scholarly journals Design and Analysis of a Proportional-Integral-Derivative Controller with Biological Molecules

Cell Systems ◽  
2019 ◽  
Vol 9 (4) ◽  
pp. 338-353.e10 ◽  
Author(s):  
Michael Chevalier ◽  
Mariana Gómez-Schiavon ◽  
Andrew H. Ng ◽  
Hana El-Samad
Keyword(s):  
Biological Molecules ◽  
Proportional Integral Derivative ◽  
Proportional Integral Derivative Controller ◽  
Proportional Integral

scholarly journals Design and analysis of a Proportional-Integral-Derivative controller with biological molecules

2018 ◽  
Author(s):  
Michael Chevalier ◽  
Mariana Gómez-Schiavon ◽  
Andrew Ng ◽  
Hana El-Samad
Keyword(s):  
Steady State ◽  
Feedback Control ◽  
Pid Control ◽  
De Novo ◽  
Control Strategies ◽  
Biological Molecules ◽  
Proportional Integral Derivative ◽  
Integral Control ◽  
Proportional Integral Derivative Controller ◽  
Proportional Integral

SummaryThe ability of cells to regulate their function through feedback control is a fundamental underpinning of life. The capability to engineer de novo feedback control with biological molecules is ushering in an era of robust functionality for many applications in biotechnology and medicine. To fulfill their potential, feedback control strategies implemented with biological molecules need to be generalizable, modular and operationally predictable. Proportional-Integral-Derivative (PID) control fulfills this role for technological systems and is a commonly used strategy in engineering. Integral feedback control allows a system to return to an invariant steady-state value after step disturbances, hence enabling its robust operation. Proportional and derivative feedback control used with integral control help sculpt the dynamics of the return to steady-state following perturbation. Recently, a biomolecular implementation of integral control was proposed based on an antithetic motif in which two molecules interact stoichiometrically to annihilate each other’s function. In this work, we report how proportional and derivative implementations can be layered on top of this integral architecture to achieve a biochemical PID control design. We illustrate through computational and analytical treatments that the addition of proportional and derivative control improves performance, and discuss practical biomolecular implementations of these control strategies.

PERANCANGAN UJI SIRIP ROKET BAGIAN AILERON DENGAN MENGGUNAKAN KONTROL PID

2018 ◽  
Vol 14 (1) ◽  
pp. 1-11
Author(s):  
Galih Irfan Firdaus
Keyword(s):  
Proportional Integral Derivative ◽  
Accelerometer Sensor ◽  
Proportional Integral Derivative Controller ◽  
Proportional Integral

Roket merupakan sebuah peluru kendali atau suatu kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket secara cepat dengan bahan fluida dari keluaran mesin roket. Sistem Kendali Sirip Roket berbasis Mikrokontroller ATmega8 berguna untuk mengendalikan sirip roket khususnya bagian aileron.  Dibutuhkan komponen – komponen pendukung berupa Sensor Accelerometer, Sensor Gyroscope, ATmega8 dan Motor Servo. Alat pengendali sirip roket ini dapat digunakan untuk mengendalikan sirip roket bagian aileron pada saat posisi roket tidak stabil atau terjadi gerakan naik turun pada saat setelah diluncurkan, sehingga dapat menghasilkan penerbangan yang maksimal dalam mencapai sasaran.Perancangan yang  digunakan adalah jenis pengendalian dengan kontrol PID. PID (Proportional Integral Derivative controller) merupakan kontroller untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional yang banyak dipakai dalam dunia industri. Karakteristik pengontrol PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari ketiga parameter P, I dan D. Pemilihan konstanta Kp, Ki dan Kd akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Dalam perancangan sebuah sistem kendali menggunakan kontroller PID pada motor servo yang diharapkan mampu menggerakkan sirip naik dan sirip turun pada roket sehingga mampu menjaga kestabilan roket saat diluncurkan. Prosentase error pada proyek akhir ini adalah 0,5 %.Roket merupakan sebuah peluru kendali atau suatu kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket secara cepat dengan bahan fluida dari keluaran mesin roket. Sistem Kendali Sirip Roket berbasis Mikrokontroller ATmega8 berguna untuk mengendalikan sirip roket khususnya bagian aileron.  Dibutuhkan komponen – komponen pendukung berupa Sensor Accelerometer, Sensor Gyroscope, ATmega8 dan Motor Servo. Alat pengendali sirip roket ini dapat digunakan untuk mengendalikan sirip roket bagian aileron pada saat posisi roket tidak stabil atau terjadi gerakan naik turun pada saat setelah diluncurkan, sehingga dapat menghasilkan penerbangan yang maksimal dalam mencapai sasaran.Perancangan yang  digunakan adalah jenis pengendalian dengan kontrol PID. PID (Proportional Integral Derivative controller) merupakan kontroller untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional yang banyak dipakai dalam dunia industri. Karakteristik pengontrol PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari ketiga parameter P, I dan D. Pemilihan konstanta Kp, Ki dan Kd akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Dalam perancangan sebuah sistem kendali menggunakan kontroller PID pada motor servo yang diharapkan mampu menggerakkan sirip naik dan sirip turun pada roket sehingga mampu menjaga kestabilan roket saat diluncurkan. Prosentase error pada proyek akhir ini adalah 0,5 %.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document