SlideShare a Scribd company logo
Dr. Aries Subiantoro, ST. MSc.
UNIVERSITAS INDONESIA
Veritas, Probitas, Justitia
Est. 1849
The Relay Experiment
Autotuning PID Controller
-
Process
Disturbance
e(t)
PID Control
Law
Signal Proc.
Unit
PID Control
Rule-Base
Relay Block
Reference
signal
w(t)
Control
signal
u(t)
Output
signal
y(t)
Coupled Tank System:
Model CE-105
2
2
2
1
2
1
1
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
2
2
)
(
sign
2
)
(
sign
gh
a
h
h
g
h
h
a
dt
dh
A
h
h
g
h
h
a
Q
dt
dh
A



ī€Ŋ



ī€Ŋ
v(t)pump
Input Output
h2(t)
Model of Coupled-Tank System
Open Loop Transient Response
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Basics of Predictive Control
Ruang Keadaan
Mengapa Ruang Keadaan?
īŦ Digunakan untuk deskripsi sistem non-linier dan
time-variant
īŦ Pengetahuan akan karakteristik proses lebih luas
īŦ Aplikasi disain pengendali lebih luas mencakup
sistem MIMO
īŦ Sensorless control system
īŦ Deskripsi menyeluruh yang lebih baik untuk
sistem berorde tinggi
MPC Performance Index
w(t) is the reference trajectory
y(t) is the process output signal
u(t) is the process control increment signal
N1 is the minimum cost horizon
N2 is the prediction horizon
Nu is the control horizon
l is the weighting on the control signal
 ī  ī
īƒĨ
īƒĨ
ī€Ŋ
ī€Ŋ

ī€Ģ

ī€Ģ
ī€Ģ

ī€Ģ
ī€Ŋ
u
N
j
N
N
j
u j
t
u
j
j
t
w
t
j
t
y
j
N
N
N
J
1
2
2
2
1 )
1
(
)
(
)
(
)
|
(
ˆ
)
(
)
,
,
(
2
1
l

Constraints
max
min
max
min
max
min
max
min
)
(
)
(
)
(
)
(
x
x
x 










k
y
k
y
y
u
k
u
u
u
k
u
u
Inequality constraints:
Equality constraints:
0
)
( ī€Ŋ
k
īĻ
Closed-Loop Transient
Response
Experimental Results
(MPC, N2=12, Nu=3)
(PID
Controller)
Electric circuit for Skill-Assessment
Exercise 3.1
Ruang Keadaan
(Representasi)
Linear Time Invariant
)
1
x
(
)
x
(
)
1
x
(
)
x
(
)
1
x
(
)
1
x
(
)
x
(
)
1
x
(
)
x
(
)
1
x
(
p
p
m
n
n
m
m
p
p
n
n
n
n
n
u
D
x
C
y
u
B
x
A
x
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ

x = state vector
y = output vector
u = input or control vector
A = system matrix
B = input matrix
C = output matrix
D = feedforward matrix
state equations
output equation
Solusi Persamaan Keadaan
0
0)
(
)
(
)
(
)
(
0
x
t
t
d
u
B
t
t
x
t
t


ī€Ģ


ī€Ŋ  


)
(
0
0
)
( t
t
A
e
t
t 
ī€Ŋ


īŦ Bentuk hasil persamaan fungsi waktu persamaan
keadaan
dengan (t-t0) adalah matriks transisi
}
)
{( 1
1 


ī€Ŋ A
I
s
L
e t
A
īŦ Penyelesaian matriks transisi diperoleh melalui proses
invers matriks
Controllability and
Observability
Controllability
īŦ Definisi Controllability:
Sistem (*) disebut controllable sempurna, jika variabel
keadaan x(t) dapat dibimbing menuju keadaan akhir xe
= 0 dari sembarang harga awal x0 melalui pemilihan u(t)
yang tepat dalam waktu terhingga.
īŦ Pada sistem SISO pengujian controllability mudah
dilakukan pada bentuk modal canonical. Sistem adalah
controllable sempurna, jika
,n
,
i
bDi 
1
untuk
,
0 ī€Ŋ
ī‚š
Controllability
Kriteria Controllable:
īŦ Kalman:
Sistem (*) adalah benar controllable sempurna, jika
matriks controllable Qc memiliki rank tertinggi.
īŦ Gilbert:
Sistem (*) dengan eigen value yang unik adalah benar
controllable sempurna, jika semua vektor baris matriks
B
V
BD
1

ī€Ŋ
 ī
B
A
B
A
B
Q n
c
1

ī€Ŋ ,
,
, 
berbeda dari vektor nol, dengan V = [v1, â€Ļ, vn] matriks
eigen vector dari A.
Controllability
Alasan yang menyebabkan tidak controllable:
īŦ Adanya unsur simetri pada sistem
īŦ Kompensasi poles dan zeros
State Controllability
īŦ A system is completely controllable if there exists an
unconstrained control u(t) that can transfer any initial
state x(to) to any other desired location x(t) in a finite
time, to ≤ t ≤ T.
controllable
uncontrollable
State Controllability
īŦ Controllability Matrix CM
īŦ System is said to be state controllable if
 ī
B
A
B
A
AB
B
CM n 1
2 
ī€Ŋ 
)
( n
CM
rank ī€Ŋ
State Controllability (Example)
īŦ Consider the system given below
īŦ State diagram of the system is
 īx
y
u
x
x
2
1
0
1
3
0
0
1
ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ģ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ


ī€Ŋ
ī€Ļ
1
1
)
(s
U
)
(s
Y
1

-1
s
3

-1
s
2
1
x
2
x
State Controllability (Example)
īŦ Controllability matrix CM is obtained as
īŦ Thus
īŦ Since therefore system is not completely
state controllable.
 ī
AB
B
CM ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ 
ī€Ŋ
0
0
1
1
CM
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
0
1
B īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠī€­
ī€Ŋ
0
1
AB
Figure 12.6
Comparison of
a. controllable and
b. uncontrollable
systems
Observability
īŦ Definisi Observability:
Sistem (*) disebut observable sempurna, jika harga
awal x0 dapat ditentukan analitis pada u(t) yang
diketahui dan dari pengukuran y(t) melalui waktu
tertentu.
īŦ Sistem SISO dalam bentuk modal canonical adalah
observable sempurna, jika
n
i
cDi ,
,
1
untuk
,
0 
ī€Ŋ
ī‚š
Observability
Kriteria Observability:
īŦ Kalman:
Sistem (*) adalah benar observable sempurna, jika
matriks observability memiliki rank tertinggi.
īģ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
n
n
q
n
o
A
C
A
C
C
Q
ī
)
,
.
(
īŦ Gilbert:
Sistem (*) dengan eigen value yang unik adalah benar
observable sempurna, jika dalam matriks
V
C
Co ī€Ŋ
semua vektor kolom berbeda dari vektor nol, dengan V
= [v1, â€Ļ, vn]
State Observability
īŦ A system is completely observable if and only if there exists a
finite time T such that the initial state x(0) can be determined
from the observation history y(t) given the control u(t), 0≤ t ≤
T.
observable
unobservable
State Observability
īŦ Observable Matrix (OM)
īŦ The system is said to be completely state observable if
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
2
M
Matrix
ity
Observabil
n
CA
CA
CA
C
O
ī
n
OM
rank ī€Ŋ
)
(
State Observability (Example)
īŦ Consider the system given below
īŦ OM is obtained as
īŦ Where
 īx
y
u
x
x
4
0
1
0
2
0
1
0
ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ģ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ

ī€Ŋ
ī€Ļ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
CA
C
OM
 ī
4
0
ī€Ŋ
C
 ī  ī
12
0
2
0
1
0
4
0 
ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ

ī€Ŋ
CA
State Observability (Example)
īŦ Therefore OM is given as
īŦ Since therefore system is not completely state
observable.
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ

ī€Ŋ
12
0
4
0
M
O
1
)
(s
U -1
s
-1
s 1
x
2
x
2

4
)
(s
Y
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Output Controllability
īŦ Output controllability describes the ability of an
external input to move the output from any initial
condition to any final condition in a finite time
interval.
īŦ Output controllability matrix (OCM) is given as
 ī
B
CA
B
CA
CAB
CB
CM n 1
2
O 
ī€Ŋ 
Observability
īŦ Semua kombinasi controllable-observable mungkin
terjadi.
Observable Not observable
Controllable īƒ– īƒ–
Not controllable īƒ– īƒ–
Observability
īŦ Pada transformasi variabel keadaan x* = Tx (T non-
singular) berlaku:
c
n
n
c
Q
T
B
A
T
B
A
T
B
T
B
A
B
A
B
Q
.
,
,
,
,
,
,
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ


1
1


Besarnya rank(Qc
*) sama dengan rank(Qc), yang berarti
sifat controllable tetap sesudah transformasi. Hal ini
berlaku pula untuk observability.
Figure 12.15
Comparison of
a. observable and
b. unobservable
systems
Controllable Standard Form
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
0
0
ī
ī
c
b
u
b
z
A
z c
c ī€Ģ
ī€Ŋ

īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ



ī€Ŋ
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
n
c
a
a
a
A



ī
ī
ī
ī
ī
ī
ī
ī


0
0
1
1
2
2
1
1 ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ 
 a
s
a
s
a
s
a
s n
n
n

īŦ Bentuk persamaan keadaan controllable canonical:
īŦ Persamaan karakteristik
Controllable Standard Form
x
T
z ī€Ŋ
u
b
T
z
T
A
T
z ī€Ģ
ī€Ŋ 

1
īŦ Transformasi kedalam bentuk controllable canonical
īŦ Disubstitusikan kedalam persamaan keadaan:
īŦ Matriks T adalah matriks transformasi yang akan dicari,
dan mempunyai bentuk:
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
T
n
T
T
t
t
t
T
ī
2
1
 ī
in
i
i
T
i t
t
t
t 
,
, 2
1
ī€Ŋ
dengan:
i = 1, 2, â€Ļ, n
Controllable Standard Form
u
b
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

īŦ Sebuah sistem dengan persamaan keadaan
dapat diubah kedalam bentuk controllable canonical melalui
transformasi z = Tx, jika matriks
 ī
b
A
b
A
b
Q n
c
1
,
,
, 
ī€Ŋ 
adalah matriks non-singular. Matriks T harus ditentukan,
dimana t1
T adalah baris terakhir dari Qc
-1, yang dapat
dirumuskan didalam bentuk:
1
0
0
,
,
0
,
0
1
1
2
1
1
1
ī€Ŋ
ī€Ŋ
ī€Ŋ
ī€Ŋ
ī€Ŋ


b
A
t
b
A
t
b
A
t
b
t
n
T
n
T
T
T

Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise
Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
Figure 3.10
a. Transfer function;
b. equivalent
block diagram
showing
phase-variables.
Note: y(t) = c(t)
Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise
Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
Figure 3.11
Decomposing a
transfer function
Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise
Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved.
Figure 3.12
a. Transfer function;
b. decomposed
transfer function;
c. equivalent block diagram. Note:
y(t) = c(t)
Observable Standard Form
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ




ī€Ŋ


1
2
1
0
1
0
0
1
0
1
0
n
n
o
a
a
a
a
A


ī
ī
ī
ī
ī



z
c
y
u
b
z
A
z
T
o
o
o
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ

īŦ Bentuk persamaan keadaan observable-canonical:
dengan:
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
1
0
n
o
b
b
b
b
ī
ī
 ī
1
0
0 
ī€Ŋ
T
o
c
Observable Standard Form
x
T
z ī€Ŋ
īŦ Bentuk umum persamaan keadaan diubah kedalam
bentuk observable-canonical dengan menggunakan
persamaan transformasi:
atau: z
S
z
T
x ī€Ŋ
ī€Ŋ 1
īŦ Matriks S adalah matriks yang harus dicari dalam
transformasi ini. Substitusi kedalam persamaan keadaan,
sehingga merupakan fungsi dari matriks S dan variabel
keadaan z:
z
S
c
y
u
b
S
z
S
A
S
z
T
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ 
 1
1
Observable Standard Form
u
b
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

īŦ Sebuah sistem dengan persamaan keadaan
dapat diubah kedalam bentuk observable canonical melalui
transformasi z = Tx, jika matriks
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
n
T
T
T
o
A
c
A
c
c
Q
ī
adalah matriks non-singular. Matriks S harus ditentukan,
dimana s1 adalah kolom terakhir dari Qo
-1, yang dapat
dirumuskan didalam bentuk:
x
c
y T
ī€Ŋ
1
,
,
0
,
0 1
1
1
1 ī€Ŋ
ī€Ŋ
ī€Ŋ 
s
A
c
s
A
c
s
c n
T
T
T

Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Diagonal Standard Form
 ī *
2
1
*
,
,
, x
t
t
t
x
T
x n

ī€Ŋ
ī€Ŋ
īŦ Bentuk umum transformasi persamaan keadaan
dengan:
T : matriks transformasi non-singular
x* : vektor variabel keadaan baru
īŦ Persamaan transformasi kedalam bentuk diagonal:
z
V
x ī€Ŋ
 ī
n
nn
n
n
n
n
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
V 

ī
ī
ī
ī


,
, 2
1
2
1
2
22
21
1
12
11
ī€Ŋ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
dengan
Diagonal Standard Form
u
D
z
C
u
D
z
V
C
y
u
B
z
A
u
B
V
z
V
A
V
z
D
D
D
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ 


1
1
V
A
V
A
n
D
1
1
0
0

ī€Ŋ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
l
l

ī
ī
ī

 ī€Š 0
ī€Ŋ
 i
i v
A
I
l
īŦ Bentuk diagonal persamaan keadaan:
AD adalah matriks diagonal yang berisi eigen value dari
matriks A
dan V adalah matriks berisi right hand eigen vector vi
Stability
Stability
īŦ Secara umum terdapat dua jenis kestabilan:
īŦ Kestabilan terhadap harga awal
īŦ Kestabilan fungsi alih
Definisi Kestabilan:
Suatu sistem
u
D
x
C
y
u
B
x
A
x
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ

dikatakan stabil, jika solusi x(t) persamaan diferensial
homogen
x
A
x ī€Ŋ

(*)
untuk t  ī‚Ĩ berakhir pada 0, yaitu untuk setiap harga awal
variabel keadaan x(t0) = x0.
Stability
īŦ Untuk matriks sistem yang mirip diagonal, solusi vektor
keadaannya:
 ī i
t
t
n
i
T
i v
e
x
w
t
x i )
(
)
( 0
1
0

ī€Ŋ
īƒĨ
ī€Ŋ l
agar sistem stabil, maka untuk t  ī‚Ĩ (untuk setiap i)
suku exp(li(t-t0))menuju nol. Dengan demikian semua
eigen value li i = 1, â€Ļ, n harus memiliki bagian riil
negatif.
Definisi kestabilan:
Suatu sistem stabil juga merupakan fungsi alih stabil (BIBO
= bounded input bounded output), artinya sistem merespon
terhadap vektor masukan terbatas u(t) juga dengan vektor
keluaran terbatas y(t).
Controller Design
Deskripsi Sistem
u
D
x
C
y
u
B
x
A
x
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ

u
B
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

C
x0
y
x
u
untuk sistem nyata D = 0
Spesifikasi Pengendalian
Terdapat 2 tuntutan akan pengendalian:
īŦ Eliminasi pengaruh gangguan harga awal x0: dengan
menempatkan pengendali pada umpan balik variabel
keadaan.
u
B
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

C
R
V
y
x
w u
-
+
)
(
)
(
)
,
(
t
x
R
t
u
n
p

ī€Ŋ dengan R:
matriks pengendali, konstan
Spesifikasi Pengendalian
Persamaan keadaan sistem menjadi:
 ī€Šx
R
B
A
x 
ī€Ŋ

Dalam hal ini R ditentukan sedemikian sehingga sistem
stabil.
īŦ Respon terhadap sinyal acuan w. Dalam kondisi tunak
sistem lingkar tertutup mempunyai nilai keluaran y(t)
yang sama dengan sinyal acuan w(t). Jika sistem stabil,
maka diperoleh bentuk pre-filter untuk p=q:
 ī€Š
 ī1
1 


