SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY PADA KESETIMBANGAN PENDULUM TERBALIK BERBASIS MIKROKONTROLER

Transkripsi

1 SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY PADA KESETIMBANGAN PENDULUM TERBALIK BERBASIS MIKROKONTROLER Oleh Ranjit Hendriyanto NIM : Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknik Elektro FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Januari 2014

2 ffi PERPUSTAKAAN IIN IvERSITAS UN I VERSiTAS KF.ISTEli 5A'1'1lr\ IVACAl!A jl. Iliponesarri!f -'60 S,rla6*a 50? I i ]ar,:'i'eegah. hrdoln:rir Ieip. tj29ii'- 3?.1?.1)., Yw';. tt)-98,.tzl4'3"1 Erraii: iilrarr(ir,lcln.i:l:.r.edu q Li-tp: r',,'liir:u-'..u-k.r,.*:du PERNYATAAN TIDAK PTAGIAT Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama RANJIT HENDRIYANTO NIM (O,student.uksw.edu Fakultas TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER Program Studi : TEKNIK ELEKTRO Judul tugas akhir SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY PADA KESETIMBANGAN PENDULUM TERBALIK BERBASIS MIKROKONTROLER Pembimbing 1. Gunawan Dewantoro, M. Sc.Eag 2. Ir. F. Dalu Setiaji, M.T Dengan ini menyatakan bahwa: L. Hasil karya yang saya serahkan ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan baik di Universitas Kristen Satya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya. 2. Hasil karya saya ini bukan saduran/terjemahan melainkan msrupakan gagasan, rumusan, dan hasil pelaksanaan penelitian/implementasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan pembimbing akademik dan narasumber penelitian. 3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi terakhir setelah drujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh pembimbing. ' 4. Dalan karya saya ini tidak terdapat karya atau pendapat ymg telah ditulis atau dipublikasikan orang lain, kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan menyebutkan nama pengararg dan dicanfumkan dalam daftar pustaka. Pemyataan ini saya buat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti ada penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yutg telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yar,g sesuai dengan ketentuan yang berlaku di Universitas Kristen Satya Wacana. Rarcjit Hendriyanto F-LtB-080

3

4 - Sistem Kendali Logika Furzry Pada Kesetimbangan Pendulum Terbalik Berbasis Mikrokontroler Oleh: Ranjit Hendriyanto NIM : 6120A5066 Skripsi ini telah diterima dan disahkan Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai Sarjana Teknik Elektro Dalam Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Disahkan oleh : Pembimbing I Pembimbing II Ir. F. Dalu Setiaji. M.T ranggar.1.1,.t.&. rut

5 INTISARI Secara umum suatu pendulum bergerak kembali ke posisi kesetimbangannya. Pendulum terbalik adalah sistem pendulum yang titik beratnya berada di atas titik tumpunya sehingga kesetimbangan yang dapat dicapai merupakan kesetimbangan labil. Pada proyek akhir ini pendulum terbalik dibuat di atas kereta beroda. Kontrol gerak maju dan mundur kereta berdasarkan derajat kemiringan pendulum. Metode kontrol yang baik diperlukan agar pendulum mencapai posisi seimbang saat bergerak maju dan mundur dengan kecepatan yang berbeda-beda. Dalam proyek ini digunakan metode Logika Fuzzy sebagai kontrol penggerak kereta ini. Masukan sistem pada kereta ini adalah kemiringan pendulum yang diperoleh dari sensor accelerometer. Output dari sistem ini adalah nilai PWM untuk menggerakkan motor. Kontroler proyek ini digunakan mikrokontroler sebagai pengendali sistem. Kata kunci : pendulum terbalik, logika fuzzy, mikrokontroler ii

6 ABSTRACT In general, a pendulum move back to the balance position. Inverted pendulum is a dynamic and non-linear plant. In the final project, inverted pendulum is made on the wheeled cart. Forward and reverse motion control based on tilt degree of the pendulum. Good control method is needed to achieve balance position of the pendulum when forward and reverse motion. The final project designed by Fuzzy Logic method as driving control the cart. Input system of the cart is tilt degree of the pendulum from accelerometer. Pulse Width Modulation as the output system to move forwad and reverse. Micocontroller as the control system. Keywords : inverted pendulum, fuzzy logic, microcontroller iii

