PRESENTASI TUGAS AKHIR TM-091486
RANCANG BANGUN DAN KAJIAN SUSPENSI UNMANNED
GROUND VEHICLE (UGV)
Disusun oleh: Nungki Ramadhani B.
NRP. 2107100032 Dosen Pembimbing:
Hendro Nurhadi Dipl-Ing., P.hD
LATAR BELAKANG
Unmanned Ground Vehicle
Perkembangan Teknologi Rancang Bangun Dan Analisa
Permasalahan
• Bagaimana merancang dan membuat sebuah prototipe kendaraan tanpa awak.
• Menganalisa unjuk kerja suspensi UGV (kenyamanan dan respon).
• Rancang bangun UGV berbasis pada sensor Kompas, GPS, dan rangkaian mikrokontroler.
Batasan Masalah • Sistem Payload menggunakan Kompas, dan GPS
module. • Dimensi chassis UGV: panjang 480 mm, lebar 110 mm,
dan tinggi 85 mm. • Material menggunakan metal-alluminium. • Kecepatan maksimal UGV adalah 3.5 m/s. • Operasi kerja dari UGV hingga 15 menit. • Motor penggerak UGV menggunakan motor DC
Brushless. • Pemodelan Suspensi, seperempat kendaraan dengan 2
derajat kebebasan vertikal • Simulasi uji eksitasi input pada suspensi menggunakan
impulse dan sinusoidal.
Tujuan Penelitian
• Membuat prototype UGV sesuai dengan minimum sistem, di dapatkan hasil dari analisa unjuk kerja suspensi (respon dan kenyamanan).
Manfaat Penelitian
• Dapat menjadi suatu acuan awal dalam pembuatan Kendaraan Tanpa Awak dengan aplikasi Kompas, GPS module. Dari penelitian ini di harapkan penelitian kedepannya bisa membangun kendaraan tanpa awak dengan sistem yang lebih lengkap dan tentunya lebih baik.
Penelitian Sebelumnya
- Marcbot dirancang untuk pengintaian dan melihat benda yang mencurigakan dengan berbekal kamera berkualitas tinggi.
- Kemampuan operasi hingga 6 jam.
- Untuk Kendali masih menggunakan Kontrol kendali manual jarak jauh
Marcbot
B2P2
-Sistem roda UGV ini menggunakan belt -Robot UGV ini dikendalikan dari jarak jauh. Dilengkapi dengan kamera video, transmisi nirkabel 2.4Ghz -Sebuah kompas dan sensor GPS yang tertanam untuk mendapatkan informasi posutre. -Komputer PC 104 tertanam untuk mengawasi kontrol dan communication. Microcontrollers digunakan untuk mengendalikan motor DC.
Teori Penunjang
Konsep Perancangan
Proses Sintesa
Proses Analisis
Proses Pemodelan Phisikal Model
Skematik Model
Mathematikal Model
Analisa Titik Berat
• Analisa Numerik Menggunakan software Catia V5
• Secara empiris dapat dilakukan dengan memakai peralatan yang cukup sederhana yaitu timbangan dan dongkrak. Posisi titik berat terhadap poros depan (a) dan terhadap poros belakang (b), serta tinggi titik berat dari permukaan jalan (h).
Wt = Wf + Wr = W
𝑎 = 𝑎+𝑏 𝑊𝑟𝑊𝑓+𝑊𝑟
𝑏 = 𝑎+𝑏 𝑊𝑓
𝑊𝑓+ 𝑊𝑟
a + b = L ; adalah wheel base yaitu jarak antara poros depan/belakang kendaraan
ℎ𝑟 =(𝑊𝑓𝑓(𝑎+𝑏)− 𝑊.𝑏)
𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)
ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 𝑟 +𝑊𝑓𝑓 𝑎+𝑏 −𝑊.𝑏)
𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)
dimana : Wfθ= hasil penimbangan roda depan r = jari-jari roda
Gaya Hambat
• Gaya hambat adalah gaya yang bekerja dalam arah horizontal (parallel terhadap aliran dan berlawanan arah dengan arah gerak maju kendaraan. Gaya hambat total terdiri dari beberapa jenis gaya hambat(Scybor Rylski, 1975),
GAYA HAMBAT Hambatan Bentuk Hambatan Pusaran Hambatan Tonjolan Aliran Dalam
• Gaya hambat yang disebabkan oleh adanya gradient tekanan (pressure drag) dan adanya gesekan (friction drag). Terbentuknya gaya hambatan (from drag) pada kendaraan dapat dijelaskan seperti terlihat pada gambar.
