Makalah ini membahas pengembangan algoritma kontrol yang kuat berdasarkan metodologi vektor refleksi. Algoritma kontrol diusulkan berhasil diuji untuk kontrol proses dengan ketidakpastian model dan direalisasikan menggunakan struktur FPGA. Studi kasus merealisasikan kontroler digital untuk motor DC menggunakan teknologi FPGA.

1. TELKOMNIKA, Vol.13, No.2, June 2015, pp. 125~132
ISSN: 1693-6930, accredited A by DIKTI, Decree No: 58/DIKTI/Kep/2013
DOI: 10.12928/TELKOMNIKA.v13i2.xxxx  1
Received February 23, 2014; Revised May 29, 2014; Accepted June 12, 2014
Ringkasan Artikel dengan Judul Terjemah:
FPGA sebagai Alat Ukur Untuk Perangkat Keras
Realisasi Kontrol Umpan Balik
Jan Ciganek, Mical Kocur, Stefan Kozak
Faculty of Electrical Engineering And Information Technology ,Slovak University Of Technology
in Bratislava,Ilkovicova 3,841 04 Bratislava,Slovakia
Abstract
Makalah yang disajikan berkaitan dengan pengembangan algoritma kontrol yang kuat
berdasarkan metodologi vektor refleksi. Pendekatan desain pengendali ini menjamin stabilitas,
ketangguhan dan kinerja tinggi. Metode yang disajikan berhasil diuji untuk proses osilasi stabil,
tidak stabil dan kuat dan untuk sistem dengan ketidakpastian model parametrik. Algoritma yang
diusulkan dapat secara efektif direalisasikan menggunakan struktur array gerbang lapangan
(FPGA) seperti yang ditunjukkan dalam studi kasus - realisasi perangkat keras menggunakan
teknologi FPGA untuk motor DC. Semua simulasi yang disajikan dan simulasi bersama
direalisasikan dalam MATLAB-Simulink.
Keywords: Robust control; Robust stability; Parametrical uncertainty; Quadratic programming;
Reflection vectors; FPGA
1. Introduction
Selama sepuluh tahun terakhir, pengembangan prinsip dasar kontrol yang kuat dan
evolusi metode kontrol baru yang kuat untuk jenis ketidakpastian model yang berbeda dapat
terlihat. Berdasarkan asumsi teoritis, pemodelan dan metode simulasi,
pendekatan yang efektif untuk mengontrol proses dengan ketidakpastian yang kuat dan tidak
terdefinisi dirancang. Ketidakpastian semacam ini khas untuk proses bioteknologi, pabrik kimia,
industri otomotif, penerbangan, dll. Untuk proses seperti itu, perlu untuk merancang algoritma
yang kuat dan praktis yang memastikan kinerja tinggi dan stabilitas yang kuat menggunakan
teknik matematika yang diusulkan dengan pendekatan parametrik dan tidak termodelkan . Solusi
untuk masalah seperti itu dimungkinkan menggunakan metode prediktif yang kuat dan "soft-
teknik" yang mencakup set fuzzy, jaringan neuron dan algoritma genetika.
2. Research Method
2.1 Komputasi wilayah stabil melalui koefisien refleksi
Koefisien refleksi ri juga dikenal dengan Parameters Schur-Szego, Koefisien korelasi
parsial atau Parameter K. Bentuk dan struktur yang disajikan secara efektif digunakan dalam
banyak aplikasi pemrosesan sinyal dan identifikasi sistem. Karakterisasi lengkap dan klasifikasi
polinomial menggunakan koefisien refleksi mereka bukan akar (nol) dari polinomial diberikan
dalam (Diaz-Barrero dan Egozcue, 2004).
Keuntungan utama menggunakan koefisien refleksi adalah bahwa transformasi dari
refleksi ke koefisien polinomial sangat sederhana. Memang, menurut (22) dan (24), koefisien
polinomial ci bergantung secara multilinear pada koefisien refleksi ri. Jika koefisien ci ∈ R adalah
real, maka juga koefisien refleksi ri ∈ R adalah real.