ī€Ŋ B
A
R
B
C
V
Permasalahan Sistem Kendali
Permasalahan sistem kendali yang dihadapi adl:
īŦ Pemilihan R sedemikian sehingga sistem lingkar tertutup
stabil.
u
B
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

R
x
u
-
x0
Permasalahan Sistem Kendali
īŦ Trayektori variabel keadaan x(t) (keluaran y(t)) terhadap
gangguan. Respon keluaran harus cukup cepat dan
teredam baik.
īŦ Besarnya sinyal kendali u(t) cukup kecil.
x0
xe=0
x(t)
Prinsip Dasar Sintesa Kendali
īŦ Sintesa kendali menentukan dinamika lup tertutup yang
biasanya diwakili oleh eigen value dari:
īŦ Prinsip: Penempatan eigen value (kutub-kutub lup tertutup)
yang diinginkan dengan menggunakan matriks pengendali
R.
 ī€Š
R
B
A 
Langkah-langkah sintesa kendali:
īŦ Penentuan kutub-kutub lR1, â€Ļ, lRn disebelah kiri sumbu
imajiner (sehingga sistem stabil), tetapi jangan terlalu jauh
kekiri yang dapat mengaki-batkan sinyal kendali yg
dihasilkan terlalu besar
Langkah-Langkah Sintesa
Kendali
īŦ Umumnya penentuan tersebut berbasis komputer
dengan program simulasi seperti MATLAB.
s
l1
l4
l3
l2
lR1â€ĻR4
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Langkah-Langkah Sintesa
Kendali
īŦ Kalkulasi matriks pengendali R melalui polinom
karakteristik lup tertutup:
 ī€Š
 ī  ī€Š
īƒ•
ī€Ŋ

ī€Ŋ


n
v
Rv
s
R
B
A
I
s
1
det l
0
1
1
0
1
1 )
(
)
( p
s
p
s
R
a
s
R
a
s n
n
n
n
n
n
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ 


 

Perbandingan antar koefisien-koefisien kedua ruas:
kendali
sintesa
persamaan
persamaan)
(n
1
1
-
n
0
0
)
(
a
)
(
a

īƒž

īƒŊ
īƒŧ
ī€Ŋ
ī€Ŋ

n
p
R
p
R
ī
 ī
 ī 1
1
1
1
1
0
1
)
,
1
(
.
1
,
,
0
dengan 


ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ŋ
c
T
n
n
n
T
T
n
Q
t
A
A
p
A
p
I
p
t
r
R


Solusi Persamaan Sintesa
Kendali
Solusi persamaan sintesa kendali:
īŦ Untuk sistem SISO (p=1)
īŦ Persamaan sintesa adalah linier, sehingga solusinya
unik bila sistem (proses) controllable sempurna.
īŦ Solusi matriks R dengan formula Ackermann:
Solusi Persamaan Sintesa
Kendali
Untuk sistem MIMO (p>1)
īŦ Persamaan sintesa menjadi non-linier dan under
determined, sehingga terdapat jumlah solusi tak
terhingga unik, jika sistem (proses) controllable
sempurna.
īŦ Definisi kedua dari controllable sempurna:
Suatu sistem (1), (2) adalah hanya controllable
sempurna, hanya jika dengan umpan balik varibel
keadaan u = -Rx sebuah konfigurasi kutub-kutub
sembarang lup tertutup dapat tercapai.
Observer Design
Permasalahan Variabel Keadaan
Yang Tak Terukur
Permasalahan: untuk pengendalian u = -Rx diasumsikan
semua variabel keadaan dapat terukur
Jika tidak semua variabel keadaan dapat diukur, nilai
informasi dari variabel keadaan x dapat diestimasi
dengan menggunakan observer berdasarkan data
keluaran y dan masukan u
Beberapa alasan tidak semua variabel keadaan (dapat)
diukur:
īŦ Sensor mahal
īŦ Tidak tersedianya sensor yang diperlukan
Permasalahan Variabel Keadaan
Yang Tak Terukur
Persamaan sinyal kendali: x
R
u ˆ

ī€Ŋ
Karakteristik pemakaian observer:
īŦ Respon lup tertutup sama dengan lup tertutup yang
terealisasi oleh semua variabel keadaan terukur
īŦ Berfungsi jika proses dipengaruhi gangguan (nilai awal)
Penentuan Variabel Keadaan
Dari Model
x0
Proses
Model
x0
^
y
u
y
^
Asumsi: Proses = Model
Perbedaan : x0 dan x0
^
Catatan:
īŦ Hanya untuk sistem stabil
īŦ Hanya untuk sistem tanpa gangguan
Luenberger - Observer
īŦ Umpan balik kesalahan estimasi e = y – y kedalam
model
īŦ Disain umpan balik dapat dilakukan serupa dengan
disain pengendali
^
īŦ Informasi yang diperlukan: persamaan sistem, data
masukan u dan keluaran y
īģ
x
C
y
u
B
x
A
x
q
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ŋ

)
1
,
(
Luenberger - Observer
īŦ Persamaan keadaan terestimasi – Observer (D.G.
Luenberger 1964)
 ī€Š )
(
)
(
)
(
ˆ
)
(
ˆ
t
y
L
t
u
B
t
x
C
L
A
t
x ī€Ģ
ī€Ģ

ī€Ŋ

dengan:
īŦ x(t) vektor keadaan observer (nilai estimasi dari x(t))
īŦ L matriks penguat observer bernilai konstan dan
nilainya ditentukan sedemikian, sehingga eigen value
observer b1, â€Ļ, bn (yaitu dari (A-LC) terletak disebelah
kiri sumbu imajiner
^
Struktur Observer Pada Sistem
Lup-Tertutup
R
-
V
w
+
u
B
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

CR
y
x
u Sinyal Kendali
x0
 ī€Š
y
L
u
B
x
C
L
A
x
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ

ī€Ŋ

ˆ
ˆ
C
x0
^
y Vektor Pengukuran
Konvergensi Observer
īŦ Kesalahan estimasi: x
x
e ˆ

ī€Ŋ
īŦ Turunan pertama kesalahan estimasi:
 ī€Šī€¨ ī€Š
x
x
C
L
A
x
x
C
L
u
B
x
A
u
B
x
A
x
x
dx
d
e
ˆ
)
ˆ
(
ˆ
)
ˆ
(


ī€Ŋ




ī€Ģ
ī€Ŋ

ī€Ŋ

dengan:
0
0 ˆ
)
0
( x
x
e 
ī€Ŋ
īŦ Persamaan kesalahan estimasi di atas dapat diartikan
sebagai keadaan sebuah sistem homogen. Jika sistem ini
stabil asimptot, maka kesalahan estimasi berkurang dan
menghilang, artinya VK observer mendekati VK sistem.
Konvergensi Observer
Statement 1. (Observer)
Untuk kesalahan estimasi suatu Observer Luenberger
x
x
e ˆ

ī€Ŋ
berlaku hubungan
0
lim ī€Ŋ
ī‚Ĩ
ī‚Ž
e
t
untuk sembarang harga awal sistem dan observer yang
cocok, jika semua eigen value matriks (A-LC) memiliki bagian
riil yang negatif.
Penentuan Matriks Umpan Balik
Observer L
Analogi Sintesa Observer dg Sintesa Pengendali:
īŦ Eigen value matriks (A-LC) dapat tepat digeser
sembarang melalui pemilihan matriks L yang tepat, jika
sistem (A,C) observable sempurna. Dengan demikian
pasangan (AT, CT) controllable sempurna, dan matriks L
dapat ditentukan dengan metode yang dikenal dlm state-
feedback.
īŦ Agar kesalahan estimasi dapat hilang dengan cepat
dibandingkan respon transien sistem, maka eigen value
(A-LC) harus ditempatkan sejauh mungkin kekiri.
Realisasi State-Feedback
Dengan Bantuan Observer
īŦ Persamaan sinyal kendali dengan observer:
w
V
x
R
u ī€Ģ

