STEP RESPONS MOTOR DC BY USING COMPRESSION SIGNAL METHOD

Transkripsi

1 STEP RESPONS MOTOR DC BY USING COMPRESSION SIGNAL METHOD Satrio Dewanto Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binu Univerity Jl.K.H.Syahdan no 9, Palmerah, Jakarta Barat ABSTRACT Output ignal in the form of a tep repone of a DC motor can be obtained by providing the input ignal to the motor in the form of a ignal tep directly. Step repone obtained in thi way uually contain a lot of noie. To reduce noie, thi reearch wa deigned with the aim to get the tep repone uing ignal compreion method in which the input ignal i not a tep but a ignal with a pecific hape given to the motor and if the output ignal of the motor i compreed, it will obtain impule repone. Step repone of the DC motor can be obtained by doing the integral to the impule repone. Step repone which i obtained uing ignal compreion method will be ued to etimate parameter model of DC motor to ee the validity of thi method. The reult of thi reearch how that the etimated value of the parameter from the tep repone ha value cloer to the value of the parameter given to the model of a DC motor. The concluion of thi reearch i the method of ignal compreion can be ued to obtain the tep repone of a DC motor model. Further reearch will be conducted on the actual motor intead of uing a mathematical model. Keyword: DC motor, ignal compreion, tep repone ABSTRAK Sinyal ouput berupa tep repon dari motor DC dapat diperoleh dengan cara memberikan inyal input pada motor berupa inyal tep ecara langung. Step repon yang diperoleh dengan cara eperti ini biaanya banyak mengandung derau. Untuk mengurangi derau, penelitian ini dirancang dengan tujuan untuk mendapatkan tep repon menggunakan metode inyal komprei yang inyal input bukan berupa inyal tep tetapi inyal dengan bentuk yang khuu diberikan ke motor dan jika inyal output dari motor dikompre, maka inyal output akan mendapatkan impul repon. Step repon dari motor dapat diperoleh dengan melakukan proe integral terhadap impul repon. Step repon yang diperoleh menggunakan metode inyal komprei ini akan digunakan untuk mengetimai parameter-parameter model dari motor DC untuk melihat validita metode ini. Hail yang diperoleh dari penelitian ini menunjukkan bahwa etimai nilai parameter dari tep repon yang dihailkan mempunyai nilai yang mendekati nilai parameter-parameter yang diberikan pada model dari motor DC. Keimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah metode inyal komprei dapat digunakan untuk mendapatkan tep repon dari model motor DC. Penelitian lebih lanjut akan dilakukan pada motor yang ebenarnya bukan menggunakan model matemati. Kata kunci: motor DC, inyal komprei, tep repon 414 ComTech Vol. 6 No. 3 September 2015:

2 PENDAHULUAN Dengan berkembangnya teknologi robotika, emakin banyak mayarakat menggunakan robot baik ebagai bahan penelitian ataupun ekedar ebagai hobi aja. Penggemar robot tidak hanya orang dewaa aja bahkan anak-anak banyak yang udah menggunakan robot dari ekedar hobi ampai mampu untuk merakit dan mengendalikan robot. Bagian utama yang penting dari robot adalah motor karena motor merupakan penggerak yang dapat merubah keadaan penyuun tubuh robot. Mengendalikan putaran motor merupakan hal yang haru dilakukan dengan tepat agar keadaan robot euai dengan yang diinginkan. Kealahan dalam mengendalikan putaran motor dapat mengakibatkan hal-hal yang tidak diinginkan eperti robot akan menabrak uatu objek atau menghancurkan uatu objek yang digenggam karena terlalu kera dalam menggenggam yang diebabkan putaran motor yang berlebihan. Untuk mengendalikan putaran motor euai dengan keinginan pengguna, maka model dari motor ini perlu dibuat dan etimai nilai dari parameter-parameter yang menyuun model dilakukan ehingga dengan model ini imulai dapat dilakukan untuk mempelajari karakteritik-karakteritik dari motor yang telah dimodelkan ini. Parameter dari uatu motor biaanya diertakan pada lembar data ketika dibeli, tetapi dengan berjalannya waktu, parameter ini bia mengalami perubahan. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan parameter dari uatu motor dari tep repon yang diperoleh dengan memberikan input yang dibuat ecara khuu ehingga parameter dari motor dapat ditentukan dan tidak bergantung kepada ada atau tidak adanya lembar data dari motor yang digunakan. Penelitian mengenai identifikai parameter telah banyak dilakukan dengan berbagai metode, antara lain menggunakan invere theory untuk identifikai parameter dengan menggunakan data yang dengan mudah diamati untuk mendapatkan parameter yang tidak dapat langung diamati Hadef, 2009, menggunakan fuzzy PID controller untuk mendapatkan tori beban dari motor Liem, 2012, mengidentifikai model dari DC motor dengan menggunakan parametric etimation method Bature, 2013 dan deret untuk repon dari motor peed yang koefiiennya berhubungan dengan ke parameter motor, kemudian parameter ini dengan mudah dihitung dengan metode curve fitting Wu, Penelitian yang dirancang adalah untuk mendapatkan tep repon dari model matemati uatu motor DC dengan input berupa inyal khuu yang dibuat menggunakan metode inyal komprei. Metode ini pada awalnya digunakan di bidang akutik untuk mengukur vibrai non linier Aohima, Untuk melihat validita metode ini, nilai parameter-parameter dari uatu motor DC akan dietimai menggunakan tep repon dari motor DC dan dibandingkan dengan nilai parameterparameter yang digunakan pada model. Tujuan akhir penelitian yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui kelayakan dari metode inyal komprei untuk mendapatkan tep repon dari uatu motor DC. Penelitian ini dilakukan dengan imulai menggunakan perangkat lunak MATLAB. METODE Pada penelitian ini akan digunakan metode inyal komprei untuk mendapatkan inyal input yang akan diberikan kepada motor DC dan repon output dari motor DC akan didata untuk mendapatkan parameter dari motor DC. Motor DC yang digunakan berupa model matemati yang terdapat parameter-parameter di dalam untuk dietimai nilainya. Pada awalnya, nilai parameterparameter ini diberikan kepada model kemudian model ini diberikan input dan dari repon outputnya akan dietimai menggunakan perangkat lunak MATLAB, kemudian nilai etimai ini akan dibandingkan dengan cara melihat tep reponnya menggunakan nilai awal yang diberikan dan nilai etimai. Cara mendapatkan model matemati yang mengandung parameter-parameter yang akan dietimai dan cara mendapatkan inyal input menggunakan metoda inyal komprei akan diuraikan di bawah ini. Step Repon Motor DC. Satrio Dewanto 415

