BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BB PERNCNGN SISTEM. Peracaga wal Dari Sisem Yag ka Dibagu Peracaga awal ari sisem ag aka ibagu ii aalah implemeasi auo-uig PID koroler megguaka muliple iegraios ke alam sofware ega megguaka program MTLB. Blok iagram ibawah meujukka meia implemeasi ag iguaka alam meracag sisem ii. Gambar. Blok Diagram Sisem Moel sisem ii megguaka moel sep-fucio sebagai ipua awal ag berfugsi uuk meggerakka moor c sebagai pla sehigga iperoleh oupu proses. Dalam peracaga ii, ipu sep-fucio iaaka alam sebuah persamaa. Peracaga sisem megguaka PID koroler ag melibaka iga parameer aiu

2 P, I a D, ag berfugsi agar respo oupu lebih cepa mecapai kesabila aiu paa keaaa eag (sea sae). Oupu proses ag ihasilka berupa posisi alam keaaa sebeara (acual). Uuk memperoleh oupu ag sesuai ega keaaa ag iigika (esire oupu), maka oupu iberi umpa-balik (feeback) agar apa iproses kembali uuk mecapai posisi ag sesuai. Dalam proses feeback ii, esire oupu aka ikuragi ega acual oupu sehigga ihasilka error selisih. Error ii berfugsi sebagai pemberi sigal kepaa sisem agar proses pergeraka erhaap moor c selalu ilakuka a berhei paa saa mecapai oupu posisi ag elah ieuka aau paa saa error meekai ilai ol. Parameer PID koroler berpera paa saa erjaia proses perbaiga erhaap esire oupu a acual oupu sebagai parameer peeu kesabila oupu. Nilai parameer-parameer PID koroler iperoleh ari meoe auo-uig megguaka kosep muliple iegraios. Meoe auo-uig aka meghiug parameer-parameer PID ag sesuai ega ag ibuuhka oleh sisem, gua mecapai kesabila. Dega kosep muliple iegraios, parameerparameer PID koroler iperoleh melalui proses iegrasi erhaap aerah sepfucio secara rekursif sehigga proses erjai lebih cepa. Proses auo-uig ii akif keika proses feeback awal erjai. Parameer-parameer PID ag iperoleh aka iguaka uuk meggerakka pla sehigga respo oupu ag sabil lebih cepa iperoleh. Peracaga proses iimplemeasika alam sisem igial megguaka PC, sehigga proses ag erjai merupaka sebuah sisem proses umerik.

3 .. PC (Persoal Compuer) Simulasi ag ilakuka megguaka sebuah PC (Persoal compuer) aapu Spesifikasi PC ag iguaka aalah : - Iel. GHz - RM 56 MB - VG NVDI RIV TNT MB PC aka iguaka sebagai peragka aarmuka uuk memproses sisem korol ag aka ibua melalui sofware. Hasil ari pegolaha PC berupa grafik pergeraka moor c... Peracaga GUI Meu ampila uuk melakuka prosses simulasi aiu :

4 Gambar. Tampila GUI (Graphical User Ierface) Gambar iaas aalah gambar graphical user ierface ag ilakuka aiu :. Sial referesi Sial referesi ag iguaka isii eriri ari 4 aiu sial sep, sial sep ag iambahka ega oise, sial koak, a sial koak ag iambahka ega oise. Sial referesi ieuka megguaka push buo jai ergaug ari user, megguaka sial referesi maa ag iigika. Dibawah ii aalah gambar gambar ari sial referesi ag iguaka : Gambar. Referesi Sial Sep

5 Gambar.4 Referesi sial sep ag iambahka ega oise Gambar.5 Referesi Sial Koak

6 Gambar.6 Referesi sial koak ag iambahka ega oise Noise ag iguaka alam peracaga simulasi megguaka jeis Whie Gaussia Noise. Dalam keaaa aa, jeis oise ii merupaka gaggua ag iakibaka oleh keaika suhu (paas). Dalam MTLB, periah uuk oise ii iguaka fugsi awg (a whie gaussia oise). Fugsi wg meghasilka mariks umerik ag raom ari ilai mariks a frekuesi suau fugsi. Peguaa ari fugsi wg apa iaaka alam BW (ecibel Wa), Bm aau uiui liear laia. Dalam peracaga, ilai frekuesi ag iguaka aalah 0 BW a 50 BW.