• Karena adanya perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah kendaraan, menyebabkan timbulnya gerakan aliran udara dari permukaan bawah menuju ke permukaan atas kendaraan yang berupa pusaran (vortex).
• Hambatan Tonjolan : Gaya hambat yang disebabkan oleh adanya tonjolan profil tertentu pada bagian permukaan bodi kendaraan seperti kaca spion, pegangan pintu, antenna, dan aksesori lainnya
• Gaya hambat oleh aliran udara yang mengalir melalui system pendingin mesin yaitu radiator.
Pada kenyataannya hanya hambatan bentuk dan hambatan pusar yang paling besar pengaruhnya terhadap gaya hambat secara keseluruhan. Secara umum perumusan gaya hambat angin adalah :
𝐹𝑑 = 12𝐶𝑑 .𝜌.𝑉𝑎2.𝐴𝑓 𝐶𝑑 = 2.𝐹𝑑
𝜌.𝑉𝑎2.𝐴𝑓
Dimana : Cd = koefisien gaya hambat Af = luas frontal kendaraan (m2) ρ = density udara (kg/m3) Va = kecepatan relative angina terhadap kendaraan (m/dt)
Hambatan Rolling dari Ban
• Hambatan yang terjadi pada ban disebabkan oleh sifat histerisis ban karena adanya defleksi dari ban
Rr = Cr.W Dimana : Rr = Gaya hambatan rolling Cr = Koefisien rolling W = Berat dari kendaraan
Besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat dari badan kendaraan, agar kendaraan dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dengan kecepatan sebesar V adalah daya efektif. Daya Efektif ini merupakan fungsi dari besarnya gaya hambat total dan kecepatan kendaraan. EHP = RT . V
Perhitungan Daya Motor
Sistem Suspensi • Suspensi adalah sistem peredam kejutan pada
kendaraan, atau getaran yang terjadi pada kendaraan akibat permukaan jalan yang tidak rata.
• Suspensi dapat meningkatkan kenyamanan berkendara dan kestabilan kendaraan
komponen penyusun : - Pegas - Peredam - Lengan suspensi
Perangkat Elektronik
METODOLOGI PERCOBAAN
Diagram Alir Penelitian START
Penentuan Desain UGV
Model sesuai dengan konsep?
Perhitungan Berat danTitik Berat menggunakan Catia
V5
Ya
Tidak
Persamaan Getaran sistem akibat input eksitasi sinusoidal
Studi Literatur tentang UGV
Pemodelan UGV dengan software
Catia V5
Pemodelan Sistem
Suspensi UGV
Perhitungan Tahanan Pada UGV
Berat dan Titik berat
sesuai
Respon dari persamaan
getaran yang terjadi
Ya
Tidak
AB
Pembuatan Prototype UGV sesuai dengan
minimum sistem
Melakukan Uji Jalan UGV
Pengujian berhasil?
Finish
Ya
Kesimpulan dan Saran
Tidak
AB
Pemodelan UGV dengan menggunakan software CATIA V5 dan Perhitungan Berat serta titik berat
Pemodelan Getaran Suspensi UGV
Pemodelan matematis yang digunakan adalah seperempat kendaraan dengan 2 derajat kebebasan vertikal
Ms
Mus
Ks
Ktr
Cs
Ct
Xs
Xus
Ys
Persamanaan Gerak sprung mass: 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0 Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠
+ 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0
Parameter Input
Parameters Mean values Parameters Mean values
ks 279,5 N/m ktr 342,5 N/m
cs 64,09 Ns/m ctr 19,72 Ns/m
Adapun input yang digunakan dalam simulasi ini ada 2 macam yaitu: 1. Jalan benjolan (impulse) dengan tinggi 5cm 2. Jalan bergelombang (sinusoidal) dengan tinggi 5cm dan panjang gelombang
2m pada kecepatan kendaraan 2 m/s.