ī€Ŋ ˆ
īŦ Kesalahan estimasi:
 ī€Š 


īƒļ



īƒĻ
ī€Ŋ



īƒļ



īƒĻ

ī€Ŋ



īƒļ



īƒĻ



īƒļ



īƒĻ
ī€Ģ



īƒļ



īƒĻ



īƒļ



īƒĻ


ī€Ŋ



īƒļ



īƒĻ
e
x
C
y
x
x
x
e
x
w
V
B
e
x
C
L
A
R
B
R
B
A
e
x
dt
d
0
ˆ
)
0
(
)
0
(
0
0
0
0
0
Karena matriks sistem diatas adalah matriks segitiga atas,
maka nilai eigen value terbentuk dari kumpulan dari eigen
value (A-BR) dan (A-LC)
Realisasi State-Feedback
Dengan Bantuan Observer
Statement 2. (Separation Theorem)
Eigen value sistem lup-tertutup yang terealisasi oleh state-
feedback dan observer merupakan gabungan eigen value
dari matriks (A-BR) yang menyatakan suatu lup-tertutup
dengan state-feedback tanpa observer, dan eigen value dari
matriks (A-LC)
Realisasi State-Feedback
Dengan Bantuan Observer
īŦ Pemakaian observer yang memiliki eigen value b1, b2, â€Ļ,
bn didalam sistem lup-tertutup tidak menggeser kutub-
kutub sistem lup tertutup lR1, lR2, â€Ļ, lRn.
īŦ Memungkinkan sintesa pengendali dan sintesa observer
dilakukan secara terpisah.
īŦ Sistem harus controllable dan observable sempurna.
īŦ Terdapat 2n eigen value yang harus ditentukan.
Pemilihan eigen value observer disarankan 2 s/d 6 kali
lebih cepat dari respon eigen value pengendali.
Sintesa Observer
Analogi Sintesa Observer dg Sintesa Pengendali:
īŦ Metode penempatan kutub untuk b1, â€Ļ, bn yaitu:
diletakkan lebih kekiri dari kutub-kutub sistem lup tertutup
lR1, â€Ļ, lRn (artinya respon observer lebih cepat
dibandingkan sistem lup tertutup), akan tetapi jangan
terlalu jauh kekiri.
īŦ Penentuan matriks observer L dari persamaan
karakteristik:
 ī€Š
 ī  ī€Š
īƒ•
ī€Ŋ

ī€Ŋ


n
v
v
s
C
L
A
I
s
1
det b
 ī€Š
 ī  ī€Š
īƒ•
ī€Ŋ

ī€Ŋ


n
v
v
T
T
T
s
L
C
A
I
s
1
det b
Transposisi (xT mempunyai
eigen value yg sama dg x)
Sintesa Observer
Bila dibandingkan dengan sintesa pengendali
metode penempatan kutub digunakan untuk lup-tertutup fiktif
dengan sedikit modifikasi:
 ī€Š
 ī  ī€Š
īƒ•
ī€Ŋ

ī€Ŋ


n
v
Rv
s
R
B
A
I
s
1
det l
f
T
f
T
f u
C
x
A
x ī€Ģ
ī€Ŋ

LT
xf
uf
-
diganti
A
B
R
li
p
AT
CT
LT
bv
q
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf
Sintesa Observer
īŦ Kutub-kutub observer dapat ditempatkan pada posisi
tertentu, jika sistem memiliki observability sempurna
 ī
T
n
T
T
T
T
sf C
A
C
A
C
Q 1
)
(
,
,
, 
ī€Ŋ  mempunyai rank maksimum
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ
1
n
o
A
C
A
C
C
Q
ī
mempunyai rank maksimum
Metode Sintesa Observer
Contoh Metode Sintesa Observer:
īŦ Untuk SISO: Formula Ackerman
Formula Ackerman untuk sintesa pengendali:
 ī€Š )
(
1
1
1
1
0
1 A
p
t
A
A
p
A
p
I
p
t
r
R T
n
n
n
T
T
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ŋ
ī€Ŋ 


 īī› ī1
1
1
1 ,
,
,
.
1
,
0
,
,
0



ī€Ŋ
ī€Ŋ b
A
b
A
b
Q
e
t n
c
T
n
T


Persamaan observer:
y
l
u
b
x
F
x ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ŋ

ˆ
ˆ dengan T
c
l
A
F 
ī€Ŋ
Metode Sintesa Observer
Dalam Formula Ackermann dilakukan perubahan:
īŦ A digantikan AT
īŦ b digantikan c: karena C = cT: (cT)T = c
īŦ R = rT digantikan lT
īŦ p(s) digantikan f(s)
Kemudian adalah lT = t1
T f(AT) dengan
 īī› ī1
1
1 )
(
,
,
,
.
1
,
0
,
,
0


ī€Ŋ c
A
c
A
c
t n
T
T
T


Melalui transposisi dan (M-1)T = (MT)-1 diikuti dengan
dengan
)
( 1
t
A
f
l ī€Ŋ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ

 1
0
0
.
1
1
1
ī
ī
n
T
T
T
A
c
A
c
c
t
kolom terakhir invers
matriks observer
Metode Sintesa Observer
Polinom f(s)
 ī€Š
īƒ•
ī€Ŋ

 
ī€Ŋ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ģ
ī€Ŋ
n
v
v
n
n
n s
s
s
f
s
f
f
s
f
1
1
1
1
0
)
( b

adalah polinom karakteristik observer yang diinginkan
dan memiliki eigen value b1, â€Ļ, bn.
īŦ Untuk Sistem MIMO: Sintesa Modal
Persamaan sintesa pengendali dengan kendali Modal:
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ


īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ
ī€Ŋ

T
p
T
Rp
p
R
T
p
T
w
w
B
w
B
w
R ī
ī
ī
1
1
1
1
1
0
0
l
l
l
l
Metode Sintesa Observer
Eigen vector wv diganti left-hand eigen vector wv dari AT:
 ī€Š T
T
v
T
v A
I
w 0
~ ī€Ŋ

l
~
Transposisi
 ī€Šīģ 0
~ ī€Ŋ

v
v
v
v w
A
I
l
Persamaan matriks observer:
 ī  ī 1
1
1
1
1 ,
,
.
0
0
.
,
, 
īƒē
īƒē
īƒē
īƒģ
īƒš
īƒĒ
īƒĒ
īƒĒ
īƒĢ
īƒŠ


ī€Ŋ q
q
q
q v
c
v
c
v
v
L 
ī

b
l
b
l

More Related Content

PDF
analisis sistem kendali
DOCX
Bab 1=tinjauan umum_sistem_pengontrolan=
DOCX
Bab_1=tinjauan_umum_sistem_pengontrolan=
PPTX
klasifikasi sistem for electrical engineering.pptx
PPTX
linear time invariant system State Space.pptx
PDF
pemodelan state space
PDF
Sistem LTI Waktu Kontinyu
PDF
pemodelan state space
analisis sistem kendali
Bab 1=tinjauan umum_sistem_pengontrolan=
Bab_1=tinjauan_umum_sistem_pengontrolan=
klasifikasi sistem for electrical engineering.pptx
linear time invariant system State Space.pptx
pemodelan state space
Sistem LTI Waktu Kontinyu
pemodelan state space

Similar to Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf (20)

PPTX
TB sinyal sistem for electrical engineering.pptx
PPTX
mathematical modelling of siso system
PDF
Dasar sistem kontrol
PPTX
06 reson sistem orde 1 dan 2 digital.pptx
PPT
Matematika teknik kimia minggu 3
PPTX
Sliding Mode Control
PPTX
Dasar_Sistem_Kontrol_dan_pptx.pptxDasar_Sistem_Kontrol_dan_pptx.pptx
PPTX
Pengolahan Sinyal Digital - Slide week 2 - sistem & sinyal waktu diskrit
PPT
SistemSistemSistemSistemSistemSistemSistem
PPT
SistemSistemSistemSistemSistemSistemSistem
PPT
2. Sistem.ppt
PDF
analisis sistem kendali 2
DOCX
PPTX
sifat sifat sistem
PDF
Pertemuan 03 Model Matematis
PDF
Konsep Sinyal dan Sistem
PDF
Kuliah dinamika-lengkap
PDF
Fungsi alih sistem kontrol
PPT
proportional integral derivatif controller
PPTX
State space
TB sinyal sistem for electrical engineering.pptx
mathematical modelling of siso system
Dasar sistem kontrol
06 reson sistem orde 1 dan 2 digital.pptx
Matematika teknik kimia minggu 3
Sliding Mode Control
Dasar_Sistem_Kontrol_dan_pptx.pptxDasar_Sistem_Kontrol_dan_pptx.pptx
Pengolahan Sinyal Digital - Slide week 2 - sistem & sinyal waktu diskrit
SistemSistemSistemSistemSistemSistemSistem
SistemSistemSistemSistemSistemSistemSistem
2. Sistem.ppt
analisis sistem kendali 2
sifat sifat sistem
Pertemuan 03 Model Matematis
Konsep Sinyal dan Sistem
Kuliah dinamika-lengkap
Fungsi alih sistem kontrol
proportional integral derivatif controller
State space
Ad

Recently uploaded (19)

PPTX
PPT mssp arham muthahhari mata kuliah ms
PPTX
Metode Penanggulangan Kehilangan Air dan Strategi Pengendalian Kehilangan Air...
PPTX
Data mining mengolah informasi dan menjadikannya dasar pengambilan keputusan
PPTX
1 Peraturan Perundangan terkait Keselamatan Konstruksi 18.10 - Copy.pptx
PPTX
Seminar Hasil Penelitian Analisis Pegas Daun
PPT
Presentasi Tentang Diagram P-h dan Diagram Psikrometrik.ppt
PDF
07. Mekanisme Penyusunan RKM_Sanimas 2024 (Tahap 2).pptx.pdf
PPT
CARA ROAD NOTE NO 4 POWER POINT CIVIL ENGINEERING
PDF
12. Mekanisme Pelaporan Kegiatan Sanimas_rev08082024.pptx.pdf
PPT
hand-tools-service-special-tools-alat-ukur.ppt
PDF
03. Konsep Dasar.. Sanimas Rev.1.pptx.pdf
PPTX
PPT Mitigasi Banjir dnajsndj;asjdkaskldhjkash
PPTX
20240805-ppt-pendahuluan-temef-dan-manikin.pptx
PPTX
PEMBUATAN PANEL TRAINER DAN PROTOTYPE UNTUK PENINGKATAN KOMPETENSI TENTANG S...
PPTX
Aalat Pelindung Diri_Keselamatan_Bengkel Otomotif_SMK
PPTX
Ilmu Geologi pertambangan dan peran dalam industri.pptx
PPTX
TUGAS Pandangan Aksiologi dalam Filsafat Ilmu.pptx
PPTX
KETERAMPILAN KADER - Copy TAHUN 2024.pptx
PPTX
4. PENERAPAN PENGELOLAAN SUMBER DAYA MANUSIA.pptx
PPT mssp arham muthahhari mata kuliah ms
Metode Penanggulangan Kehilangan Air dan Strategi Pengendalian Kehilangan Air...
Data mining mengolah informasi dan menjadikannya dasar pengambilan keputusan
1 Peraturan Perundangan terkait Keselamatan Konstruksi 18.10 - Copy.pptx
Seminar Hasil Penelitian Analisis Pegas Daun
Presentasi Tentang Diagram P-h dan Diagram Psikrometrik.ppt
07. Mekanisme Penyusunan RKM_Sanimas 2024 (Tahap 2).pptx.pdf
CARA ROAD NOTE NO 4 POWER POINT CIVIL ENGINEERING
12. Mekanisme Pelaporan Kegiatan Sanimas_rev08082024.pptx.pdf
hand-tools-service-special-tools-alat-ukur.ppt
03. Konsep Dasar.. Sanimas Rev.1.pptx.pdf
PPT Mitigasi Banjir dnajsndj;asjdkaskldhjkash
20240805-ppt-pendahuluan-temef-dan-manikin.pptx
PEMBUATAN PANEL TRAINER DAN PROTOTYPE UNTUK PENINGKATAN KOMPETENSI TENTANG S...
Aalat Pelindung Diri_Keselamatan_Bengkel Otomotif_SMK
Ilmu Geologi pertambangan dan peran dalam industri.pptx
TUGAS Pandangan Aksiologi dalam Filsafat Ilmu.pptx
KETERAMPILAN KADER - Copy TAHUN 2024.pptx
4. PENERAPAN PENGELOLAAN SUMBER DAYA MANUSIA.pptx
Ad

