MODUL 2 SISTEM KENDALI KECEPATAN

Transkripsi

1 MODUL SISTEM KENDALI KECEPATAN Kurniawan Praetya Nugroho (804005) Aiten: Muhammad Luthfan Tanggal Percobaan: 30/09/06 EL35-Praktikum Sitem Kendali Laboratorium Sitem Kendali dan Komputer STEI ITB Abtrak Percobaan Modul Sitem Kendali Kecepatan bertujuan untuk memahami konep an kecepatan pada motor DC. Terdapat dua jeni an yaitu an terbuka dan tertutup. Pada percobaan pertama digunakan an terbuka, kemudian dilanjutkan percobaan kendali tertutup menghubungkan tachogenerator menjadi feedback ke Unit Op Amp. Hail percobaan menunjukkan lebih cepat mencapai keadaan teady tate tunak aat menggunakan tertutup. Percobaan tertutup menerapkan P, PI dan PD pada motor DC. Maingmaing konfigurai memiliki karakteritik yang berbeda terhadap error. Kata kunci: kecepatan, tertutup, terbuka, PID. c. Mampu melakukan analii kinerja terhadap uatu kontrol.. STUDI PUSTAKA Hubungan antara tegangan motor DC Vm kecepatan putaran motor ωm pada percobaan ebelumnya dapat dinyatakan dalam domain Laplace ebagai berikut: ωm ( ) K = V m () τ+ Pada daarnya terdapat dua jeni kecepatan, yaitu an terbuka dan an tertutup. Sitem an terbuka : b. Memahami PID (khuunya PI) untuk an kecepatan motor DC. plant Sitem an tertutup : a. Memahami konep an kecepatan motor DC ecara umum, baik terbuka maupun tertutup. pengenda li Pada terbuka, keluaran tidak diumpan balikkan untuk dibandingkan inyal refereni.. PENDAHULUAN Pada modul ebelumnya telah dilakukan percobaan mengenai pemodelan uatu. Untuk menindaklanjuti pemodelan, pada praktikum kali ini dilakukan percobaan mengenai kecepatan. Adapun tujuan dari percoban ini adalah memahami konep an kecepatan motor DC. Agar pemahaman dari konep an motor bia tercapai, maka dalam percobaan ini diharapkan praktikan mampu untuk : PENGENDALIAN KECEPATAN kontrol plan t Pada an tertutup, keluaran diumpan balikkan untuk dibandingkan inyal refereni. Hal ini berguna agar keluaran bia euai inyal refereni. PENGENDALI PID Pengontrol PID (Proportional Integral Derivative) merupakan alah atu jeni pengontrol yang paling banyak digunakan di indutri ekarang ini. Pengontrol PID terdiri dari tiga komponen, yaitu komponen Proporional (P), komponen Integral (I) dan komponen Derivatif (D).

2 Secara umum bentuk peramaan pengontrol PID dapat dinyatakan oleh peramaan berikut: t u ( t ) =K p e ( t )+ K i e (t)dt+ K d 0 de(t ) dt Dalam domain Laplace dinyatakan ebagai : K u () =K p+ i + K d e( ) 3. ALAT DAN KOMPONEN Alat dan komponen yang digunakan dalam praktikum ini adalah ebagai berikut :. Modular Servo Sytem MS-50.. Multimeter. 3. Oilokop/recorder XY. Gambar 4- Vtch ebelum dilakukan pengereman Gambar 4- merupakan repreentai tegangan pada tachogenerator ebelum dilakukan pengereman. Hail pengamatan yang diperoleh adalah pada kondii Kp =, erta tidak ada penguatan maupun derivatif diperoleh kurva yang terdapat overhoot. Karakteritik ini udah euai teori. Setelah itu dilakukan percobaan memberi ecara bertahap pada tachogenerator, hailnya adalah ebagai berikut : 4. Kabel jumper. 5. Stopwatch. 4. HASIL DAN ANALISIS Pengendalian Lingkar Terbuka Pada percobaan an kecepatan terbuka diperoleh data ebagai berikut : Tabel 4- Hail pengukuran tegangan pada AU VAU 7V Vdeadban 6, V d Gambar 4- Vtch pengereman Adanya penambahan pengereman, waktu untuk mencapai kondii teady emakin lama. Penambahan diini diebabkan oleh peletakkan pengereman. Hal ini diebabkan nilai kontanta waktu τ = Jm/Dm emakin kecil eiring pertambahan Dm (faktor redaman motor). Dari percobaan ini dapat dilihat juga nilai tegangan teady tate akan makin kecil aat dilakukan pengereman penambahan. Artinya, emakin bear pengereman yang diberikan maka tegangan teady tate akan emakin kecil, begitu juga