7 . Moor DC Teriri ari parameer-parameer kompoe moor c ag aka iguaka alam proses. Parameer- parameer ersebu aiu L, R, J, b, a Ke. Dalam peracaga simulasi, moor c aka iproses megguaka ilai parameer hambaa (R) a beba (J) ag berbea. Hal ii ilakuka ega asumsi erjaia perubaha keaika suhu paa sisem. Nilaiilai perubaha paa parameer R iperoleh ari persamaa ibawah ega aaa baasa ag isebu ega R rif : R E = R 0 + α. ΔT... Dimaa : R 0 = hambaa awal. sumsi iguaka R 0 = Ohm. R E = hambaa. α = ilai rif. sumsi iguaka α = 0, Ohm / C. ΔT = perubaha suhu. sumsi iguaka = 5 C. Sehigga ilai-ilai parameer R ag iperoleh secara berurua aalah Ohm,,5 Ohm, Ohm,,5 Ohm, Ohm,,5 Ohm a 4 Ohm. Dega baasa persease ilai rif ag iguaka aalah : % α = α. 00% imaa α = 0,. % α = 0 %

8 . Oupu Meampilka ilai parameer-parameer PID ag ihasilka oleh proses aiu K, Ti a T. 4. Buo exi Diguaka uuk keluar ari aplikasi.. Spesifikasi ari sisem ag aka Dibagu Spesifikasi ari sisem ag aka ibagu megguaka : lgorima PID Meoe auo-uig megguaka meoe muliple iegraios. PC (Persoal Compuer). Persamaa maemaika Moor DC. Megguaka bahasa pemrograma Malab (Marix Laboraor)... Parameer PID Rumus PID ag iguaka alam peracaga sisem ii, apa iuliska sebagai beriku : ( ) e U ( ) = kp () () e + e + T... Ti 0

9 imaa : K P = K,. I Ti K. T = K...4 p D D ari rumus iaas iapaka fugsi aliha sebagai beriku : U ( s) E( s) = Kp + + s Ti s ( T. )...5 Dimaa Kp aalah kosaa proporsioal, Ti aalah Iegral a T aalah erivaif (Ogaa,996,p0). Keeraga ari rumus aas aiu : U(): oupu PID sekarag. K p : Proporioal oupu gai. P : ilai kosaa Proporioal. K i : Iegral oupu gai. I : ilai kosaa iegral. K : Differesial oupu gai. D : ilai kosaa ifferesial. E() : error posisi sekarag. E(-): error sebelum E().

10 Gambar.7 Blok Diagram koroler Proporsioal, Iegral a Derivaive (PID) Sumber:hp:// Blok Diagram PID coroller alam Pegaura Posisi Gambar.8 Blok Diagram PID Koroller alam Pegaura Posisi

11 Blok iagram iaas meujukka moel sisem korol posisi megguaka moor DC ega PID koroler. PID Koroler berpera sebagai korol uama ag imaa koefisie-koefisiea aka iproses bersamaa melalui pejumlaha ega ipu-a posisi uuk memperoleh hasil ag iigika (esire oupu). Koefisie-koefisie PID awal secara simula iiegrasi sehigga iperoleh oupu. Fakor gaggua aau isurbace merupaka fakor gaggua baik ari ligkuga luar a aau alam sisem ag juga harus iperhiugka sehigga hasil pejumlaha iegrasi koefisie PID ega ipua posisi juga ijumlahka ega fakor isurbace ersebu. Oupu ag iperoleh iguaka uuk meggerakka pla (moor DC) sesuai moel ragkaia. Oupu pergeraka posisi ersebu merupaka oupu alam keaaa aa ag iperoleh ari proses awal. gar sisem apa meghasilka oupu ag sesuai ega esire oupu, maka proses kembali berulag ega megumpa-balikka oupu posisi kembali sebagai ipua posisi iserai ega aaa selisih error sisem. Ipu-a posisi iproses kembali ega PID koroler ag juga kembali megalami proses iegrasi sehigga iamaka ega muliple iegraio. Proses ii erjai berulag-ulag higga iapaka oupu sesuai ag iigika... Persamaa Maemaika Moor DC

