BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN A. Metode Penelitian Metode yang digunakan oleh penyusun dalam melakukan penelitian skripsi ini antara lain: 1. Studi Pustaka, yaitu dengan cara mencari, menggali dan mengkaji teori-teori yang mendukung dalam melaksanakan pemecahan masalah yang sedang diteliti. Teori-teori tersebut diperoleh dari buku-buku referensi, hasil penelitian sebelumnya maupun jurnal ilmiah yang mendukung dalam penelitian ini. 2. Observasi, yaitu dengan cara mengumpulkan data-data yang diperoleh dari lapangan yang diperlukan untuk menunjang penelitian. Data-data ini diperoleh dari arsip perpustakaan Star Energy Geothermal Ltd (PLTP ). 3. Diskusi, yaitu dengan melakukan kegiatan bimbingan dengan dosen pembimbing, juga dengan pembimbing di lapangan dan orang lain yang dapat membantu dalam penyelesaian penelitian skripsi ini. B. Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan selama 2 bulan, dimulai pada Tanggal 1 September 2013 hingga 31 Oktober 2013 yang bertempat di Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd (PLTP ) yang beralamat di Perkebunan Kertamanah Desa Margamukti Kecamatan Pangalengan, Kabupaten Bandung PLTP Wayang Windu dipilih sebagai tempat dilaksanakannya penelitian ini dikarenakan peneliti telah menjalin hubungan baik dengan pihak pembangkit, peneliti pernah melakukan kegiatan praktek kerja industri dan memfokuskan pada pengkajian Automatic Voltage

2 31 Regulator (AVR) sehingga peneliti merasa tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul analisis penerapan kontroler PID pada AVR untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP. C. Data Penelitian Dalam melakukan penelitian analisis penerapan kontroler PID pada AVR untuk menjaga kestabilan tegangan di PLTP ini, penulis menggunakan data parameter generator unit 2 yang ada di PLTP. Data parameter generator PLTP merupakan data yang digunakan dalam proses menstabilkan tegangan oleh Automatic Voltage Regulator (AVR) yang ada di PLTP. Tabel 3.1. Data Parameter Generator pada PLTP Parameter Nilai T R sekon K A T A T B T C K F T F V RMAX V RMIN T E 0.0 sekon 0.37 sekon 0.28 sekon 0.08 sekon 1.5 sekon 6.46 pu pu 1.37 sekon K E 1.0 S E 0.026

3 32 K D 0.40 K EC 0.14 Ve 24 Volt Efd 13.1Ampere

4 33 D. Desain Penelitian Desain penelitian merupakan langkah kerja yang dibuat oleh peneliti untuk melaksanakan penelitian sehingga penelitian dapat dilaksanakan dengan baik dan sistematik. 1. Tahap Persiapan Tahap persiapan merupakan tahapan awal yang dilakukan oleh peneliti guna merencanakan, memperkirakan dan membuat penjadwalan tentang apa saja yang harus dipersiapkan. Tahap awal yang dilakukan oleh peneliti adalah dengan menentukan tempat untuk melaksanakan penelitian dan menentukan kajian apa yang akan menjadi fokus permasalahan dalam penelitian. Selanjutnya peneliti mengajukan rancangan penelitian dalam bentuk proposal penelitian, dalam hal ini peneliti mengajukan penelitian tentang analisa penerapan kontroler PID pada AVR untuk menjaga kestabilan tegangan di PLTP. Jadi penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kesuksesan dari sistem kerja Automatic Voltage Regulator (AVR) yang digunakan dan mengetahui tingkat error steady state, rise time, overshoot dan settling time yang terjadi pada saat sebelum menggunakan kontroler Proportional, Integral dan Derivative (PID), untuk mempelajari dan mengetahui penerapan kontroler Proportional, Integral dan Derivative (PID) pada Automatic Voltage Regulator (AVR) di Star Energy Geothermal Limited (PLTP ), serta untuk mempelajari cara menstabilkan sistem dengan menggunakan Kriteria Kestabilan Routh. Dalam tahap ini, peneliti juga mempersiapkan segala sesuatu yang dibutuhkan dalam perizinan untuk melakukan penelitian di PLTP.

