2020 : DESAIN SLIDING MODE FAULT TOLERANT CONTROL PADA SISTEM REGENERATIVE ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM DENGAN KESALAHAN PADA SENSOR DAN AKTUATOR

Dr. Bambang Lelono Widjiantoro ST.,MT.
Dr. Katherin Indriawati ST, MT
Unggul Wasiwitono ST., M.Eng.Sc.


Abstract

Sistem pengereman yang umum dipakai oleh kendaraan berpenumpang saat ini adalah anti-lock braking system (ABS) karena sistem ini dapat mencegah roda pada mobil terkunci ketika adanya pengereman darurat atau pengereman secara mendadak, sehingga jarak penghentian mobil akan berkurang dan manuverbilitas akan meningkat. Pada EV, beberapa sistem ABS selain menggunakan pengereman mekanik (friction), juga menggunakan pengereman regeneratif agar dapat melakukan penghematan energi listrik. Sistem ini dikenal dengan regenerative ABS. Mengingat keselamatan penumpang merupakan fitur wajib yang harus terpenuhi, maka tingkat kehandalan sistem regenerative ABS juga harus tinggi. Kesalahan yang terjadi, seperti pada sistem kontrol ABS, yaitu kesalahan pada aktuator dan sensor kecepatan harus dapat diakomodasi agar sistem tetap bekerja pada daerah yang aman. Penelitian ini mengajukan skema perbaikan teknologi regenerative ABS yang sudah ada saat ini dengan menambahkan fitur akomodasi kesalahan pada sistem kontrolnya. Metode yang digunakan dikenal sebagai sistem active fault tolerant control (AFTC). Pada penelitian ini dilakukan perancangan sistem kontrol regenerative ABS untuk mobil listrik dengan pengereman secara elektrik dan mekanik (hidrolik) dimana kesalahan terjadi pada aktuator (inverter motor) dan sensor kecepatan. Selain itu pembuatan prototipe sistem regenerative ABS skala laboratorium juga telah dimulai, dengan menggunakan pendekatan kendaraan 1 roda. Penelitian sebelumnya telah menghasilkan sistem sliding mode fault tolerant control (SMFTC) yang mengatasi kesalahan sensor kecepatan kendaraan dan aktuator hidrolik pada sistem ABS (bukan regeneratif). Pada penelitian tahun ini akan disimulasikan sistem SMFTC yang mampu menangani kesalahan pada sistem regenerative ABS. Selain itu, pembuatan prototipe sistem regenerative ABS skala laboratorium akan mulai dikerjakan, dengan menggunakan simulator kendaraan 1 roda. Tahap awal penelitian ini adalah memodifikasi simulator sistem ABS dengan aktuator hidrolik yang sudah ada, dengan sensor kecepatan yang lebih cepat waktu penyuplikannya. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan unjuk kerja sistem kontrol yang terpasang. Selanjutnya mengganti motor induksi dengan motor BLDC agar proses regeneratif bisa terjadi. Simulator diperlukan untuk menguji metode SMFTC yang diajukan. Pengereman disimulasikan terjadi secara regeneratif dan jika diperlukan juga secara mekanik (hidrolik). Algoritma kontrol yang digunakan adalah sliding mode control agar ketidaklinieran sistem dapat ditangani dengan baik. Dalam hal ini, variabel yang dikontrol adalah slip ratio dengan memanipulasi torsi pengereman. Karena pengereman dapat dilakukan secara elektrik dan mekanik, maka diperlukan skema distribusi torsi pengereman. Setelah unjuk kerja sistem kontrol mencapai kriteria yang ditetapkan, langkah selanjutnya adalah membuat observer. Struktur observer yang digunakan adalah proporsional-integral. Observer ini akan menghasilkan estimasi keadaan dan juga estimasi kesalahan yang terjadi pada sensor dan aktuator. Dalam hal ini, observer yang dihasilkan pada penelitian sebelumnya akan dimodifikasi agar mampu mengestimasi kesalahan sensor dan kesalahan inverter sekaligus. Hasil estimasi kesalahan selanjutnya digunakan dalam skema rekonfigurasi kontrol dengan cara mengkompensasi sinyal pengukuran dan sinyal kontrol. Penelitian ini diharapkan dapat berkontribusi dalam pengembangan sistem kontrol yang toleran terhadap kesalahan terutama pada plant dimana isu keamanan dan biaya sangat kritis. Keuntungan yang ditawarkan dari teknologi SMFTC pada regenerative ABS adalah peningkatan kehandalan sistem dengan biaya yang ekonomis karena tidak menambahkan komponen hardware apapun selain perbaikan perangkat lunak.