Desain dan simulasi Repetitive Controller (RC) berbasis Notch Filter

ABSTRAK

Repetitive Control (RC) merupakan salah satu metode pengontrol yang dapat melakukan penjejakan (tracking) sinyal masukan dan menolak sinyal gangguan yang bersifat periodik dengan tingkat kepresisian tinggi, namun performa RC menurun ketika diberikan sinyal yang mengalami perubahan atau pergeseran frekuensi. Dalam hal ini dikembangkanlah metode High-Order Repetitive Control (HORC) untuk mengatasi masalah tersebut, Namun HORC memiliki beban komputasi tinggi dan beban delay sehingga menghasilkan transient response yang lambat. Untuk mengatasi berbagai permasalahan tersebut, dilakukan desain dan simulasi Repetitive Control (RC) berbasis Notch Filter, di mana notch filter adalah filter digital dengan orde 2 yang dapat mengatasi sinyal hanya pada frekuensi tertentu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui rancangan, karakteristik, dan efektivitas RC berbasis notch filter untuk melakukan penjejakan (tracking) sinyal masukan dan menolak sinyal gangguan. Metode yang digunakan adalah pemodelan yang divalidasi dengan simulasi pada Matlab Simulink. Hasil penelitian menunjukkan bahwa performa RC berbasis notch filter sangat bergantung pada rasio redaman yang digunakan. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa RC berbasis notch filter sangat efektif dalam melakukan penjejakan (tracking) sinyal masukan dan menolak sinyal gangguan dengan nilai rata-rata maksimum error 1,21% dan nilai rata-rata RMSE 0,33% sedangkan pada RC conventional didapatkan nilai maksimum error 176,01% dan RMSE 31,61%.

ABSTRACT

Repetitive Control (RC) is a control method capable of tracking input signals and rejecting periodic disturbance signals with high precision. However, the performance of RC degrades when the signals undergo changes or frequency shifts. To address this issue, the High-Order Repetitive Control (HORC) method was developed. Nevertheless, HORC incurs high computational burden and delay, resulting in slow transient response. To overcome these challenges, the design and simulation of a Notch Filter-based Repetitive Control (NF-RC) have been conducted. A notch filter is a second-order digital filter that can target signals at specific frequencies. This study aims to investigate the design, characteristics, and effectiveness of the NF-RC in tracking input signals and rejecting disturbance signals. The methodology involves modeling validated through simulations in Matlab Simulink. The research findings indicate that the performance of NF-RC is highly dependent on the damping ratio used. Additionally, the results show that the NF-RC is highly effective in tracking input signals and rejecting disturbance signals, with a maximum average error of 1.21% and an average RMSE of 0.33%, compared to the conventional RC which yielded a maximum error of 176.01% and an RMSE of 31.61%.

مستخلص البحث

يُعد التحكم التكراري (RC)أحد أساليب التحكم القادرة على تتبع اإلشارات المدخلة ورفض اإلشارات المزعجة الدورية بدقة عالية، إال أن أداء التحكم التكراري يتدهور عند مواجهة إشارات تتغير أو تتحول في التردد. لمعالجة هذه المشكلة، تم تطوير طريقة التحكم التكراري عالي الرتبة (HORC). ومع ذلك، يتطلب (HORC) عبء حسابي عالي وتأخير، مما يؤدي إلى استجابة عابرة بطيئة. للتغلب على هذه التحديات، تم تصميم ومحاكاة نظام تحكم تكراري يعتمد على مرشح الحجب (RC-NF)، حيث يُعتبر مرشح الحجب مرش ًحا رقميًا من الدرجة الثانية يمكنه معالجة اإلشارات عند ترددات معينة. تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف تصميم وخصائص وفعالية نظام التحكم التكراري المعتمد على مرشح الحجب في تتبع اإلشارات المدخلة ورفض اإلشارات المزعجة. تتضمن المنهجية النمذجة التي تم التحقق منها من خالل المحاكاة باستخدام برنامج Simulink Matlab. أظهرت نتائج البحث أن أداء نظام التحكم التكراري المعتمد على مرشح الحجب يعتمد بشكل كبير على نسبة التخميد المستخدمة . كما أظهرت النتائج أن نظام التحكم التكراري المعتمد على مرشح الحجب فعال جدًا في تتبع اإلشارات المدخلة ورفض اإلشارات المزعجة، حيث بلغ متوسط الحد األقصى للخطأ %١٫٢١ ومتوسط جذر مربع الخطأ %٠٫٣٣ (RMSE)، بينما في نظام التحكم التكراري التقليدي بلغ الحد األقصى للخطأ %١٧٦٫٠١ و (RMSE).