Kendali posisi ball-on-plate berbasis deteksi objek dengan pengendali PID dan filter RGB: Ball-on-plate position control based on object detection with PID controller and RGB filter

Martin Martin; Suyanto Suyanto; Feriyonika Feriyonika

doi:10.35313/jitel.v3.i1.2023.1-8

Authors

Martin Martin Politeknik Negeri Bandung
Suyanto Suyanto Politeknik Negeri Bandung
Feriyonika Feriyonika Politeknik Negeri Bandung

DOI:

https://doi.org/10.35313/jitel.v3.i1.2023.1-8

Keywords:

pengendali PID, filter RGB, visual servoing, ball-on-plate

Abstract

Ball-on-plate adalah sistem pengendalian posisi bola di atas papan menggunakan dua aktuator berupa motor servo untuk menggerakkan papan bola yang bergerak pada dua sumbu. Penelitian ini berfokus pada pengendalian posisi bola menggunakan pengendali proporsional-integral-derivatif (PID) dengan membaca posisi bola menggunakan sensor visual. Pendeteksian posisi bola menggunakan algoritma filter RGB untuk membaca gerakan bola berdasarkan warna. Sensor visual memberikan keluaran nilai koordinat kartesian dua dimensi dalam X dan Y. Pengendali PID menggunakan koordinat X dan Y sebagai feedback hasil pendeteksian posisi bola, kemudian koordinat umpan balik akan dibandingkan dengan setpoint untuk menghasilkan error koordinat. Keluaran kendali PID berupa sinyal pulse width modulation (PWM) untuk mengatur gerakan kedua servo agar posisi bola berada pada koordinat setpoint. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pengendali PID berhasil mengendalikan posisi bola dengan waktu rata-rata bola mencapai setpoint sekitar 8,85 detik. Keluaran respon kendali memiliki analisa respon transien dengan error steady state kurang dari 10%, rise time sebesar 4,74 detik untuk respon X dan 4,20 untuk respon Y, nilai overshoot sebesar 11,29% untuk respon X dan 31,95% untuk respon Y, serta nilai settling time sebesar 37 detik untuk respon X dan 37,3 detik untuk respon Y.

References

A. Knuplež, A. Chowdhury, and R. Sve?ko, “Modeling and control design for the ball and plate system,” Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology, vol. 2, 2003, pp. 1064–1067.

G. F. Franklin, J. D. Powell, and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, New York: Pearson, 2018.

K. Ogata, Modern Control Engineering, New Jersey: Prentice Hall, 2010.

P. M. Meshram and R. G. Kanojiya, “Tuning of PID controller using Ziegler-Nichols method for speed control of DC motor,” in IEEE-International Conference On Advances In Engineering, Science And Management (ICAESM -2012), 2012, pp. 117–122.

M. Araki and H. Taguchi, “Two-degree-of-freedom PID controllers,” Int J Control Autom Syst, vol. 1, no. 4, pp. 401–411, 2003.

C. Y. Liu, D. Z. Hou, and L. Chang-An, “Study on moving object detection based on RGB color model,” Adv Mat Res, vol. 710, pp. 700–703, 2013.

M. T. Ho, Y. Rizal, and L. M. Chu, “Visual servoing tracking control of a ball and plate system: Design, implementation and experimental validation,” Int J Adv Robot Syst, vol. 10, 2013.

C. Parga, W. Yu, and X. Li, “A low-cost ball and plate system for advanced control education,” International Journal of Electrical Engineering and Education, vol. 52, no. 4, pp. 370–384, 2015.

M. Martin, D. Ramdani, Y. Sudarsa, and F. Isdaryani, “Visual Servoing pada Ball-on-Plate dengan Kendali PID dan Filter Kalman,” JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), vol. 7, no. 2, pp. 295–300, 2022.

A. R. Al Tahtawi, Y. Somantri, and E. Haritman, “Design and Implementation of PID Control-based FSM Algorithm on Line Following Robot,” JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), vol. 1, no. 1, pp. 23-30, 2017.

S. W. Jadmiko, L. A. Suyitno, F. M. Lukman, and B. T. G. Gibran, “Aplikasi Kendali PID pada Simulator Water Level Control Berbasis TK-Series Controller,” JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), vol. 6, no. 1, pp. 155-162, 2021.

M. Nokhbeh, D. Khashabi, and H. A. Talebi, “Modelling and control of ball-plate system,” Doctoral Dissertation Amirkabir University of Technology, 2011.

F. R. Betancourt, F. H. Escobar, and F. H. M. S., “PID Controller Applied To the System Ball and Plate Ce 151,” ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol. 15, no. 17, pp. 1825–1830, 2020.

C. Copot, C. Ionescu, and R. de Keyser, “Visual servo control of a Steward platform using fractional-order PID controller,” 2014 18th International Conference on System Theory, Control and Computing, 2014, pp. 70–75.

P. M. Meshram and R. G. Kanojiya, “Tuning of PID controller using Ziegler-Nichols method for speed control of DC motor,” in IEEE-International Conference On Advances In Engineering, Science And Management (ICAESM -2012), 2012, pp. 117–122.

R. Khrisna, Computer Vision: Foundations and Applications, Stanford University, 2017.