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat karunia-nya penulis dapat menyelesaikan tugas skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih banyak kekurangan. Hambatan yang datang tidak dapat diatasi tanpa dorongan dan bantuan dari berbagai pihak, yaitu : 1. Orang tua saya dan adik saya yang selalu memberikan dukungan melalui doa doa dan kebutuhan lainnya. 2. Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng selaku pembimbing I yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing dalam pembuatan tugas skripsi. 3. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing dalam pembuatan tugas skripsi. 4. Bapak Dr. Iwan Setiawan selaku Dekan Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer. 5. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika. 6. Seluruh dosen Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang telah memberikan ilmu ilmu selama perkuliahan. 7. Seluruh pengurus laboratorium yang telah membantu dalam pelaksaan praktikum semasa perkuliahan. 8. Teman teman saya Bonus, Angling, Dion, Candra, Danus, Samudra, Heru, Ary, Aryo yang memberikan dukungan sampai selesainya skripsi ini. 9. Teman teman lainnya yang tidak mungkin saya sebutkan satu persatu yang telah menemani dan mendukung selama masa perkuliahan. 10. Semua pihak lain yang telah mendukung dalam penulisan skripsi ini Salatiga, Januari 2014 Penulis iv

8 DAFTAR ISI HALAMAN INTISARI i ABSTRACT ii KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI iv DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR TABEL ix BAB I. PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Batasan Masalah Sistematika Penulisan BAB II. DASAR TEORI Inverted Pendulum Kestabilan Sistem Sensor Accelerometer Sensor Accelerometer ADXL Logika Fuzzy Himpunan Fuzzy Fungsi Keanggotaan Operator Dasar Himpunan Fuzzy v

9 Fungsi Implikasi Sistem Fuzzy Fuzzifikasi Sistem Inferensi Deffuzifikasi Mikrokontroler ATMEGA Konfigurasi Pin ATMEGA Motor DC BAB III. PERANCANGAN Cara Kerja Alat Perancangan Perangkat Keras Kereta Beroda Motor Tangkai Bandul Terbalik Modul Sensor Accelerometer Modul Mikrokontroler Modul Motor Perakitan Perancangan Perangkat Lunak Fuzzifikasi Rules Inferensi Tsukamoto Deffuzifikasi vi

10 BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Sensor Accelerometer Pengujian Mikrokontroler dengan Penggerak Motor DC Pengujian Sistem Analisa BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

11 DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN 1.1 Inverted Pendulum Pendulum Terbalik Diagram Blok ADXL Konfigurasi Pin ADXL Diagram Blok Sistem Fuzzy Himpunan Fuzzy untuk variabel umur Representasi Linear Naik Representasi Linear Turun Kurva Segitiga Kurva Bentuk Bahu Fungsi Implikasi Min Fungsi Implikasi Dot Inferensi dengan Metode Tsukamoto Diagram Blok ATMEGA Konfigurasi Pin ATMEGA Motor DC Blok Diagram Alat Secara Keseluruhan Blok Diagram Kontroler PID Blok Diagram Kontroler Fuzzy Kereta Beroda Motor DC Bandul Logam viii

12 3.7. Kayu Potensiometer ADXL345 Schematic Sensor Accelerometer ADXL Untai Mikrokontroler Mikrokontroler Arduino Untai L293D dan Motor DC Driver Motor L293D Bandul Terbalik Sensor Accelerometer di Bandul Diagram Alir Sistem secara keseluruhan Membership Function Error Sudut Membership Function Delta Error Sudut Membership Function PWM Membership Function Error dan Delta Error α-predikat Pertama (α1) α-predikat Kedua (α2) α-predikat Ketiga (α3) α-predikat Keempat (α4) Kereta Pendulum Terbalik Keseluruhan Membership Function Error Membership Function Delta Error Membership Function Error Sudut Membership Function Delta Error Membership Function PWM ix

13 DAFTAR TABEL TABEL HALAMAN 2.1. Konfigurasi Pin ADXL Konfigurasi Pin ATMEGA Aturan IF-THEN Hasil Pengukuran Sudut Pengujian Penggerak Motor DC Rules x