PENGATURAN MOTOR SINKRON LINEAR MAGNET PERMANEN PADA ELEVATOR LINEAR DENGAN REFERENCE MODEL FUZZY PID SMC

Transkripsi

1 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 PENGATURAN MOTOR SINKRON LINEAR MAGNET PERMANEN PADA ELEVATOR LINEAR DENGAN REFERENCE MODEL FUZZY PID SMC Annya Dv R., *, Mochaa Ral 2 an Ruhanto Effn 2 Juruan Tknk Elktro-St Pngaturan, Inttut Tknolog Spuluh Nopr Kapu ITS Kputh Sukollo, Suraaya, 6, Inona *-al: nnyannyann@yahoo.co 2 Juruan Tknk Elktro-St Pngaturan, Inttut Tknolog Spuluh Nopr ABSTRAK Motor Snkron lnar agnt prann PMLSM rupakan jn otor lnar yang palng cocok gunakan paa t ropl lvator karna tnggnya nta gaya yang lk. Paa pnltan uulkan kontrolr Rfrnc Mol Fuzzy PID SMC untuk trackng po otor nkron lnar agnt prann yang gunakan paa lnar lvator. Slng Mo Controllr ofka ngan nggunakan kontrolr PID untuk pntukan lng urfac an kontrolr fuzzy gunakan untuk napatkan gan wtchng. Hal yang apatkan nunjukkan ahwa ngan aanya kontrolr trut, PLSM apat ngkut rfrnc ol yang rkan. Kata kunc: Motor Snkron Lnar Magnt Prann, Lnar Elvator, Fuzzy Logc, PID, SMC. PENDAHULUAN Saat n, pnggunaan ropl lvator akn nark prhatan rng ngan nngkatnya ktnggan ar uah angunan [] [2]. Hal yang prlu prhatkan ala pangunan gung rtngkat alah t tranporta vrtkalnya. Satu-atunya t tranporta vrtkal yang utaa alah t lvator. Apala anngkan rapa jn otor lnar, prt lnar wtch rluctanc otor LSRM, lnar nucton otor LIM, prannt agnt lnar ynchronou otor-lah PMLSM yang palng cocok gunakan ala t ropl lvator karna tnggnya nta gaya yang lk []. Banyak to kontrolr yang tlah kangkan untuk pngaturan PMLSM, antaranya alah kontrolr lng o [4] [5] [6]. Kontrolr lng o lk kkokohan trhaap pruahan paratr, ttap juga lk kkurangan yatu fnona chattrng yang apat pngaruh prfora t. Tujuan kontrolr paa pnltan n alah agar rpon t apat ngkut ol rfrn yang rkan. Agar tujuan ata trpnuh aka rancang kontrolr lng o ngan ofka kontrolr fuzzy an kontrolr PID. Mofka SMC n gunakan unruk ngurang fnona chattrng. TINJAUAN PUSTAKA Paa a n aha ngna t lnar lvator, ol atat PMLSM rta kontrolr Rfrnc Mol Fuzzy PID SMC Mol Fk ar Lnar Elvator Struktur fk rhana ar t lvator lnar tunjukkan paa Gaar. St n trr ar pat agan utaa, yatu ltan tator, otor pnggrak, fx ount an ISBN : A-2-

2 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 krta lvator. Struktur utaa ar otor nkron lnar agnt prann aalah fx ount an agnt prann fx paa krta. Prpnahan jarak an gaya orong tngkatkan olh otor nkron lnar agnt prann. Mol Matat PMLSM Gaar Mol Fk ar Lnar Elvator Struktur fk ar otor nkron lnar agnt prann trr ar ua agan utaa, prt yang tunjukkan paa Gaar 2. Koponn ata aalah ln rgrak yang r agnt prann, an koponn awah aalah tatonry aratur tpat ar pha wnng. Ar-gap antara kua ln trut ungknkan trjanya prgrakan tru gloang agntk fluk, yang rntrak ngan aru yang ngalr lalu aratur wnng untuk nghalkan gaya orong k arah grakan. Gaar 2 Struktur Fk Motor Snkron Lnar Magnt Prann Aa rapa hpota yang gunakan ala pro aar ol atatka. Satura ar ron cor aakan, rug-rug aru y an htr tak prhtungkan. Stator tak lk apr wnng, an konuktvta apr ar agnt prann aalah nol, an gaya lktrootf yang nuk paa pha wnng aalah nuoa. Untuk otor nkron lnar agnt prann, anggap L L L. Dala ax tator, aru tator a,, c tranforakan ala ax, ar rfrn tator lalu tranfora /2. Praaan tgangan ax aalah: L R u Lv t Praaan tgangan paa ax aalah: L R u K tv Lv 2 t ISBN : A-2-2