Setelah didapatkan persamaan, maka dilakukan analisa respon dengan Simulink Matlab
Sumber : www.petitrc.com
Diagram Alir Analisa Suspensi
Persamaan Getaran sistem suspensi akibat input Eksitasi impulse dan
sinusoidal
Respon Sprung mass dan
unsprung mass
Analisa Hasil
Kesimpulan
End
AStart
Nilai Konstanta Pegas dan redaman sprung mas dan unsprung mass; FBD sistem
Pemodelan Matematis Sistem
Suspensi
A
Minimum Sistem
Perhitungan Hambatan dalam menentukan daya motor • Dengan menggunakan software catia akan didapat nilai-nilai volume
kendaraan, massa,. Dari data-data yang telah didapat, selanjutnya dilakukan perhitungan hambatan total yang dialami kendaraan. Dari hambatan total dapat dicari kebutuhan daya motor. Kebutuhan daya motor pada UGV dimulai dengan menghitung daya efektif untuk melawan hambatan UGV saat melakukan gerak
• EHP = RT x v
Start
Pemodelan UGV dengan menggunakan Software
Catia V5
Menentukan nilai: Panjang, lebar, tinggi, Volume, dan titik berat
displacement
Mencari Hambatan TotalFd = Cr. W+0,5 Cd.ρ.Va.Va.Af
Tahanan Total UGV
A
Menghitung Daya Motor
A
Pemilihan Jenis Motor
Motor DC yang dipilih
Finish
Diagram Alir Penentuan Daya Motor
PEMODELAN DAN PERANCANGAN
Pemodelan Catia V5
Informasi yang ditampilkan dengan software Catia V5 Meliputi Karakteristik Massa, Volume dan Posisi titik berat(Inertia Center)
POSISI TITIK BERAT
Letak Titik Referensi
Dari gambar disamping ditunjukkan posisi titik berat dari Pemodelan dengan menggunakan Software Catia V5
PERHITUNGAN BERAT DAN TITIK BERAT UGV DENGAN UJI EKSPERIMEN
Setelah semua komponen UGV terpasang sesuai dengan tempat yang telah direncanakan, maka perlu di lakukan Uji eksperimen untuk menentukan posisi titik berat.
Pengukuran berat dan titik berat dapat diketahui dengan cara menimbang bagian depan dan bagian belakang kendaraan pada posisi betul-betul horizontal. Jika pada saat menimbang poros depan didapat hasil penimbangan Wf dan penimbangan poros belakang didapat hasil Wr, maka berat total kendaraan didapat:
𝑊𝑇 = 𝑊𝑓 + 𝑊𝑟 = 𝑊
Dengan memakai hasil penimbangan tersebut dan menerapkan konsep statika maka
didapat:
𝑎 = (𝑎+𝑏)𝑊𝑟𝑊𝑓+𝑊𝑟
𝑏 = (𝑎+𝑏)𝑊𝑓
𝑊𝑓+𝑊𝑟
ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 𝑟 +𝑊𝑓𝑓 𝑎+𝑏 −𝑊.𝑏
𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)
dimana : a = Posisi titik berat terhadap poros depan
b = Posisi titik berat terhadap poros belakang
(a+b) = wheel base yaitu jarak antara poros depan dan belakang kendaraan
hr = Tinggi titik berat dari sumbu horizontal poros
h = Tinggi titik berat dari tanah
Wfθ = hasil penimbangan roda depan
r = Jari –jari roda
Data yang didapatkan dari Unmanned Ground Vehicle (UGV) adalah sebagai berikut:
Nama Nilai
Berat poros depan (Wf) 3,425 Kg
Berat poros belakang (Wr) 3,156 Kg
Wheel base (a+b) 0,3255 m
Berat poros depan dengan kemiringan (Wfθ) 4,1 Kg
Sudut kemiringan (θd) 38,65o
Jari – Jari roda (r) 0,044 m
Posisi Titik berat dari poros depan
𝑎 =0,325 𝑚 . (3,156 𝑘𝑘)
(3,425 𝑘𝑘 + 3,156 𝑘𝑘)
𝑎 = 0,1558 𝑚 = 𝟏𝟏𝟏,𝟖 𝒎𝒎 Posisi Titik berat dari poros belakang
𝑏 =0,325 𝑚 . (3,425 𝑘𝑘)
(3,425 𝑘𝑘 + 3,156 𝑘𝑘)
𝑏 = 0,1691 𝑚 = 𝟏𝟏𝟏,𝟏 𝒎𝒎 Tinggi Titik berat dari permukaan jalan
ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = (0,044 𝑚) +4,026 𝑘𝑘 . 0,325𝑚 − 6,581 𝑘𝑘 . (0,169𝑚)
6,581𝑘𝑘 . (tan 38,65𝑜)
ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 0,044 𝑚 + 0,037𝑚 ℎ = 0,044 𝑚 + 0,037 𝑚 = 0,081 𝑚 = 𝟖𝟏 𝒎𝒎
ANALISA BERAT & TITIK BERAT
Dari pemodelan menggunakan software Catia V5 berat total dari UGV adalah 6,496 Kg
sedangkan berat UGV setelah semua komponen dirakit sesuai dengan perancangan di
dapatkan 6,581 Kg. Dengan menggunakan marginal error 5% sebagai acuan toleransi
penyimpangan maka dari data diatas terjadi penyimpangan sebesar 1,3% atau sebesar
0,085 kg dimana penyimpangan antara berat perancangan dan berat aslinya masih
dalam level aman. Hal ini dikarenakan terdapat beberapa komponen yang beratnya
pada saat pemodelan tidak sesuai dengan aslinya.