3 pada waktu untuk mencapai kedaan teady tate terebut pun emakin lama. Kekurangan an open loop pada motor adalah adanya current inruh (aru tarting yang bear dan bia menyebabkan keruakan komponen). Selain itu, open loop juga kurang tabil karena enitif terhadap perubahan. Hal itu nampak dari perubahan yang langung mempengaruhi perubahan kecepatan motor. Pengendalian Lingkar Tertutup Pada percobaan an kecepatan tertutup diperoleh data ebagai berikut : Tabel 4- Hail pengukuran tegangan pada AU VAU,7 V Vdeadban 5,6 V Gambar 4-4 Vtch aat dilakukan pengereman Sama halnya percobaan terbuka, pemberian pengereman akan menurunkan tegangan teady tate dan memperlambat waktu untuk mencapai keadaan teady tate. Sitem ini juga tidak terdapat overhoot. Pengendalian Proporional d Dari hail percobaan diperoleh hail pada oilokop ebagai berikut. Gambar 4-3 Vtch ebelum pengereman Pada gambar 4-3, dapat dilihat bahwa waktu untuk mencapai keadaan teady tate makin cepat. Hal ini dikarenakan adanya feedback pada kendali tertutup, ehingga dapat dibandingkan inyal. Adanya feedback tadi menyebabkan nilai inyal yang mauk ke opamp akan membuat inyal bernilai poitif dijumlah inyal bernilai negatif, ehingga nilai inyal yang mauk menurun. Oleh karena berkurangnya ke op-amp, akibatnya nilai tegangan aat kondii teady tate juga akan berkurang (lebih kecil dari terbuka). Kondii terebut euai peramaan repon waktunya yaitu : ω cloe ( t )=ω exp [ ( K a K m K g) t ]. τm Gambar 4-5 Repon Proporional Kp = Gambar 4-6 Repon Proporional Kp =4 Percobaan kendali proporional dilakukan tertutup. Dapat dilihat dari gambar 4-5 dan gambar 4-6 bahwa 3

4 emakin bertambahnya nilai Kp, maka tegangan teady tate makin bear dan waktu untuk mencapai kondii teady tate itu makin berkurang. Hal terebut diebabkan karena penguatan proporional merupakan perkalian terhadap uatu kontanta (Kp). Sedangkan waktu untuk mencapai nilai teady tate emakin cepat karena berbanding terbalik kontanta terebut. Sehingga jeni ini cocok digunakan untuk memperbear penguatan dan mempercepat repon mencapai teady tate. Akan tetapi, kekurangan dari ini adalah untuk nilai Kp yang cukup bear akan menghailkan error pada. Pengendalian Integral Percobaan PI dilakukan mengatur nilai Kp ebear dan memvariaikan nilai i ebear 0, detik dan 0,4 detik. Hail percobaan diperoleh hail pada oilokop ebagai berikut. proporional. Hal itu terjadi karena inyal kontrol berupa fungi, ehingga makin bear nilai τi nya maka waktu teady tate emakin cepat dicapai, namun repon yang dihailkan berupa ripple bukan tegangan DC. Sitem cenderung tabil galat tunak yang mendekati nol. Jadi, berfungi untuk menghilangkan galat teady-tate. Namun ini mempunyai kelemahan yaitu dapat menyebabkan terjadinya overhoot dan oilai yang mengakibatkan keadaan teady-tate lama tercapai. Pengendalian Derivatif Percobaan PI dilakukan mengatur nilai Kp ebear dan memvariaikan nilai i ebear 0, detik dan 0,4 detik. Hail percobaan diperoleh hail pada oilokop ebagai berikut. Gambar 4-9 Repon Derivatif d = 0, Gambar 4-7 Repon Integral i = 0, Berdaarkan gambar diata, dapat dilihat bahwa tegangan motor lebih cepat menuju teady tate. Hal ini berarti derivatif membuat dapat mengurangi rie time. Dapat dilihat juga bahwa dalam annya, ini menimbulkan derau pada inyal. Ini merupakan kelemahan dari derivatif itu endiri. Kontroller Proporional Integral (PI) Pecobaan ini dilakukan variai nilai Kp = 4 dan nilai i = 0,4. Hail yang diperoleh adalah ebagai berikut. Gambar 4-8 Repon Integral i = 0,4 Berdaarkan gambar 4-7 dan gambar 4-8, dapat dilihat bahwa waktu untuk mencapai kondii teady tate lebih lama daripada 4

5 Gambar 4-0 Repon Kombinai PI Maukan adalah tegangan galat antara tegangan umber dan tegangan motor. Pengeluaran akan teru berubah ampai maukannya berharga nol karena akan teru menjumlahkan tegangan umber tegangan errornya. Pada kondii pengereman, nilai tunak etelah di rem terkadang tidak berubah. Hal ini dikarenakan pada aat motor dii terjadi perubahan nilai tegangan yang cukup bear ehingga errornya bear. Dengan ifat nilai error yang terjadi dapat ditambahkan kembali ke nilai tegangan keluaran. Sitem an terbuka memiliki yang tidak mempengaruhi aki kontrol ( ytem) edangkan an tertutup dapat mempengaruhi aki kontrol mengurangi kealahan karena inyal dilakukan feedback ke ehingga dilakukan pengurangan dan ampai ekecil mungkin. Sitem tertutup mempunyai yang lebih bagu karena terdapat feedback dari untuk dibandingkan lagi ehingga lebih minim galat. Pengendali proporional berfungi untuk memperbear penguatan aja. Pengendalian dapat menghilangkan galat tunak tetapi keadaan rie time lebih lama, juga terdapat overhoot pada. Pengendali derivatif berfungi untuk memperkecil rie time mempercepat proe ke teady tate. Kontroler PI digunakan untuk yang membutuhkan galat mendekati nol dan rie time kecil. DAFTAR PUSTAKA 5. KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa keimpulan antara lain : Sitem an kecepatan ada dua jeni, yaitu an terbuka dan an tertutup. Nugroho, Sebatian A., Modul Praktikum Sitem Kendali, ITB, Bandung, 06. Norman S. Nie, Control Sytem Engineering, John Wiley & Son, Inc., USA,