3 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 Anggap, hngga apatkan L R u K tv t ana: L nuktan rotor aru tator paa ax aru tator paa ax R rtan tator u tgangan tator paa ax K t kofn gaya ack lctrootv v kcpatan Praaan grakan kank aalah: Mv F F Bv 4 ana: M kualta ar agan prgrakan F gaya orong F gaya an B kofn vcou frcton Stlah konvr vktor, rpon t ar loop aru lh cpat arpaa loop tgangan an loop po, hngga loop aru rhanakan aga loop proporonal an loop tgangan otor nkron lnar agnt prann anggap aga or-atu. Shngga praaan ar otor nkron lnar agnt prann apat tul aga rkut: Mv Bv f gn v K g 5 t ana: f gaya tatc frcton K t kofn orong kualta ar pnggrak otor an lvator cart Daukan M =, hngga Praaan 6 halkan: v av gn v g 6 ana a B / M, f / M, K t / M Nla paratr yang gunakan aalah Kt=2.78,. 68W, R. 2, L = 2.6H, = 8.7 N, B=. N/, M= 5 kg, 42, c = 2, k =.6, k = 2. Slng Mo Controllr n Slng Mo Controllr aalah uah Varal Structur Controllr VSC. VSC rupakan kontrol kontnyu paa ol t non lnar ngan to kontrol pnaklaran rfrkun tngg. Ak kontrol n a plntakan nggunakan konvrtr aya konvnonal ngan ou opra on-off. Prtangan yang lakukan ala plhan prukaan luncur aalah ngna apakah trayktor t apat nuju prukaan luncur ISBN : A-2-

4 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 anapun kon awalnya ala waktu yang trata an apakah tat t apat trplhara ktar prukaan luncur. Prukaan luncur fnkan aga σx atau : x t 7 Dala lng o controllr prlukan ua aca nyal kontrol, nyal kontrol trut apu awa trayktor tat nuju prukaan luncur rta prtahankan trayktor tat agar ttap raa ktar prukaan luncur, yatu nyal kontrol kvaln an nyal kontrol natural. Snyal kontrol kvaln aka tat untuk nuju k prukaan luncur. Snyal kontrol natural prtahankan tat agar ttap raa ktar prukaan luncur u N. Snyal kontrol total rupakan pnjulahan ar ua nyal kontrol trut an apat tul: u u u n 8 apat lutrakan ngan praaan t rkut: x Ax Bu x Ax Bu Bu N 9 Snyal kontrol kvaln rupakan nyal yang awa trayktor tat nuju prukaan luncur. Paa aat trayktor tat tak raa paa prukaan luncur σx tak rnla. Nla σx > ktka trayktor tat raa ata prukaan luncur angkan nla σx < ktka trayktor tat raa awah prukaan luncur. Untuk kaaan n, apat juga tulkan ahwa, x x Ax Bu Bu N Paa prhtungan nyal kontrol kvaln, nyal kontrol natural anggap nol, hngga : Ax Bu Bu Ax u B Ax Stlah apat nyal kontrol kvaln, apat tukan nyal kontrol natural. x Ax Bu Bu x Ax B B N Ax Bu N x Ax B B Ax Bu N x Ax Ax Bu N x Bu N 2 Snyal kontrol natural aalah nyal kontrol yang prtahankan tat paa prukaan luncur. Untuk nan nyal n, prlukan anal ktalan Lyapunov: x x Untuk rkan vrfka yang uah ar kon cukup untuk trntuknya an trcapanya xtnc an rachalty lng o, Praaan gunakan. Aa ua kon yang rlaku ar Praaan, yatu:. Paa aat σx < aka harulah turunan σx > 2. Paa aat σx > aka harulah turunan σx < ISBN : A-2-4