5 34 2. Tahap Pelaksanaan Tahap pelaksanaan merupakan tahapan dimana peneliti memulai untuk melakukan penelitian, yaitu dengan melakukan studi pustaka, studi dokumentasi dan observasi untuk pengumpulan data yang dilakukan di PLTP. 3. Tahap Penyelesaian dan Pelaporan Tahap penyelesaian merupakan tahapan akhir dalam melakukan penelitian dimana peneliti memulai untuk mengolah data yang telah diperoleh melalui studi pustaka dan observasi, selanjutnya peneliti menyusun hasil pengolahan data secara sistematik dan membuat kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan. E. Langkah-Langkah Penelitian Dalam suatu penelitian, perlu diperhatikan langkah-langkah pengerjaannya secara sistematik sehingga dapat memberikan arahan dalam proses pengerjaan serta dapat memudahkan dalam proses pemahaman dari tujuan yang ingin dicapai dari proses penelitian. Berikut merupakan langkah-langkah penelitian yang tersedia dalam diagram alir (flowchart).

6 35 MULAI PENGUMPULAN DATA PARAMETER GENERATOR PLTP WAYANG WINDU PENGOLAHAN DATA SECARA MANUAL PENGUJIAN STABILITAS SISTEM DENGAN KRITERIA KESTABILAN ROUTH-HURWITZ SIMULASI BLOK DIAGRAM AVR PLTP WAYANG WINDU DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB ver. R2012a LAKUKAN ANALISIS DATA HASIL SIMULASI PADA MATLAB PENYUSUNAN HASIL ANALISIS DATA PADA SKRIPSI SELESAI Gambar 3.1. Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian Skripsi Berdasarkan gambar 3.1, proses penelitian skripsi yang dilakukan penulis dimulai dengan mengumpulkan data yang akan digunakan pada proses perhitungan manual maupun untuk keperluan simulasi pada MATLAB, selanjutnya penulis

7 36 melakukan pengolahan data secara manual, hasil pengolahan data secara manual selanjutnya digunakan untuk keperluan uji stabilitas sistem. Setelah uji stabilitas dilakukan, penulis melakukan simulasi dengan menggunakan MATLAB untuk mendapatkan hasil yang selanjutnya akan di analisis dan di susun pada skripsi ini. MULAI PENYEDERHANAAN BLOK DIAGRAM LAKUKAN UJI STABILITAS DENGAN KRITERIA KESTABILAN ROUTH-HURWITZ SISTEM STABIL? TIDAK YA SIMULASI HASIL PENGOLAHAN DATA SECARA MANUAL DENGAN MATLAB ver. R2012a LAKUKAN ANALISIS DARI HASIL SIMULASI PADA MATLAB PENYUSUNAN HASIL ANALISIS PADA SKRIPSI SELESAI Gambar 3.2. Diagram Alir (Flow Chart) Analisis Penerapan kontroler PID

8 37 Berdasarkan gambar 3.2. analisis penerapan kontroler PID dimulai dengan melakukan penyederhanaan blok diagram. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan transfer function dari blok diagram AVR yang selanjutnya akan digunakan untuk dilakukan uji stabilitas dengan menggunakan kriteria kestabilan Routh-Hurwitz. Data yang diperoleh dari uji stabilitas yaitu berupa range yang akan digunakan untuk mengubah nilai konstanta amplifier dalam proses simulasi dengan menggunakan bantuan software MATLAB. Setelah melakukan simulasi, penulis melakukan analisis untuk mendapatkan nilai overshoot, error steady state, rise time dan rise time, setelah diperoleh nilai-nilai tersebut akan dapat diketahui nilai konstanta amplifier maksimum yang dapat digunakan untuk membuat sistem dalam keadaan stabil maksimum. 1. Perhitungan Manual Pada tahap ini, perhitungan manual merupakan elemen penting karena akan digunakan sebagai input dari tahap selanjutnya yaitu tahap simulasi dengan menggunakan MATLAB. Perhitungan manual ini bertujuan untuk melakukan analisis kestabilan dari sistem yang digunakan, adapun persamaan rumus yang digunakan dalam perhitungan adalah sebagai berikut: a. Penyederhanaan Fungsi Alih Loop Tertutup: Gambar 3.3. Penyederhanaan Blok Diagram Loop Tertutup