Lecture #11 TK - Design via State Space.pdf

  • 1. Dr. Aries Subiantoro, ST. MSc. UNIVERSITAS INDONESIA Veritas, Probitas, Justitia Est. 1849
  • 2. The Relay Experiment Autotuning PID Controller - Process Disturbance e(t) PID Control Law Signal Proc. Unit PID Control Rule-Base Relay Block Reference signal w(t) Control signal u(t) Output signal y(t)
  • 13. Ruang Keadaan Mengapa Ruang Keadaan? īŦ Digunakan untuk deskripsi sistem non-linier dan time-variant īŦ Pengetahuan akan karakteristik proses lebih luas īŦ Aplikasi disain pengendali lebih luas mencakup sistem MIMO īŦ Sensorless control system īŦ Deskripsi menyeluruh yang lebih baik untuk sistem berorde tinggi
  • 14. MPC Performance Index w(t) is the reference trajectory y(t) is the process output signal u(t) is the process control increment signal N1 is the minimum cost horizon N2 is the prediction horizon Nu is the control horizon l is the weighting on the control signal  ī  ī īƒĨ īƒĨ ī€Ŋ ī€Ŋ  ī€Ģ  ī€Ģ ī€Ģ  ī€Ģ ī€Ŋ u N j N N j u j t u j j t w t j t y j N N N J 1 2 2 2 1 ) 1 ( ) ( ) ( ) | ( ˆ ) ( ) , , ( 2 1 l 
  • 19. Electric circuit for Skill-Assessment Exercise 3.1
  • 20. Ruang Keadaan (Representasi) Linear Time Invariant ) 1 x ( ) x ( ) 1 x ( ) x ( ) 1 x ( ) 1 x ( ) x ( ) 1 x ( ) x ( ) 1 x ( p p m n n m m p p n n n n n u D x C y u B x A x ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ  x = state vector y = output vector u = input or control vector A = system matrix B = input matrix C = output matrix D = feedforward matrix state equations output equation
  • 21. Solusi Persamaan Keadaan 0 0) ( ) ( ) ( ) ( 0 x t t d u B t t x t t   ī€Ģ   ī€Ŋ     ) ( 0 0 ) ( t t A e t t  ī€Ŋ   īŦ Bentuk hasil persamaan fungsi waktu persamaan keadaan dengan (t-t0) adalah matriks transisi } ) {( 1 1    ī€Ŋ A I s L e t A īŦ Penyelesaian matriks transisi diperoleh melalui proses invers matriks
  • 23. Controllability īŦ Definisi Controllability: Sistem (*) disebut controllable sempurna, jika variabel keadaan x(t) dapat dibimbing menuju keadaan akhir xe = 0 dari sembarang harga awal x0 melalui pemilihan u(t) yang tepat dalam waktu terhingga. īŦ Pada sistem SISO pengujian controllability mudah dilakukan pada bentuk modal canonical. Sistem adalah controllable sempurna, jika ,n , i bDi  1 untuk , 0 ī€Ŋ ī‚š
  • 24. Controllability Kriteria Controllable: īŦ Kalman: Sistem (*) adalah benar controllable sempurna, jika matriks controllable Qc memiliki rank tertinggi. īŦ Gilbert: Sistem (*) dengan eigen value yang unik adalah benar controllable sempurna, jika semua vektor baris matriks B V BD 1  ī€Ŋ  ī B A B A B Q n c 1  ī€Ŋ , , ,  berbeda dari vektor nol, dengan V = [v1, â€Ļ, vn] matriks eigen vector dari A.
  • 25. Controllability Alasan yang menyebabkan tidak controllable: īŦ Adanya unsur simetri pada sistem īŦ Kompensasi poles dan zeros
  • 26. State Controllability īŦ A system is completely controllable if there exists an unconstrained control u(t) that can transfer any initial state x(to) to any other desired location x(t) in a finite time, to ≤ t ≤ T. controllable uncontrollable
  • 27. State Controllability īŦ Controllability Matrix CM īŦ System is said to be state controllable if  ī B A B A AB B CM n 1 2  ī€Ŋ  ) ( n CM rank ī€Ŋ
  • 28. State Controllability (Example) īŦ Consider the system given below īŦ State diagram of the system is  īx y u x x 2 1 0 1 3 0 0 1 ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ģ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ   ī€Ŋ ī€Ļ 1 1 ) (s U ) (s Y 1  -1 s 3  -1 s 2 1 x 2 x
  • 29. State Controllability (Example) īŦ Controllability matrix CM is obtained as īŦ Thus īŦ Since therefore system is not completely state controllable.  ī AB B CM ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ  ī€Ŋ 0 0 1 1 CM īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 0 1 B īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠī€­ ī€Ŋ 0 1 AB
  • 30. Figure 12.6 Comparison of a. controllable and b. uncontrollable systems
  • 31. Observability īŦ Definisi Observability: Sistem (*) disebut observable sempurna, jika harga awal x0 dapat ditentukan analitis pada u(t) yang diketahui dan dari pengukuran y(t) melalui waktu tertentu. īŦ Sistem SISO dalam bentuk modal canonical adalah observable sempurna, jika n i cDi , , 1 untuk , 0  ī€Ŋ ī‚š
  • 32. Observability Kriteria Observability: īŦ Kalman: Sistem (*) adalah benar observable sempurna, jika matriks observability memiliki rank tertinggi. īģ īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 n n q n o A C A C C Q ī ) , . ( īŦ Gilbert: Sistem (*) dengan eigen value yang unik adalah benar observable sempurna, jika dalam matriks V C Co ī€Ŋ semua vektor kolom berbeda dari vektor nol, dengan V = [v1, â€Ļ, vn]
  • 33. State Observability īŦ A system is completely observable if and only if there exists a finite time T such that the initial state x(0) can be determined from the observation history y(t) given the control u(t), 0≤ t ≤ T. observable unobservable
  • 34. State Observability īŦ Observable Matrix (OM) īŦ The system is said to be completely state observable if īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 2 M Matrix ity Observabil n CA CA CA C O ī n OM rank ī€Ŋ ) (
  • 35. State Observability (Example) īŦ Consider the system given below īŦ OM is obtained as īŦ Where  īx y u x x 4 0 1 0 2 0 1 0 ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ģ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ  ī€Ŋ ī€Ļ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ CA C OM  ī 4 0 ī€Ŋ C  ī  ī 12 0 2 0 1 0 4 0  ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ  ī€Ŋ CA
  • 36. State Observability (Example) īŦ Therefore OM is given as īŦ Since therefore system is not completely state observable. īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ  ī€Ŋ 12 0 4 0 M O 1 ) (s U -1 s -1 s 1 x 2 x 2  4 ) (s Y
  • 38. Output Controllability īŦ Output controllability describes the ability of an external input to move the output from any initial condition to any final condition in a finite time interval. īŦ Output controllability matrix (OCM) is given as  ī B CA B CA CAB CB CM n 1 2 O  ī€Ŋ 
  • 39. Observability īŦ Semua kombinasi controllable-observable mungkin terjadi. Observable Not observable Controllable īƒ– īƒ– Not controllable īƒ– īƒ–
  • 40. Observability īŦ Pada transformasi variabel keadaan x* = Tx (T non- singular) berlaku: c n n c Q T B A T B A T B T B A B A B Q . , , , , , , * * * * * * * * * * * ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ   1 1   Besarnya rank(Qc *) sama dengan rank(Qc), yang berarti sifat controllable tetap sesudah transformasi. Hal ini berlaku pula untuk observability.
  • 41. Figure 12.15 Comparison of a. observable and b. unobservable systems
  • 42. Controllable Standard Form īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 0 0 ī ī c b u b z A z c c ī€Ģ ī€Ŋ  īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ    ī€Ŋ 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 n c a a a A    ī ī ī ī ī ī ī ī   0 0 1 1 2 2 1 1 ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ   a s a s a s a s n n n  īŦ Bentuk persamaan keadaan controllable canonical: īŦ Persamaan karakteristik
