimpulan

Apa itu Spray Boom?

• Spray boom adalah teknologi pertanian untuk penyemprotan pesticida secara efektif dibandingkan metode manual.
• Tujuan penggunaan pesticida:
  • Menjaga kesehatan tanaman dari hama.
  • Meningkatkan kualitas panen dan harga jual.
• Struktur umum spray boom:
  • Pendulum sebagai penghubung frame traktor dan spray boom.
  • Suspensi pasif untuk meredam gerakan.
  • Spray boom untuk penyemprotan.

Masalah pada Spray Boom

• Masalah 1: Ketidaksejajaran dengan permukaan tanah yang beragam.
  • Mengurangi distribusi kepadatan pesticida.
• Masalah 2: Ujung spray boom dapat mengalami kerusakan akibat kontak dengan tanah.

Solusi Masalah

1. Pemodifikasi struktur:
   • Pendulum tunggal menjadi pendulum ganda.
   • Tambahan suspensi aktif.
2. Penerapan teknik kendali:
   • Menggunakan sensor jarak untuk mengendalikan aktuator.

Pemodelan Sistem

• Pemodelan matematis berdasarkan paper "Modeling and Control of Semi-Active Suspension System with Double Pendulum Spray Boom".
• Struktur dan persamaan:
  • Koordinat dibangun pada titik O, pivot di titik A, dan pusat masa di titik B.
  • Energi kinetik (T) dan energi potensial (V) dihitung.
  • Persamaan dinamika non-linear diturunkan dari persamaan lagrangian.

Representasi State Space

• Perubahan dari model matematis ke state space dilakukan.
• Parameter digunakan untuk representasi state space:
  • L1, L2, M, C, I, G.
• Kendali yang digunakan adalah Linear Quadratic Regulator (LQR).

Perancangan Kendali

• LQR dirancang berdasarkan:
  • Indeks performansi dari cost function.
  • Proses manual: 5 tahapan untuk merancang kendali LQR.
• Penggunaan MATLAB dalam desain kendali.

Simulasi

1. Open Loop:
   • Respon output sistem tidak stabil.
2. Closed Loop:
   • Respon output stabil tetapi terdapat steady state error.
   • Diperlukan penambahan N-bar untuk menghilangkan error steady state.

Implementasi N-bar

• N-bar dirancang untuk mengatasi steady state error dan diimplementasikan pada sistem.
• Respon output setelah penambahan N-bar menunjukkan stabilitas yang lebih baik.

Simulasi di Simulink

• Simulasi open loop dan closed loop dilakukan menggunakan Simulink.
• Blok diagram dibuat untuk kedua sistem.
• Hasil output diperbandingkan antara open loop dan closed loop.

Kesimpulan

1. Pemodifikasian struktur dan penerapan kendali mengatasi masalah pada spray boom.
2. Penggunaan LQR menghasilkan steady state error yang perlu diperbaiki dengan N-bar.
3. Respon output akhir menunjukkan karakteristik yang stabil dan cepat.

Terima kasih.