5 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 aka apat plh: x k gn x 4 ana k > hngga ar Praaan 2 Bu N k gn x B k gn x 5 u N Shngga nyal kontrol total aalah: u u u N u B Ax B W gn x 6 PERANCANGAN SISTEM KONTROLER Slng o angun ar kontrolr PID an kontrolr fuzzy logc. Drkan tpont rupa po lvator lnar, rta trapat ol rfrn yang rupakan rpon t yang khnak. Error yang gunakan aga aukkan ar kontrolr lng o rupakan hal lh antara po ol ngan output fack yatu rupa po aktual. Error yang halkan gunakan aga pntuk lng urfac ar kontrolr lng o. Slng urfac yang gunakan ntuk ar kontrolr PID, hngga utuhkan paratr-paratr SMC rupa gan proporonal, gan ntgrator an gan ffrnal. Kluaran ar SMC aalah rupa nyal kontrol aru. Snyal kontrol n rupakan aukan ag plant untuk nghalkan kluaran po. Snyal kontrol yang yang halkan ar SMC trlh ahulu haru auk k ala rgulator. Rgulator aru yang gunakan nggunakan kontrolr PI. Hal kluaran rgulator aru nja aukkan ag plant. Dan Kontrolr Slng Mo Dala pnltan n, lakukan pngaturan po otor nkron lnar agnt prann paa lvator lnar. Snyal kontrol yang kluarkan olh kontrolr alah nyal kontrol aru. Snyal kontrol aru n nantnya yang akan nja aukkan ag t. Untuk nan kontrolr lng o, prlukan praaan yang nunjukkan naka ar t. Praaan naka t yang gunakan untuk ntuk kontrolr lng o alah: v av gn v g 7 Karna yang lakukan alah pngaturan po t, hngga praaan 7 uah k ala ntuk praaan po, hngga apatkan: a gn g 8 Karna n nggunakan ol rfrn, hngga kta haru apatkan tranfr functon ar ol, praaannya aapatkan aga rkut: 2 r r r 9 ISBN : A-2-5

6 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 ISBN : A-2-6 Prukaan luncur yang plh angun ar kontrolr PID. Shngga ala prukaan luncurnya pat aa paratr-paratr rupa gan proporonal, gan ntgral rta gan ffrnal. Prukaan luncur yang plh alah: t t 2 2 Untuk ntuk nyal kontrol kvaln yang nuh, aka praaan 2 haru turunkan trlh ahulu an nlanya uat nol. Dala prhtungan nyal kontrol kvaln, trlh ahulu nyal kontrol natural anggap rnla nol. 2 2 gn 2 g a n r hngga apatkan nla nyal kontrol kvaln yatu: gn 2 g a r Snyal kontrol natural an ngan nggunakan praaan Lyapunov, yatu v. Shngga apatkan nla nyal kontrol natural aalah aga rkut: n v k n gn k n gn Shngga apatkan nla nyal kontrol total alah: n k g a r gn gn 2 Untuk nguj ktalan t aka prlukan uj ktalan t ngan praaan Lyapunov ar hal nyal kontrol yang apatkan, yatu: v gn k v k v ana nla rupakan fnt potf, hngga trukt n ahwa nla v yang halkan nlanya kurang ar nol. Shngga t trukt tal. Dan Kontrolr Fuzzy Logc Dan kontrolr fuzzy logc n gunakan untuk ncar nla gan wtchng yang trak. Nla gan wtchng n alah nla paratr k ala praaan.6. Kontrolr fuzzy logc lk rapa tahap utaa antaranya yatu, fuzfka, puatan rul a, rta fuzfka. St yang gunakan ala pnltan n alah t yang kontnyu, angkan kontrolr fuzzy