2.2 Polytype stabil dari vektor refleksi
Ini akan menunjukkan bahwa, untuk keluarga polinomial penutup linier dari apa yang
disebut vektor refleksi adalah Schur stabil. Vektor refleksi dari Schur stabil polinomial monik C (z
− 1) didefinisikan sebagai titik pada batas stabilitas dalam ruang koefisien polinomial yang
dihasilkan dengan mengubah koefisien refleksi tunggal ri dari polinomial C (z – 1).
2.3 Desain Pengontrol Penguat
Pengendali yang kuat harus dirancang sedemikian rupa sehingga polinomial karakteristik
loop tertutup ditempatkan di polytope stabil (penutup linier) dari vektor refleksi. Artinya masalah
berikut harus dipecahkan:

2.  ISSN: 1693-6930
TELKOMNIKA Vol. 13, No. 2, June 2015 : 125 – 132
2
1. Pilihan polinomial inisial C(z-1
) untuk menghasilkan polytope V(c)
2. Pilihan k+1 simpul paling tepat dari V(C) untuk membangun S Simpleks target.
3. Pilihan polinomial target E(z-1
).
3. Results and Analysis
3.1 Implementasi Kontrol Algoritma
Input w dan y diwakili dengan rpm (revolusi per menit). Kisaran input −2048 hingga 2047
rpm, karena tipe data bertanda 12-bit. Output dari controller diwakili dengan volt. Dalam
representasi biner yang ditandatangani output kontrol maksimum adalah 12 (10) V = 01100 (2)
dan minimum adalah - 12 (10) V = 10100. Kita bisa menulis rentang ini menjadi 5 bit. Bilangan
real berguna untuk kuantisasi yang lebih baik dari output kontrol. Sebagai contoh, hasil
penjumlahan atau pengurangan dua vektor 12-bit memiliki kisaran 13-bit. Bounder adalah logika
pembatasan nilai yang menjaga output dalam rentang yang terdefinisi. Bounded signal di-latch
pada register REG3, sehingga menjadi u (k-1) dari siklus berikutnya. Dengan cara ini
perlindungan anti-windup juga dipastikan. Simulasi kode VHDL dimungkinkan dengan
menggunakan blok kotak hitam Xilinx. Hasil simulasi dalam gambar berikut:
3.2 Studi Kasus
Tanggapan langkah loop tertutup yang sesuai di bawah pengontrol umpan balik
(34) dan pengontrol umpan maju GFF (z − 1) = S (z − 1) / P (z − 1) = 2 pada Gambar. 5.
Untuk verifikasi penerapan FGPA dari pengendali digital kami menyadari eksperimen
praktis. Dalam simulasi dengan blok Xilinx kami membuat langkah sinyal referensi pada
0,01 s. Pengontrol yang sama (31) digunakan juga untuk realisasi perangkat keras untuk
mengontrol motor DC nyata. Hasil grafis ditunjukkan pada gambar berikut:
4. Conclusion
Makalah yang disajikan berkaitan dengan pendekatan baru dari desain kontroler yang
kuat menggunakan teknik vektor refleksi. Itu struktur kontrol terdiri dari bagian umpan maju dan
umpan balik. Algoritma yang diusulkan diuji menggunakan teknologi FPGA untuk motor DC.
Contoh ilustratif diselesaikan dengan menggunakan pemrograman kuadrat untuk fungsi kinerja
yang didefinisikan dengan tepat. Hasil yang diperoleh menunjukkan penerapan yang sangat
efektif dari prinsip-prinsip teoritis untuk pengendalian proses dengan ketidakpastian model
parametrik. Kontroler digital berhasil diimplementasikan dan perangkat keras direalisasikan pada
papan Artix-7 FPGA. Struktur FPGA sangat cocok untuk proses kecepatan tinggi.
References
[1] Jan Ciganek, Mical Kocur, Stefan Kozak. FPGA as a tool for hardware feedback control.
Journal of Electrical Systems and Information Technology 2.2015:328–337
[2] Sutikno Tole. Format Penulisan di Telkomnika. Telkomnika. 2015