RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR SM 1330 RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA LUSIANA PRASTIWI NRP Dosen Pembimbing Dra. Mardlijah, M.T. JURUSAN MATEMATIKA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

2 TUGAS AKHIR SM 1330 RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA LUSIANA PRASTIWI NRP Dosen Pembimbing Dra. Mardlijah, M.T. JURUSAN MATEMATIKA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

3 FINAL PROJECT SM 1330 DESIGN OF SPEED CONTROLLER IN INDUCTION MOTOR WITH SLIDING MODE CONTROL AND PERFORMANCE ANALYSIS LUSIANA PRASTIWI NRP Supervisor Dra. Mardlijah, M.T. DEPARTMENT OF MATHEMATICS Faculty of Mathematics and Natural Science Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009

4 HALAMAN PENGESAHAN RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains pada Bidang Studi Model dan Simulasi Sistem Program Studi S-1 Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : LUSIANA PRASTIWI Nrp Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir : Dra. Mardlijah, M.T. (... ) NIP SURABAYA, JULI 2009

5 Bismillahirrohmaanirrohim, Alhamdulillah Ini semua kupersembahkan untuk ayah dan ibu. Semoga Allah selalu menyayangi dan melindungi mereka, Amiin.

6 PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA Nama Mahasiswa : Lusiana Prastiwi NRP : Jurusan : Matematika Dosen Pembimbing : Dra. Mardlijah, M.T. Abstrak : Motor induksi banyak dipakai dalam perindustrian karena memiliki beberapa keuntungan, tetapi motor induksi juga memiliki kekurangan yaitu kecepatan motor induksi tidak dapat berubah tanpa adanya pengorbanan efisiensi dan kecepatannya menurun seiring bertambahnya beban. Karena ketidakmampuan motor induksi mempertahankan kecepatannya dan memperbaiki kinerjanya, maka dibutuhkan suatu rangkaian sistem pengendali untuk mengendalikan kecepatannya. Salah satu metode perancangan sistem pengendali yang dapat digunakan adalah Sliding Mode Control. Dalam tugas akhir ini, dilakukan pengontrolan kecepatan pada motor induksi dengan menggunakan Sliding Mode Control untuk memperoleh rancangan sistem pengendali yang dapat bekerja pada sistem dinamis motor induksi. Dari hasil diperoleh kesimpulan bahwa perancangan sistem pengendali dengan metode SMC pada motor induksi memiliki respon transien yang lebih cepat, memiliki sedikit overshoot dan memperlambat respon transien sistem untuk mencapai nilai yang diinginkan jika diberi gangguan. Secara umum pengendali SMC robust terhadap gangguan. Kata Kunci : Sistem Kontrol, Motor Induksi, Sliding Mode Control.

7 DESIGN OF SPEED CONTROLLER INDUCTION MOTOR WITH SLIDING MODE CONTROL AND PERFORMANCE ANALYSIS Nama Mahasiswa : Lusiana Prastiwi NRP : Jurusan : Matematika Dosen Pembimbing : Dra. Mardlijah, M.T. Abstract : Induction motor is used in industries because it has many advantages, but it also has disadvantages that is speed of induction motor which couldn t change without efficiency sacrifice and its speed decreases in a row increasingly load. Because induction motor couldn t maintain its speed and repair its work, so it is needed a controller to control its speed. One of controller desain method used is Sliding Mode Control. In this final project, we control speed of induction motor using Sliding Mode Control to get controller design that can work in dynamic system of induction motor. From simulation result, we conclude that Sliding Mode Control in induction motor has transient response faster, has a little overshoot, and if it get disturbance, it can delay transient response of system to reach the desired value. Generally, SMC controller is robust to disturbance. Keyword : Control System, Induction Motor, Sliding Mode Control.

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kesempatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir yang berjudul : RANCANGAN SISTEM PENGENDALI PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, tentunya penulis dibantu oleh berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Allah SWT. atas limpahan rahmat-nya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 2. Bapak Prof. DR. Basuki Widodo, MSc selaku Ketua Jurusan Matematika ITS. 3. Ibu Dra. Mardlijah, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya memberi bimbingan dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir 4. Ibu Dra. Rinurwati, M.Si selaku koordinator Tugas Akhir Jurusan Matematika ITS dan dosen penguji. 5. Drs. Kamiran, M.Si dan Dra. Nur Asiyah, M.Si selaku dosen penguji. 6. Bapak Ibu dosen serta seluruh staf Tata Usaha Jurusan Matematika ITS. Penulis menyadari bahwa selama masa penelitian dan penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu penulis memohon saran dan kritik dari berbagai pihak yang bersifat membangun sebagai bahan perbaikan di masa yang akan datang. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Surabaya, Juli 2009 Penulis