3 416 ComTech Vol. 6 No. 3 September 2015: Model Matemati Motor DC Motor DC terdiri dari tator dan rotor yang dapat dimodelkan berupa rangkaian litrik pada armature dan bagian yang berputar eperti pada gambar di bawah ini. Gambar 1 Model dari Motor DC Peramaan dinamik dari motor DC dalam domain Laplace dan fungi tranfernya berdaarkan model diata dapat dinyatakan ebagai berikut Peramaan 3 menyatakan hubungan antara input motor berupa tegangan dalam volt dan output motor berupa kecepatan udut peed dalam radial/detik. Jika pada input uatu motor diberikan inyal berupa tegangan, motor akan memberikan inyal output yang merupakan repon berupa poii atau kecepatan udut dari motor. Peramaan dinamik dari motor di ata dapat pula diturunkan dalam bentuk tate pace eperti di bawah ini K R L b J K V G K V I R L KI b J i y V L i L R L K J K J b i dt d

4 J, K, L, R dan b merupakan parameter-parameter dari uatu motor DC, dimana J : momen ineria dari rotor. K : kontanta tori motor = kontanta ggl balik. L : induktani litrik. R : tahanan litrik. b : kontanta geek dari motor. Metode Sinyal Komprei Sinyal input yang ideal untuk digunakan pada identifikai item ecara teoriti adalah inyal impul, akan tetapi inyal impul ini pada kenyataan praktinya ulit ekali diimplementaikan. Sinyal input yang ideal untuk identifikai item, diharapkan mempunyai power pectrum yang datar epanjang frekueni yang digunakan, tetapi untuk item tertentu tidak emua frekueni dapat diterima oleh item ehingga bia digunakan inyal yang power pectrum-nya datar hanya pada range frekueni tertentu dimana item diperkirakan akan dapat memberikan repon output. Oleh karena itu inyal input yang nantinya dikirimkan kepada motor dirancang mempunyai power pectrum dalam domain frekueni eperti gambar di bawah ini. Gambar 2 Power pectrum dari inyal input Untuk mendapatkan inyal dengan power pectrum eperti pada gambar diata perlu didefiniikan dalam domain waktu ebagai berikut. n 12 X n jx n 12.5exp{ } 170 X n jx n X 4096 n jy 4096 n X 2048 jx n n Jika pada inyal input dengan power pectrum eperti di ata dilakukan Invere Fat Fourier Tranform IFFT dan kemudian hail yang diperoleh dikalikan dengan filter exp-12n 2 j/100 maka akan diperoleh inyal input eperti dibawah ini. Step Repon Motor DC. Satrio Dewanto 417

5 Gambar 3 Sinyal Input ke Motor Sinyal input yang yang dibuat eperti di ata, apabila diberikan kepada model dari uatu motor DC akan menghailkan inyal output yang tergantung kepada bearnya nilai dari parameter-parameter motor DC, mialnya eperti pada gambar di bawah ini. Gambar 4 Sinyal Output dari Motor Jika dilakukan Fat Fourier Tranform FFT pada inyal output di ata dan mengalikannya dengan uatu filter komprei exp12n 2 j/100 erta melanjutkan dengan Invere Fat Fourier Tranform IFFT, maka akan didapatkan inyal output berupa impule repone dan bila inyal ini diintegralkan akan di dapatkan inyal tep reponnya. Gambar 5 Impule dan Step Repon dari Output Motor DC 418 ComTech Vol. 6 No. 3 September 2015:

6 Metode inyal komprei dapat digambarkan dengan blok diagram di bawah ini, pule ignal tidak langung diberikan ke motor tetapi diubah menjadi tet ignal yang diberikan ke motor dan reponnya akan dikompre untuk mendapatkan pule repone. Proe merubah pule ignal menjadi tet ignal diebut dengan proe inyal ekpani. Gambar 6 Blok Diagram Metoda Sinyal Komprei HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk mendapatkan parameter-parameter dari motor DC maka inyal output hail pengukuran akan di dekati dengan inyal imulai dengan nilai parameter etimai yang dapat berubah menggunakan pattern earch ampai diperoleh nilai etimai yang diinginkan apabila proe iterai telah eleai. Dari tep repon yang udah diperoleh akan dilakukan parameter identifikai menggunakan perangkat lunak MATLAB. Pada gambar di bawah dapat dilihat proe parameter identifikai yaitu inyal output berupa tep repon hail pengukuran akan dietimai menggunakan pattern earch ampai inyal yang di bawah bergerak ke ata menjadi berimpit dengan inyal output pengukuran. Jika proe iterai telah eleai akan ditampilkan nilai dari parameter-parameter motor DC yang dicari. Gambar 7 Proe pattern earch Step Repon Motor DC. Satrio Dewanto 419

7 Nilai dari parameter yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 1, etimai dari nilai parameter ini tergantung pada banyaknya proe iterai yang dilakukan. Tabel 1 Nilai parameter-parameter yang dihailkan Pada model matemati yang telah diperoleh ebelumnya diberikan nilai parameter-parameter ebagai berikut: J = 0.01 K = 0.02 L = 0.5 R = 1 b = 0.1 Jika dibandingkan dengan nilai dari parameter-parameter yang digunakan pada model matemati ini, maka nilai hail etimai yang diperoleh udah mendekati nilai yang digunakan pada model. Terjadi perbedaan dapat diebabkan karena iterai yang digunakan kurang lama atau juga bia diebabkan metode curve fitting yang dipakai kurang memadai. Dengan menggunakan nilai parameter yang diperoleh, nilai ini digunakan pada model dari motor DC. Sinyal input yang dimaukkan ke motor DC akan mendapatkan inyal output yang berimpit dengan inyal output hail pengukuran. Gambar 8 Proe Validai 420 ComTech Vol. 6 No. 3 September 2015:

8 SIMPULAN Model matemati dari motor DC beerta parameter-parameter yang menyuunnya telah diuraikan dalam penelitian ini. Model matemati ini dengan nilai parameter yang diberikan digunakan untuk memperoleh tep repon apabila model diberikan inyal input yang dibuat menggunakan metode inyal komprei. Step repon yang diperoleh dengan menggunakan metode inyal komprei dapat diandalkan dan cukup baik untuk diimplementaikan berdaarkan hail dari nilai etimai parameter-parameter motor DC yang diperoleh dan validai menggunakan nilai etimai parameter yang diperoleh. Adanya edikit perbedaan antara nilai parameter yang digunakan pada model dan nilai etimai yang diperoleh dari tep repon dari item diebabkan jumlah iterai yang kurang lama dan metode curve fitting yang digunakan. Penelitian lebih lanjut metode inyal komprei ini akan dilakukan dengan menggunakan ecara langung kepada motor DC yang eungguhnya bukan hail imulai dengan model matemati untuk melihat efektifita metode inyal komprei ini. Pada penelitian elanjutnya, motor DC yang telah diketahui parameternya berdaarkan lembar data yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat motor DC ini akan digunakan ehingga hail dari nilai etimai parameter-parameter motor DC dengan inyal komprei ini dapat dibandingkan nilainya. DAFTAR PUSTAKA Aohima, N Meaurement of Nonlinear Vibration by Signal Compreion Method. Proc. of the Acoutical Society of America, 763: Bature, A. A., Muhammad, M., Abdullahi, A. M Identification and Real Time Control of a DC Motor. IOSR Journal of Electrical and Electronic Engineering IOSR-JEEE, 74: Hadef, M., Mekideche, M. R Parameter Identification of a Separately Excited DC Motor via Invere Problem Methodology. Turkey Journal of Electrical Engineering & Computer Science, 17: Liem, D. T., Ahn, K. K DC Motor Parameter Identification and Senorle Torque Etimation Uing Fuzzy PID. 12th International Conference on Control, Automation and Sytem ICCAS Jeju Iland, South Korea, Wu, W DC Motor Parameter Identification Uing Speed Step Repone. Modeling and Simulation in Engineering Step Repon Motor DC. Satrio Dewanto 421