7 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 logc krja ala waktu krt, hngga utuhkan pnguahan paratr-paratr yang pngaruh ar waktu kontnyu k ala waktu krt. Shngga aukkan ar kontrolr n alah an, an kluarannya alah nla gan wtchng. Prnp an rul a yatu, ktka tat jauh ar gar prukaan luncur, aka wtchng apltu yang ar akan plh, gtu juga alknya. Mrhp functon yang gunakan ala pnltan n tunjukkan paa Gaar. a c Gaar a Mrhp functon untuk nput, Mrhp functon untuk nput, c Mrhp functon untuk output k Untuk ang-ang nputnya uat anyak tujuh rhp functon, hngga ala rul a yang uat akan halkan 49 uah rul yang gunakan untuk nghalkan gan wtchng. Tal nunjukkan rul-rul yang gunakan ala pnltan n. HASIL DAN PEMBAHASAN Tal Fuzzy Rul a NB NM NS Z PS PM PB NB PB PB PB PB PB PB PB NM PB PB PM PM PM PB PB NS PB PM PS PB PB NM NS Z PB PM PS Z Z NM NB PS PS PM NS NB NM NM NB PM NB NB NM NM NB NB NB PB NB NB NB NB NB NB NB Braarkan prancangan yang tlah lakukan paa Ba lunya, aka langkah lanjutnya aalah lakukan pngujan an anal ata. Pngujan n lakukan untuk ngtahu apakah t rjalan ua ngan harapan, uj prfora kapuan lakukan knrja an njawa tuntutan yang aa. Stlah lakukan pngujan aka apat ktahu nla prfora an kapuan ar t yang tlah uat.sprt yang jlakan paa a lunya plant PMLSM ISBN : A-2-7

8 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 paa lnar lvator aalah uatu t untuk nguj prfora ar kontrolr yang tlah rancang yatu Rfrnc Mol Fuzzy PID Slng Mo Controllr. Aa 2 pngujan yang lakukan paa kontrolr n antaranya alah nguj rpon t nggunakan kontrolr yang uulkan tanpa aanya gangguan rta nguj rpon t nggunakan kontrolr yang uulkan ngan gangguan. Aapun gangguan yang rkan paa t rupa gangguan nyal ktrnal rta vara paratr SMC vara paratr pnntuk lng urfac an vara nla gan wtchng. Pngujan yang prtaa n lakukan untuk lhat prfora kontrolr yang gunakan paa t otor nkron lnar agnt prannt. Sula lakukan ngan rkan nla tpont po ar tr, laa tk. Rpon t trhaap ol rfrn yang rkan rta rpon kcpatan t apat lhat paa Gaar 4. 2 Rpon St ngan RM Fuzzy PID SMC 25 Rpon Kcpatan ngan RM Fuzzy PID SMC 2 Po tr Kcpatan tr/tk Waktu tk a Waktu tk Gaar 4 a Rpon Po St Rpon Kcpatan St Pngujan kua lakukan ngan rkan gangguan ktrnal ngan nla yang rvara. Gangguan ktrnal yang rkan aalah rupa nyal tp ngan nla yang rvara. Sula lakukan ngan rkan nla tpont po ar tr, laa 5 tk. Gangguan nyal yang rkan aa ua nla yatu ar 2 an 5. Rpon ar t tlah r gangguan nyal apat lhat paa Gaar 6. Halnya alah kontrolr apat ngalkan rpon k po tay tat awal tlah ngala gangguan ar nyal acak yang rkan. 5 Rpon St RM Fuzzy PID SMC ngan Vara Gangguan Po tr 5 Kon tanpa gangguan Gangguan = 2 Gangguan = Waktu tk Gaar 5 Rpon St ngan Vara Gangguan Pngujan kua yang lakukan paa t alah ngna pruahan paratr lng urfac SMC. Aa pat paratr yang gunakan ala SMC antaranya,, 2, ank. Nla, 2, rupakan paratr pntuk lng urfac. Slng urfac yang gunakan alah lng urfac PID. D ana trapat gan proporonal, gan ntgral rta gan ffrnal aga pntuk lng urfac. Nla k rupakan gan wtchng untuk SMC. Nla k n apatkan ar kontrolr fuzzy logc. Pngujan n ISBN : A-2-8