  • 43. Controllable Standard Form x T z ī€Ŋ u b T z T A T z ī€Ģ ī€Ŋ   1 īŦ Transformasi kedalam bentuk controllable canonical īŦ Disubstitusikan kedalam persamaan keadaan: īŦ Matriks T adalah matriks transformasi yang akan dicari, dan mempunyai bentuk: īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ T n T T t t t T ī 2 1  ī in i i T i t t t t  , , 2 1 ī€Ŋ dengan: i = 1, 2, â€Ļ, n
  • 44. Controllable Standard Form u b x A x ī€Ģ ī€Ŋ  īŦ Sebuah sistem dengan persamaan keadaan dapat diubah kedalam bentuk controllable canonical melalui transformasi z = Tx, jika matriks  ī b A b A b Q n c 1 , , ,  ī€Ŋ  adalah matriks non-singular. Matriks T harus ditentukan, dimana t1 T adalah baris terakhir dari Qc -1, yang dapat dirumuskan didalam bentuk: 1 0 0 , , 0 , 0 1 1 2 1 1 1 ī€Ŋ ī€Ŋ ī€Ŋ ī€Ŋ ī€Ŋ   b A t b A t b A t b t n T n T T T 
  • 48. Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved. Figure 3.10 a. Transfer function; b. equivalent block diagram showing phase-variables. Note: y(t) = c(t)
  • 49. Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved. Figure 3.11 Decomposing a transfer function
  • 50. Control Systems Engineering, Fourth Edition by Norman S. Nise Copyright Š 2004 by John Wiley & Sons. All rights reserved. Figure 3.12 a. Transfer function; b. decomposed transfer function; c. equivalent block diagram. Note: y(t) = c(t)
  • 51. Observable Standard Form īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ     ī€Ŋ   1 2 1 0 1 0 0 1 0 1 0 n n o a a a a A   ī ī ī ī ī    z c y u b z A z T o o o ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ  īŦ Bentuk persamaan keadaan observable-canonical: dengan: īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 1 0 n o b b b b ī ī  ī 1 0 0  ī€Ŋ T o c
  • 52. Observable Standard Form x T z ī€Ŋ īŦ Bentuk umum persamaan keadaan diubah kedalam bentuk observable-canonical dengan menggunakan persamaan transformasi: atau: z S z T x ī€Ŋ ī€Ŋ 1 īŦ Matriks S adalah matriks yang harus dicari dalam transformasi ini. Substitusi kedalam persamaan keadaan, sehingga merupakan fungsi dari matriks S dan variabel keadaan z: z S c y u b S z S A S z T ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ   1 1
  • 53. Observable Standard Form u b x A x ī€Ģ ī€Ŋ  īŦ Sebuah sistem dengan persamaan keadaan dapat diubah kedalam bentuk observable canonical melalui transformasi z = Tx, jika matriks īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 n T T T o A c A c c Q ī adalah matriks non-singular. Matriks S harus ditentukan, dimana s1 adalah kolom terakhir dari Qo -1, yang dapat dirumuskan didalam bentuk: x c y T ī€Ŋ 1 , , 0 , 0 1 1 1 1 ī€Ŋ ī€Ŋ ī€Ŋ  s A c s A c s c n T T T 
  • 55. Diagonal Standard Form  ī * 2 1 * , , , x t t t x T x n  ī€Ŋ ī€Ŋ īŦ Bentuk umum transformasi persamaan keadaan dengan: T : matriks transformasi non-singular x* : vektor variabel keadaan baru īŦ Persamaan transformasi kedalam bentuk diagonal: z V x ī€Ŋ  ī n nn n n n n v v v v v v v v v v v v V   ī ī ī ī   , , 2 1 2 1 2 22 21 1 12 11 ī€Ŋ īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ dengan
  • 56. Diagonal Standard Form u D z C u D z V C y u B z A u B V z V A V z D D D ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ    1 1 V A V A n D 1 1 0 0  ī€Ŋ īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ l l  ī ī ī   ī€Š 0 ī€Ŋ  i i v A I l īŦ Bentuk diagonal persamaan keadaan: AD adalah matriks diagonal yang berisi eigen value dari matriks A dan V adalah matriks berisi right hand eigen vector vi
  • 58. Stability īŦ Secara umum terdapat dua jenis kestabilan: īŦ Kestabilan terhadap harga awal īŦ Kestabilan fungsi alih Definisi Kestabilan: Suatu sistem u D x C y u B x A x ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ  dikatakan stabil, jika solusi x(t) persamaan diferensial homogen x A x ī€Ŋ  (*) untuk t  ī‚Ĩ berakhir pada 0, yaitu untuk setiap harga awal variabel keadaan x(t0) = x0.
  • 59. Stability īŦ Untuk matriks sistem yang mirip diagonal, solusi vektor keadaannya:  ī i t t n i T i v e x w t x i ) ( ) ( 0 1 0  ī€Ŋ īƒĨ ī€Ŋ l agar sistem stabil, maka untuk t  ī‚Ĩ (untuk setiap i) suku exp(li(t-t0))menuju nol. Dengan demikian semua eigen value li i = 1, â€Ļ, n harus memiliki bagian riil negatif. Definisi kestabilan: Suatu sistem stabil juga merupakan fungsi alih stabil (BIBO = bounded input bounded output), artinya sistem merespon terhadap vektor masukan terbatas u(t) juga dengan vektor keluaran terbatas y(t).
  • 62. Spesifikasi Pengendalian Terdapat 2 tuntutan akan pengendalian: īŦ Eliminasi pengaruh gangguan harga awal x0: dengan menempatkan pengendali pada umpan balik variabel keadaan. u B x A x ī€Ģ ī€Ŋ  C R V y x w u - + ) ( ) ( ) , ( t x R t u n p  ī€Ŋ dengan R: matriks pengendali, konstan
  • 63. Spesifikasi Pengendalian Persamaan keadaan sistem menjadi:  ī€Šx R B A x  ī€Ŋ  Dalam hal ini R ditentukan sedemikian sehingga sistem stabil. īŦ Respon terhadap sinyal acuan w. Dalam kondisi tunak sistem lingkar tertutup mempunyai nilai keluaran y(t) yang sama dengan sinyal acuan w(t). Jika sistem stabil, maka diperoleh bentuk pre-filter untuk p=q:  ī€Š  ī1 1    ī€Ŋ B A R B C V
  • 64. Permasalahan Sistem Kendali Permasalahan sistem kendali yang dihadapi adl: īŦ Pemilihan R sedemikian sehingga sistem lingkar tertutup stabil. u B x A x ī€Ģ ī€Ŋ  R x u - x0
  • 65. Permasalahan Sistem Kendali īŦ Trayektori variabel keadaan x(t) (keluaran y(t)) terhadap gangguan. Respon keluaran harus cukup cepat dan teredam baik. īŦ Besarnya sinyal kendali u(t) cukup kecil. x0 xe=0 x(t)
  • 66. Prinsip Dasar Sintesa Kendali īŦ Sintesa kendali menentukan dinamika lup tertutup yang biasanya diwakili oleh eigen value dari: īŦ Prinsip: Penempatan eigen value (kutub-kutub lup tertutup) yang diinginkan dengan menggunakan matriks pengendali R.  ī€Š R B A  Langkah-langkah sintesa kendali: īŦ Penentuan kutub-kutub lR1, â€Ļ, lRn disebelah kiri sumbu imajiner (sehingga sistem stabil), tetapi jangan terlalu jauh kekiri yang dapat mengaki-batkan sinyal kendali yg dihasilkan terlalu besar
  • 67. Langkah-Langkah Sintesa Kendali īŦ Umumnya penentuan tersebut berbasis komputer dengan program simulasi seperti MATLAB. s l1 l4 l3 l2 lR1â€ĻR4
  • 73. Langkah-Langkah Sintesa Kendali īŦ Kalkulasi matriks pengendali R melalui polinom karakteristik lup tertutup:  ī€Š  ī  ī€Š īƒ• ī€Ŋ  ī€Ŋ   n v Rv s R B A I s 1 det l 0 1 1 0 1 1 ) ( ) ( p s p s R a s R a s n n n n n n ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ       Perbandingan antar koefisien-koefisien kedua ruas: kendali sintesa persamaan persamaan) (n 1 1 - n 0 0 ) ( a ) ( a  īƒž  īƒŊ īƒŧ ī€Ŋ ī€Ŋ  n p R p R ī
  • 74.  ī  ī 1 1 1 1 1 0 1 ) , 1 ( . 1 , , 0 dengan    ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ŋ c T n n n T T n Q t A A p A p I p t r R   Solusi Persamaan Sintesa Kendali Solusi persamaan sintesa kendali: īŦ Untuk sistem SISO (p=1) īŦ Persamaan sintesa adalah linier, sehingga solusinya unik bila sistem (proses) controllable sempurna. īŦ Solusi matriks R dengan formula Ackermann:
  • 75. Solusi Persamaan Sintesa Kendali Untuk sistem MIMO (p>1) īŦ Persamaan sintesa menjadi non-linier dan under determined, sehingga terdapat jumlah solusi tak terhingga unik, jika sistem (proses) controllable sempurna. īŦ Definisi kedua dari controllable sempurna: Suatu sistem (1), (2) adalah hanya controllable sempurna, hanya jika dengan umpan balik varibel keadaan u = -Rx sebuah konfigurasi kutub-kutub sembarang lup tertutup dapat tercapai.