Informasi Data Catia V5
Dari kedua data dari pemodelan dengan software Catia V5 maupun data eksperimen terdapat
selisih nilai b atau jarak titik berat terhadap poros belakang dengan penyimpangan sebesar
1,4% atau sebesar 2,403 mm. untuk nilai dari h atau tinggi titik berat dari permukaan jalan
mempunyai selisih yang besar dikarenakan adanya suspensi yang membuat chassis dapat naik
maupun turun. Namun Pada dasarnya Letak Titik berat antara Pemodelan dan Perakitan UGV
dapat dinyatakan sesuai, dengan penyimpangan masih dibawah 5%
PERHITUNGAN HAMBATAN UNMANNED GROUND VEHICLE (UGV)
Nama Nilai
Va1 Kecepatan awal 2,08 m/s
Va2 Kecepatan akhir 0 m/s
Vb1 Kecepatan Awal 1,4 m/s
Vb2 Kecepatan akhir 0 m/s
ρudara (densitas Udara) 1,225 kg/m3
Kendaraan yang mula-mula dengan kecepatan tinggi dan kecepatan rendah Va1 dan Vb1 pada jalan yang datar tanpa ada angin dan tidak ada penghubung poros penggerak dengan motor. Pada kondisi tersebut kendaraan hanya menerima gaya hamabatan angin dan gaya rolling resisten tanpa adanya gaya dorong pada roda penggerak. Akibat kedua gaya tersebut maka terjadi perlambatan pada kendaraan. Setelah selama t detik maka dicatat lagi kecepatan kendaraan Va2 dan Vb2. Dengan perlambatan kendaraan a dapat dihitung sebagai berikut:
𝑎1 = 𝑉𝑎1−𝑉𝑎2𝑊
𝑎2 = 𝑉𝑏1−𝑉𝑏2𝑊
Maka persamaan gerak pada kedua percobaan tersebut adalah:
𝜌2
.𝐴.𝑉12 𝐶𝐷 + 𝑚.𝑘 𝑓𝑟 = 𝑚.𝑎1 𝜌2
.𝐴.𝑉22 𝐶𝐷 + 𝑚.𝑘 𝑓𝑟 = 𝑚.𝑎2
Luas Frontal Kendaraan Luas A1= 20 x 10 = 200 cm2 = 0,02 m2 Luas A2= 40 x 10 = 400 cm2 = 0,04 m2 Luas Total = 0,06 m2
𝑎1 =2 − 04,73
= 0,42 𝑚𝑠2
𝑎2 =1,4 − 0
3,35 = 0,41𝑚𝑠2
𝐶𝐷 =2.𝑚. (𝑎1 − 𝑎2)𝜌.𝐴. (𝑉21 − 𝑉22)
𝑓𝑟 =𝑎2𝑉21 − 𝑎1𝑉22𝑘. (𝑉21 − 𝑉22)
10 cm
10 cm
40 cm
20 cm A1
A2
maka,𝐶𝐷 = 2.6,581.(0,42−0,41)1,225.0,06.(1,042 −0,72 )
𝐶𝐷 =0,1310,043
= 3,04
𝑓𝑟 =0,41. 1,042 − 0.42. 0,72
9,8. (1,042 − 0,72 )
𝑓𝑟 =0,245,8
= 0,041
Maka hambatan total kendaraan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
𝐹𝐷 = 𝑓𝑟𝑚𝑘 +12𝜌𝑐𝐷𝐴𝑉
2
𝐹𝐷 = 0,041.6,581.9,8 +12 . 1,225.3,04.0,06. 22
𝐹𝐷 = 3,09 𝑁
Perhitungan Effective Horse Power (EHP)
Dalam menghitung EHP dibutuhkan hambatan total .Nilai dari hambatan
total dari UGV adalah 3,09 N (0.00309 KN).