9 38 Fungsi alih loop tertutup: C (s) R (s) = G (s) 1 + G (s) H (s) Hasil perhitungan manual dari penyederhanaan blok diagram PLTP Wayang Windu tersedia sebagai lampiran. b. Penggunaan Kriteria Kestabilan Routh untuk Menentukan Stabilitas Tegangan: a 0 s n + a 1 s n a n 1 s + a n = 0...(2-2) Dimana koefisien-koefisien tersebut adalah besaran nyata. Jika semua koefisien berharga positif, susunlah koefisien polinomial tersebut dalam baris dan kolom sesuai dengan pola berikut: S n a 0 a 2 a 4 a 6... S n 1 a 1 a 2 a 3 a 4... S n 2 b 1 b 2 b 3 b 4... S n 3 c 1 c 2 c 3 c 4... S n 4 d 1 d 2 d 3 d S 2 e 1 e 2 S 1 f 1

10 39 S 0 g 1 Koefisien-koefisien b 1, b 2, b 3 dan seterusnya, dihitung sebagai berikut: b 1 = a 1a 2 a 0 a 3 a 1 b 2 = a 1a 4 a 0 a 5 a 1 b 3 = a 1a 6 a 0 a 7 a 1 Perhitungan koefisien semua harga b yang diperoleh kemudian, sama dengan nol. Pola yang sama dari perkalian silang koefisien-koefisien dua baris di atasnya digunakan dalam menghitung koefisien-koefisien c, d, e dan seterusnya menjadi: dan c 1 = b 1a 3 a 1 b 2 b 1 c 2 = b 1a 5 a 1 b 4 b 1 c 3 = b 1a 7 a 1 b 4 b 1... d 1 = c 1b 2 b 1 c 2 c 1 d 2 = c 1b 3 b 1 c 3 c 1... Hasil perhitungan manual pengujian kestabilan dengan kriteria kestabilan Routh- Hurwitz tersedia sebagai lampiran. 2. Simulasi dengan Menggunakan MATLAB

11 40 Pada tahap ini hasil perhitungan manual yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya dimasukkan pada pemodelan berbentuk blok diagram yang dibuat pada MATLAB. Adapun proses pembuatan simulasi ini dilakukan dengan membuat 2 percobaan yang digunakan sebagai perbandingan, yaitu blok diagram tanpa menggunakan kontroler PID dan blok diagram dengan menggunakan kontroler PID, pada simulasi blok diagram dengan menggunakan kontroler PID, dimasukan beberapa parameter yang diperlukan guna menunjang jalannya simulasi antara lain parameter Kp, Ki, dan Kd yang diperoleh dari hasil tunning parameter PID.

12 41 Adapun diagram alir dari simulasi dengan menggunakan MATLAB ini adalah sebagai berikut: MULAI BUKA PROGRAM MATLAB R2012a JALANKAN SIMULINK BUAT BLOK DIAGRAM PENELITIAN PERIKSA DAN MASUKAN PARAMETER DARI KOMPONEN LAKUKAN TUNNING PARAMETER PID RUN START SIMULATION BERHASIL TIDAK YA SELESAI Gambar 3.4. Diagram Alir (Flow Chart) Simulasi dengan Menggunakan MATLAB Berdasarkan gambar diatas, proses simulasi dengan menggunakan MATLAB dimulai dengan membuka program matlab, kemudian peneliti menjalankan program

13 42 SIMULINK yang merupakan bagian dari program MATLAB yang memungkinkan peneliti melakukan simulasi dengan membuat blok diagram AVR PLTP Wayang Windu pada program tersebut. Setelah peneliti membuat blok diagram pada SIMULINK, tahap selanjutnya yaitu memasukan parameter dari blok diagram PLTP pada blok diagram simulasi yang telah dibuat pada SIMULINK. Selanjutnya peneliti melakukan tunning secara otomatis untuk mendapatkan nilai parameter P,I dan D yang sesuai dengan blok diagram yang telah dibuat.setelah parameter diperoleh, peneliti menjalankan simulasi. Ada 2 kemungkinan yang terjadi dalam simulasi, kemungkinan yang pertama yaitu simulasi langsung berjalan dengan baik sedangkan kemungkinan kedua adalah simulasi mengalami kesalahan, dalam hal ini apabila simulasi mengalami kesalahan, maka peneliti harus melakukan pemeriksaan ulang terhadap parameter-parameter yang diperlukan untuk keperluan simulasi.