  • 77. Permasalahan Variabel Keadaan Yang Tak Terukur Permasalahan: untuk pengendalian u = -Rx diasumsikan semua variabel keadaan dapat terukur Jika tidak semua variabel keadaan dapat diukur, nilai informasi dari variabel keadaan x dapat diestimasi dengan menggunakan observer berdasarkan data keluaran y dan masukan u Beberapa alasan tidak semua variabel keadaan (dapat) diukur: īŦ Sensor mahal īŦ Tidak tersedianya sensor yang diperlukan
  • 78. Permasalahan Variabel Keadaan Yang Tak Terukur Persamaan sinyal kendali: x R u ˆ  ī€Ŋ Karakteristik pemakaian observer: īŦ Respon lup tertutup sama dengan lup tertutup yang terealisasi oleh semua variabel keadaan terukur īŦ Berfungsi jika proses dipengaruhi gangguan (nilai awal)
  • 79. Penentuan Variabel Keadaan Dari Model x0 Proses Model x0 ^ y u y ^ Asumsi: Proses = Model Perbedaan : x0 dan x0 ^ Catatan: īŦ Hanya untuk sistem stabil īŦ Hanya untuk sistem tanpa gangguan
  • 80. Luenberger - Observer īŦ Umpan balik kesalahan estimasi e = y – y kedalam model īŦ Disain umpan balik dapat dilakukan serupa dengan disain pengendali ^ īŦ Informasi yang diperlukan: persamaan sistem, data masukan u dan keluaran y īģ x C y u B x A x q ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ŋ  ) 1 , (
  • 81. Luenberger - Observer īŦ Persamaan keadaan terestimasi – Observer (D.G. Luenberger 1964)  ī€Š ) ( ) ( ) ( ˆ ) ( ˆ t y L t u B t x C L A t x ī€Ģ ī€Ģ  ī€Ŋ  dengan: īŦ x(t) vektor keadaan observer (nilai estimasi dari x(t)) īŦ L matriks penguat observer bernilai konstan dan nilainya ditentukan sedemikian, sehingga eigen value observer b1, â€Ļ, bn (yaitu dari (A-LC) terletak disebelah kiri sumbu imajiner ^
  • 82. Struktur Observer Pada Sistem Lup-Tertutup R - V w + u B x A x ī€Ģ ī€Ŋ  CR y x u Sinyal Kendali x0  ī€Š y L u B x C L A x ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ  ī€Ŋ  ˆ ˆ C x0 ^ y Vektor Pengukuran
  • 83. Konvergensi Observer īŦ Kesalahan estimasi: x x e ˆ  ī€Ŋ īŦ Turunan pertama kesalahan estimasi:  ī€Šī€¨ ī€Š x x C L A x x C L u B x A u B x A x x dx d e ˆ ) ˆ ( ˆ ) ˆ (   ī€Ŋ     ī€Ģ ī€Ŋ  ī€Ŋ  dengan: 0 0 ˆ ) 0 ( x x e  ī€Ŋ īŦ Persamaan kesalahan estimasi di atas dapat diartikan sebagai keadaan sebuah sistem homogen. Jika sistem ini stabil asimptot, maka kesalahan estimasi berkurang dan menghilang, artinya VK observer mendekati VK sistem.
  • 84. Konvergensi Observer Statement 1. (Observer) Untuk kesalahan estimasi suatu Observer Luenberger x x e ˆ  ī€Ŋ berlaku hubungan 0 lim ī€Ŋ ī‚Ĩ ī‚Ž e t untuk sembarang harga awal sistem dan observer yang cocok, jika semua eigen value matriks (A-LC) memiliki bagian riil yang negatif.
  • 85. Penentuan Matriks Umpan Balik Observer L Analogi Sintesa Observer dg Sintesa Pengendali: īŦ Eigen value matriks (A-LC) dapat tepat digeser sembarang melalui pemilihan matriks L yang tepat, jika sistem (A,C) observable sempurna. Dengan demikian pasangan (AT, CT) controllable sempurna, dan matriks L dapat ditentukan dengan metode yang dikenal dlm state- feedback. īŦ Agar kesalahan estimasi dapat hilang dengan cepat dibandingkan respon transien sistem, maka eigen value (A-LC) harus ditempatkan sejauh mungkin kekiri.
  • 86. Realisasi State-Feedback Dengan Bantuan Observer īŦ Persamaan sinyal kendali dengan observer: w V x R u ī€Ģ  ī€Ŋ ˆ īŦ Kesalahan estimasi:  ī€Š    īƒļ    īƒĻ ī€Ŋ    īƒļ    īƒĻ  ī€Ŋ    īƒļ    īƒĻ    īƒļ    īƒĻ ī€Ģ    īƒļ    īƒĻ    īƒļ    īƒĻ   ī€Ŋ    īƒļ    īƒĻ e x C y x x x e x w V B e x C L A R B R B A e x dt d 0 ˆ ) 0 ( ) 0 ( 0 0 0 0 0 Karena matriks sistem diatas adalah matriks segitiga atas, maka nilai eigen value terbentuk dari kumpulan dari eigen value (A-BR) dan (A-LC)
  • 87. Realisasi State-Feedback Dengan Bantuan Observer Statement 2. (Separation Theorem) Eigen value sistem lup-tertutup yang terealisasi oleh state- feedback dan observer merupakan gabungan eigen value dari matriks (A-BR) yang menyatakan suatu lup-tertutup dengan state-feedback tanpa observer, dan eigen value dari matriks (A-LC)
  • 88. Realisasi State-Feedback Dengan Bantuan Observer īŦ Pemakaian observer yang memiliki eigen value b1, b2, â€Ļ, bn didalam sistem lup-tertutup tidak menggeser kutub- kutub sistem lup tertutup lR1, lR2, â€Ļ, lRn. īŦ Memungkinkan sintesa pengendali dan sintesa observer dilakukan secara terpisah. īŦ Sistem harus controllable dan observable sempurna. īŦ Terdapat 2n eigen value yang harus ditentukan. Pemilihan eigen value observer disarankan 2 s/d 6 kali lebih cepat dari respon eigen value pengendali.
  • 89. Sintesa Observer Analogi Sintesa Observer dg Sintesa Pengendali: īŦ Metode penempatan kutub untuk b1, â€Ļ, bn yaitu: diletakkan lebih kekiri dari kutub-kutub sistem lup tertutup lR1, â€Ļ, lRn (artinya respon observer lebih cepat dibandingkan sistem lup tertutup), akan tetapi jangan terlalu jauh kekiri. īŦ Penentuan matriks observer L dari persamaan karakteristik:  ī€Š  ī  ī€Š īƒ• ī€Ŋ  ī€Ŋ   n v v s C L A I s 1 det b  ī€Š  ī  ī€Š īƒ• ī€Ŋ  ī€Ŋ   n v v T T T s L C A I s 1 det b Transposisi (xT mempunyai eigen value yg sama dg x)
  • 90. Sintesa Observer Bila dibandingkan dengan sintesa pengendali metode penempatan kutub digunakan untuk lup-tertutup fiktif dengan sedikit modifikasi:  ī€Š  ī  ī€Š īƒ• ī€Ŋ  ī€Ŋ   n v Rv s R B A I s 1 det l f T f T f u C x A x ī€Ģ ī€Ŋ  LT xf uf - diganti A B R li p AT CT LT bv q
  • 94. Sintesa Observer īŦ Kutub-kutub observer dapat ditempatkan pada posisi tertentu, jika sistem memiliki observability sempurna  ī T n T T T T sf C A C A C Q 1 ) ( , , ,  ī€Ŋ  mempunyai rank maksimum īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ 1 n o A C A C C Q ī mempunyai rank maksimum
  • 95. Metode Sintesa Observer Contoh Metode Sintesa Observer: īŦ Untuk SISO: Formula Ackerman Formula Ackerman untuk sintesa pengendali:  ī€Š ) ( 1 1 1 1 0 1 A p t A A p A p I p t r R T n n n T T ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ŋ ī€Ŋ     īī› ī1 1 1 1 , , , . 1 , 0 , , 0    ī€Ŋ ī€Ŋ b A b A b Q e t n c T n T   Persamaan observer: y l u b x F x ī€Ģ ī€Ģ ī€Ŋ  ˆ ˆ dengan T c l A F  ī€Ŋ
  • 96. Metode Sintesa Observer Dalam Formula Ackermann dilakukan perubahan: īŦ A digantikan AT īŦ b digantikan c: karena C = cT: (cT)T = c īŦ R = rT digantikan lT īŦ p(s) digantikan f(s) Kemudian adalah lT = t1 T f(AT) dengan  īī› ī1 1 1 ) ( , , , . 1 , 0 , , 0   ī€Ŋ c A c A c t n T T T   Melalui transposisi dan (M-1)T = (MT)-1 diikuti dengan dengan ) ( 1 t A f l ī€Ŋ īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ īƒē īƒē īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ   1 0 0 . 1 1 1 ī ī n T T T A c A c c t kolom terakhir invers matriks observer
  • 97. Metode Sintesa Observer Polinom f(s)  ī€Š īƒ• ī€Ŋ    ī€Ŋ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ģ ī€Ŋ n v v n n n s s s f s f f s f 1 1 1 1 0 ) ( b  adalah polinom karakteristik observer yang diinginkan dan memiliki eigen value b1, â€Ļ, bn. īŦ Untuk Sistem MIMO: Sintesa Modal Persamaan sintesa pengendali dengan kendali Modal: īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ   īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ ī€Ŋ  T p T Rp p R T p T w w B w B w R ī ī ī 1 1 1 1 1 0 0 l l l l
  • 98. Metode Sintesa Observer Eigen vector wv diganti left-hand eigen vector wv dari AT:  ī€Š T T v T v A I w 0 ~ ī€Ŋ  l ~ Transposisi  ī€Šīģ 0 ~ ī€Ŋ  v v v v w A I l Persamaan matriks observer:  ī  ī 1 1 1 1 1 , , . 0 0 . , ,  īƒē īƒē īƒē īƒģ īƒš īƒĒ īƒĒ īƒĒ īƒĢ īƒŠ   ī€Ŋ q q q q v c v c v v L  ī  b l b l