12 Pergeraka moor c aalah permasalaha uama ag aka isimulasika oleh sisem. gar muah iproses alam sisem ag aka iracag maka Moor c iimplemeasika alam beuk persamaa maemaika. Persamaa maemaika moor c iperoleh ari peurua maemais ragkaia moor c alam ekik rasformasi laplace. Persamaa ii berpera sebagai pla alam sisem korol PID ega meoe auouig megguaka meoe muliple iegraios...4 MTLB (Marix Laboraor). MTLB merupaka bahasa pemrograma maemaik ag meukug pegolaha sisem korol PID auo-uig megguaka meoe muliple iegraios. MTLB ag aka iguaka paa peracaga sisem ii aalah MTLB 7... Meoe uo-tuig ega Muliple Iegraio... lgorima paa uo-tuig

13 Gambar.9 Flow char auo-uig lgorima auo-uig ibua alam program MTLB uuk meujukka keguaa ari meoe uig paa koroler auo-uig ag eriri ari 4 ahap aiu : Tahap perama : memasukka parameer. Proses iisialisasi iperluka uuk memulai proses ahap awal. Dimaa ilai parameer-parameer ag imasukka mempegaruhi proses ag aka ilakuka. Parameer-parameer ersebu aalah sebagai beriku : a. Waku samplig (T s ) alah fugsi waku ag ilaia apa ieuka, imaa frekuesi sial alam waku ereu ii iambil sebagai sample uuk percobaa. b. mpliue ari sep-chage paa ipu proses (ΔU).

14 Parameer ii merupaka ilai ampliue ari perubaha sial ipu aiu perubaha ampliue sep-fucio ag i-seig paa suau ilai ereu. c. Nilai baasa maksimum proporioal gai ari koroler (K). alah ilai maksimum peguaa (gai) ari kosaa proporsioal paa koroler.. proksimasi waku kosa ari proses uama (T mai ). Parameer ii merupaka jarak waku uama proses berlagsug ag iak harus bersifa akura, cukup haa ega perkiraa saja. Tahap keua : mejalaka proses ke keaaa eag (sea sae) secara maual. Seelah proses iisialisasi, algorima aka merubah proses ke moe maual ega memberika fugsi sep a proses ijalaka meuju ke keaaa ag iigika (esire sea sae). Paa ahap awal ii, fugsi sep paa moel sisem alam keaaa erhubug ega pla, imaa ipu-a fugsi sep berpera sebagai parameer ag iproses uuk pergeraka pla. Pergeraka pla ii aka memberi respo oupu paa keaaa sea sae awal apa megalami proses feeback sehigga sisem apa ikaaka beraa alam keaaa ope-loop. Keika oupu proses ihasilka, maka sep-respose ari keaaa ope loop apa iujukka.

15 Tahap keiga : meujukka ope-loop sep-respose. Sebuah saar eviasi (σ ) a ilai mea ( ) ari oupu proses iukur ega megguaka algorima rekursif, selama perioe 0 < = T mai /4. Kemuia, paa saa 0 < = T mai /4, sep-chage ΔU ag i-seig uuk ipu proses. Seelah =, lima proses iegral () ikalkulasi secara rekursif, imaa () meujukka oupu proses. i i = ( ) = i i i ( ); = [ i, ]...6 i Waku ke iefiisika kealam persamaa beriku : T i+ = i ; T i i mai mai ; T i mai...7

16 Gambar.0 Proses Ierval waku Paa ierval waku i- < i ( i=... ), proses saar eviasi mejai : σ i = i i i i ( ( ) )...8 i Da proses ilai egah (mea) ikalkulasi secara rekursif. Meoe muliple iegraio paa proses sep-respose juga ikalkulasi secara rekursif ari = a iheika paa saa = - keika saar eviasi mejai σ -.σ aau keika σ - σ max / 40, imaa : σ = max...9 max σ k k =...