EHP = RT x v
= 0,00309x 2
= 0,00618 KN m/s2 (1 HP = 0.7456 KW)
= 0,00618/0,7355
= 0,0084 HP
INSTRUMENTASI
Sensor Minimum System Aktuator
Input Output
Blok Diagram UGV
Mikrokontroller ATMEGA 16-PU
Sensor Kompas dan GPS
Aktuator
Motor servo
Motor DC
MIKROKONTROLLER
ATMEGA16-PU
Tran
smit
ter &
Rec
eive
r X
bee
Pro
Data In TX
Data Out RX
KOMPUTER
TRA
NSM
ITTE
R &
Rec
eive
r X
bee
Pro
Data In TX
Data Out RX
Perancangan Minimum System Xbee Pro terhubung dengan komputer
Perancangan Minimum System Xbee Pro terhubung dengan Mikrokontroller
Xbee Pro
ANALISA SUSPENSI
Ms
Mus
Ks
Ktr
Cs
Ct
Xs
Xus
Ys FKt FCt
Mus
FKs FCs
Xus
Ms
FKs FCs
Xs
Ys
Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠 𝑋𝑠 − 𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟(𝑌𝑠 − 𝑋𝑢𝑠) = 0 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0
Persamanaan Gerak sprung mass:
𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠 𝑋𝑢𝑠̇ − 𝑋�̇� − 𝐾𝑠 𝑋𝑢𝑠 − 𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0
PEMODELAN MATEMATIS
Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠 𝑋𝑠 − 𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟(𝑌𝑠 − 𝑋𝑢𝑠) = 0
𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)�̇�𝑢𝑠 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)𝑋𝑢𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠
Dari persamaan dirubah menjadi Transformasi Laplace, sebagai berikut: [𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)]𝑋𝑢𝑠 = (𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)𝑋𝑠 + (𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)𝑌𝑠
maka,
𝑋𝑢𝑠 =(𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)
𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟) 𝑌𝑠 +(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)
𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟) 𝑋𝑠
𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝑋𝑠(𝑠) dimana,
𝐺𝑘1 =(𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)
𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)
𝐺𝑘2 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)
𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)
PEMODELAN MATEMATIS
Persamanaan Gerak sprung mass: 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠 𝑋𝑢𝑠̇ − 𝑋�̇� − 𝐾𝑠 𝑋𝑢𝑠 − 𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� + 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠
Dari persamaan dirubah menjadi Transformasi Laplace, sebagai berikut: [𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠 ]𝑋𝑠 = (𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)𝑋𝑢𝑠
maka,
𝑋𝑠 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)
[𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠
𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠(𝑠) dimana,
𝐺𝑘3 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)
[𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠
BLOK DIAGRAM Gk1 Gk3
Gk2
+-
Ys Xs
Blok diagram diatas bisa disederhanakan dengan menyederhanakan persamaannya yang tampak sebagai berikut :
𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠 1 − 𝐺𝑘2 𝑠 𝐺𝑘3 𝑠 𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠
maka,
𝑋𝑢𝑠 =𝐺𝑘1 𝑠
1 − 𝐺𝑘2 𝑠 𝐺𝑘3 𝑠𝑌𝑠 𝑠
𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠(𝑠)
𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 [𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝑋𝑠(𝑠)] 𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠 𝑋𝑠 𝑠 1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠 𝑋𝑠 𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠
𝑋𝑠 =𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠
1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠𝑌𝑠 𝑠
𝑋𝑠 =
𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠
𝑌𝑠 𝑠 Xs Ys
BLOK DIAGRAM FREKUENSI DOMAIN
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon perpindahan dengan eksitasi impulse
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon Kecepatan dengan eksitasi impulse
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon percepatan dengan eksitasi impulse
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon perpindahan dengan eksitasi sinusoidal
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon kecepatan dengan eksitasi Sinusoidal
RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL
Respon percepatan dengan eksitasi sinusoidal
KESIMPULAN
Pemodelan dan Perancangan UGV dengan menggunakan software Catia
V5 menunjukkan massa dari UGV adalah 6,496 Kg sedangkan UGV yang
telah dirakit sesuai dengan perancangan mempunyai massa total 6,581
kg, hal ini dikarenakan terdapat perbedaan massa komponen yang saat
pemodelan tidak sama dengan aslinya.
Posisi Titik berat UGV dengan bantuan software catia V5 ditunjukkan
dengan koordinat x=812,497mm; y=81,372mm; z=76,13 mm, sedangkan
setelah diperakitan posisi titik berat terlatak pada a=155,8mm;
b=169,1mm;h=81mm
KESIMPULAN
Nilai hambatan total UGV adalah 3,09 N dan nilai EHP motor yang dipakai
adalah 0,0084 HP
Hasil Respon suspensi akibat eksitasi impulse dengan nilai 0,05 m stabil
setelah menempuh waktu 1,3 detik. Dari grafik percepatan terlihat nilai
amplitudo unsprung jauh lebih besar dari sprung mass.
Hasil Respon suspensi akibat eksitasi sinusoidal grafik percepatan
menunjukkan Amplitudo sprung mass lebih kecil dari frekuensi unsprung.
TERIMA KASIH Mohon saran dan kritik
demi kesempurnaan Tugas Akhir ini