9 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 lakukan untuk tap pruahan paratr lng urfac. Pngujan n lakukan untuk ngtahu pngaruh ar paratr-paratr SMC trhaap rpon t apala rkan cara rvara. Rpon t aat r pruahan paratr SMC yang rvara apat lhat paa Gaar 6. 2 Rpon St RM Fuzzy PID SMC ngan Nla Laa Brvara 2 Rpon St RM Fuzzy PID SMC ngan Nla Laa 2 Brvara 8 8 Po tr Laa = 25 Rfrn Laa = 5 Laa = Waktu tk a 2 Rpon St RM Fuzzy PID ngan Nla Laa Brvara Waktu tk Laa 2 =.25 Rfrn Laa 2 =. Laa 2 = Laa =.5 Rfrn Laa = Laa = Waktu tk c Gaar 6 a Rpon St ngan Vara Rpon St ngan Vara 2 c Rpon St ngan Vara Slan uat vara nla paratr pntuk lng urfac, pngujan untuk vara nla gan wtchng juga prlukan. Pngujan-pngujan n prlukan untuk ngtahu pngaruh-pngaruh ar tap-tap paratr trhaap rpon t. Rpon t untuk vara nla gan wtchng apat lhat paa Gaar 7. 2 Pranngan Rpon ngan Nla Gan Swtchng k Brvara 8 Po tr k=2 rfrn k=. turunkan k=5 nakkan Waktu tk Gaar 8 Rpon St ngan Vara Nla Gan Swtchng ISBN : A-2-9

10 Prong Snar Naonal Manajn Tknolog XVIII Progra Stu MMT-ITS, Suraaya 27 Jul 2 Dar hal pngujan apat pulkan ahwa, pran nla vara paratr, 2, pngaruh trann ar rpon t, pran nla yang tak tpat apat nyakan trjanya ovrhoot yang ar, ola rta rror tay tat yang ar. Pran nla vara gan wtchng rpngaruh paa fk chattrng yang trja. Sakn ar nla gan wtchng yang rkan aka akn cpat an ar fk chattrng yang trja. Pran gan wtchng yang trlalu kcl nyakan rpon t tak apat kal k po tay tat. Untuk prolh rpon t yang trak aka prlukan tunnng paratr-paratr yang pngaruh ak ungkn. KESIMPULAN DAN SARAN Braarkan hal anal yang prolh ar a lunya aka apat al rapa kpulan an aran untuk pnltan lanjutnya yatu kontrolr rfrnc ol fuzzy PID lng o apat gunakan untuk pngaturan trackng po otor nkron lnar agnt prann PMLSM. Halnya aalah rpon t apat ngkut ol rfrn yang rkan, aat rkan gangguan pun rpon t apat kal k kon tay tat awal. Aapun aran yang apat rkan untuk pngangan rkutya alah apat lakukan pnltan ngan nan pngnal lng o ngan to pngnal yang lan, prt jarngan yaraf truan, fuzzy aaptf,ll. Slan tu, untuk napatkan nla paratr lng urfac ar SMC apat lakukan ngan antuan kontrolr aaptf. DAFTAR PUSTAKA Takahah, N.; Yaaa, T.; Myag, D.; Markon, S., "Bac tuy of optal gn of lnar otor for rop-l lvator," Coputaton n Elctroagntc, 28. CEM IET 7th Intrnatonal Confrnc on, vol., no., pp.22,2, 7- Aprl 28 J Ka S; Xuong Wang; Hao Chn; Shyng Yuan; Lu Chng Jao, "Analy of tnt forc n a contnuou prary typ prannt agnt lnar ynchronou otor," Elctrcal Machn an Syt, 28. ICEMS 28. Intrnatonal Confrnc on, vol., no., pp.44,448, 7-2 Oct. 28 Xuong Wang; Zan Zhang; Xaozhuo Xu; Ynghua Cu, "Influnc of ung conton on th prforanc of PM lnar ynchronou otor for ropl lvator," Elctrcal Machn an Syt ICEMS, 2 Intrnatonal Confrnc on, vol., no., pp.,5, 2-2 Aug. 2 Qng Hu; Hongxa L; Hayan Yu; Guong Chang, "Rfrnc ol lng ol vlocty control for lnar lvator ung prannt agnt lnar ynchronou otor," Control an Dcon Confrnc, 29. CCDC '9. Chn, vol., no., pp.574,577, 7-9 Jun 29 Fallah, M.; Aza, S., "Fuzzy PID Slng Mo Controllr Dgn for th Poton Control of a DC Motor," Eucaton Tchnology an Coputr, 29. ICETC '9. Intrnatonal Confrnc on, vol., no., pp.7,77, 7-2 Aprl 29 Utkn, V.I. 99, "Slng o control gn prncpl an applcaton to lctrc rv," Inutral Elctronc, IEEE Tranacton on, vol.4, no., pp.2,6. ISBN : A-2-