17 Peguaa (gai) sea-sae ari proses ikalkulasi paa saa = alam cara beriku : K PR =...0 ΔU

18 Gambar. Flowchar ope-loop Flowchar iaas merupaka flowchar proses ope-loop uuk meapaka aerah iegrasi sehigga apa iguaka alam proses close-loop. Proses ersebu imulai ega iisialisasi imaa waku awal ( 0 = 0) a waku perama ( ) = T mai /4 kemuia imasukka persamaa fugsi alih moor ag iguaka sehigga ihasilka ilai eviasi ke- a mea ke- kemuia ampliuo imasuka, imaa ampliuo isii iasumsika berilai. Waku berikua aalah waku sebeluma iambahka ega. Paa saa i lebih besar sama ega T mai maka i =.5 * i- seagka jika i lebih kecil ari T mai maka i = i- + T/4, kemuia ari persamaa iaas iapaka ilai eviasi i a mai -i. Jika Y maii maii - lebih kecil ari 0.5 kali eviasi maka erjai proses iegrasi, jika iak maka proses aka erus berulag sampai ega iapakaa Y maii maii - lebih kecil ari 0.5 kali eviasi. Seelah proses iegrasi ilakuka ihasilka Y mai - imaa hasil ari Y mai iguaka uuk mecari ilai Kpr, ari hasil kpr ersebu apa ilakuka perhiuga uuk mecari luas aerah ari sampai 5. Ke-lima area ersebu ibuuhka uuk meghiug parameer koroler PID ag iak ikeahui. Tiga area ( sampai ) uuk meghiug koroler PI ag iak ikeahui. Paa saa ag bersamaa, aerah ke 5 ikalkulasi : I = K PR ( ). ΔU

19 ( ) ( ) U I K PR Δ + =... ( ) ( ) ( ) U I K PR Δ + = 6... ( ) ( ) ( ) ( ) U I K PR Δ + + = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) U I K PR Δ + + = Dimaa I ke I 5 ikalkulasi secara rekursif ega muliple iegraios paa proses sep-respo : ( ) ( ) = I...6 ( ) ( ) = I..7

20 ( ) ( ) = I..8 ( ) ( ) I =...9 ( ) = ) ( I..0 Dimaa proses sep-respo () iaproksimasi ega fugsi liear iaara ua sample : () ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) k k k T k k k s < + =.... Seelah iperoleh hasil proses gai sea-sae K PR a aerah ke 5, parameer-parameer PI a PID koroler iapaka ari rumus ibawah ii :

21 T 4 5 = K =.... ( K T ) PR T i =....4 T Uuk iperoleh algorima auo-uig ag lebih kua, proporioal gai ari PID koroler (K PID ) ibaasi empa kali ari proporioal gai koroler PI (K PI ) K PID 4K PI...5 Dimaa keua parameer PID koroler apa ikalkulasi ari persamaa ibawah ii : Jika K >...6 K PR maka T i a T apa icari ega persamaa ibawah ii :

22 K K T PR i + =...7 = PR K K T...8 seagka jika K PR K...9 maka = 0 T...0

23 Gambar. Perbaiga waku Tahap keempa : meujukka eksperime close-loop. Seelah ilakuka perhiuga erhaap aerah higga 5, parameer PI a PID koroler, algorima aka merubah proses kembali ke moe oomais. Paa moe maual, proses kalkulasi ilakuka saga cepa karea iguaka meoe rekursif paa iegrasi umerik. Seelah irubah ke moe oomais, ilai referesi sep-chage iguaka (uuk ilakuka esig), perama ega megguaka koroler PI ari < +, a megguaka koroler PID ari + < +.

24 Gambar. Flowchar close-loop ari + < < + Paa proses close-loop erapa ua proses pegujia aiu pegujia megguaka kosaa PI a kosaa PID imaa selag waku a ari + < < +. Proses pegujia perama ilakuka ega memasukka fugsi alih moor kemuia jika kurag sama ega + maka proses pegujia megguaka kosaa PI selesai seagka megguaka kosaa PID maka proses aka selesai jika kurag sama ega +.