9 Special Thanks to : 1. Ibu, Ibu, dan Ibu, you are the most wonderful precious gift that I ve ever had. 2. Bapak, Mbak Irma, Mas Nyoto, dan seluruh keluarga besar yang telah memberikan dorongan moral, materi, dan do anya kepada penulis sehingga penulis bisa mencari ilmu sampe sekarang. 3. Sekali lagi, Bu Mardlijah, yang selalu memberi pencerahan dalam tiap bimbingan, motivasi, serta petuah-petuahnya dalam menyelesaikan Tugas Akhir maupun persolan hidup. Ibu adalah dosen pembimbing terhebat yang pernah saya temui. Mohon maaf jika selama ini saya berbuat salah dan membuat ibu kecewa. You re my inspiration mom!! 4. Pak Era Purwanto, terima kasih meluangkan waktu untuk memberi pengetahuan tentang motor induksi. 5. Sahabatku Fitri, Terima kasih atas persahabatan, inspirasi, dan nasehatnya. 6. Just-i, thanks for everything. Wish you all the best. 7. Buat Hence, makasih atas kamar kos, waktu, dan tenaganya. You are so cute Jus dan mas sigit, terima kasih udah nemenin pas ngerjain TA. Nisa, makasih udah nemenin kemanamana. Teman-teman kosku, Mawa, Dewi, Rizka, Ria, terimakasih buat tumpangan kamarnya. 9. Ajenk, Maya, Hilda, Nila, dan teman-temannya, makasih atas guyonan, becandaan, dan hiburan di kala stress mengerjakan TA. 10. Teman seperjuangan satu dosen pembimbing, Wilis, NCuz, Firman, Agus. 11. Arifin (elektro 05), thanks buat tutorial simulink dan petuah-petuahnya. Arif (elektro 05), makasih udah minjemin buku-buku tentang motor induksi. 12. Hendra, thank you so much atas tutorial maple-nya.

10 13. Teman-teman angkatan 2005 yang tercinta. Love u guys..^_^ 14. Seluruh pihak yang turut serta dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, baik secara langsung maupun tak langsung yang belum disebutkan. Terima kasih banyak dan mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kesalahan dan kekurangan penulis.

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... iii ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xii DAFTARGAMBAR....xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Kerangka Penulisan... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Motor Induksi Bagian-Bagian Motor Induksi Prinsip Kerja Motor Induksi Model Dinamis Motor Induksi Sistem Kontrol Sistem Kontrol Lup Terbuka Sistem Kontrol Lup Tertutup Sliding Mode Control Fungsi Switching Permukaan Sliding Kondisi Sliding Fenomena Chattering Performansi Sistem BAB III METODE PENELITIAN Studi Penunjang Rancangan Sistem Pengendali Simulasi Hasil Perancangan... 20

12 3.4 Analisis Hasil Simulasi Penyimpulan Hasil Simulasi dan Pemberian Saran BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Rancangan Sistem Pengendali Kecepatan Pada Motor Induksi Rancangan Sistem Pengendali Untuk Kecepatan Rancangan Sistem Pengendali Untuk Arus Rancangan Sistem Pengendali Untuk Fluks Rotor Simulasi dan Analisis Hasil Rancangan Pengendali Simulasi Sebelum Diberi Sliding Mode Control Simulasi Dengan Sliding Mode Control BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B... 43

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Squirrel Cage Rotor dan Phase Wound otor. 6 Gambar 2.2 Sistem Kontrol Lup Terbuka Gambar 2.3 Sistem Kontrol Lup Tertutup Gambar 2.4 Kondisi Sliding Gambar 2.5 Fenomena Chattering Gambar 2.6 Error yang diharapkan saat dalam kondisi sliding mode Gambar 2.7 Spesifikasi Respon Transien Gambar 4.1 Diagram Blok Motor Induksi Gambar 4.2 Diagram blok Gambar 4.3 Diagram blok Gambar 4.4 Diagram Blok Control Input U sd Gambar 4.5 Diagram blok plant motor induksi yang diberi kontroler SMC Gambar 4.6 Respon Fluks Terhadap Waktu Gambar 4.7 Respon Kecepatan Terhadap Waktu Gambar 4.8 Respon Fluks Pada Motor Induksi dengan Sliding Mode Control Gambar 4.9 Respon Fluks Dengan SMC dan Gangguan Cr Gambar 4.10 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan Sliding Mode Control Gambar 4.11 Respon Kecepatan Dengan SMC dan Gangguan Cr Gambar 4.12 Respon Fluks Pada Motor Induksi dengan 0.34Ω Gambar 4.13 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan 0.55Ω Gambar 4.12 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan