PEMODELAN DAN PENGATURAN ADAPTIF UNTUK SISTEM HIDROLIK TAK-LINIER i. JUDUL TUGAS AKHIR. Disusun Oleh : M.MULYADI JAYANEGARA NIM.

Transkripsi

1 PEMODELAN DAN PENGATURAN ADAPTIF UNTUK SISTEM HIDROLIK TAK-LINIER i. JUDUL TUGAS AKHIR Disusun Oleh : M.MULYADI JAYANEGARA NIM JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016

2 LEMBAR PENGESAHAN ii. LEMBAR PENGESAHAN PEMODELAN DAN PENGATURAN ADAPTIF UNTUK SISTEM HIDROLIK TAK-LINIER Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: M.MULYADI JAYANEGARA Tanggal Ujian : 26 Juli 2016 Tanggal Wisuda : 27 Agustus 2016 Disetujui Oleh : 1. Dr. Zulfatman, S.T, M.Eng. (Pembimbing 1) NIDN: Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. (Pembimbing II) NIDN: Ir. Diding Suhardi, M.T. (Penguji I) NIDN: Amrul Faruq, S.T., M.Eng. (Penguji II) NIDN: Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. NIDN: ii

3 iii. KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR Puji dan syukur senantiasa kita panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat, kekuatan, taufik serta hidayah-nya. Shalawat serta salam semoga tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga sahabat dan para pengikut setianya, Amin. Atas kehendak Allah sajalah, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul : PEMODELAN DAN PENGATURAN ADAPTIF UNTUK SISTEM HIDROLIK TAK-LINIER Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap agar proyek akhir ini dapat menambah kepustakaan dan dapat memberikan manfaat bagi semuanya. Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja. Malang, 22 Juli 2016 Penulis vii

4 iv. DAFTAR ISI DAFTAR ISI i. JUDUL... 1 ii. LEMBAR PERSETUJUAN... ii iii. LEMBAR PENGESAHAN... iii iv. LEMBAR PERNYATAAN... iv v. ABSTRAK... v vi. KATA PENGANTAR... vii vii. LEMBAR PERSEMBAHAN... viii viii. DAFTAR ISI... ix ix. DAFTAR GAMBAR... xii x. DAFTAR TABEL... xiv 1 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Sistematika Penulisan BAB II TINJAUAN PUSTAKA Sistem Elektro-Hidrolik Elektro-Hidrolik Pemodelan Matematis Elektro-Hidrolik Identifikasi Sistem Pengambilan Data Penelitian Pemilihan Struktur Pemodelan Estimasi Model Validasi Model Proportional Integral Derivative (PID) Adaptif Sliding Mode Control (ASMC) Sliding Mode Control (SMC) viii

5 Model Dinamis Dari Sistem Elektro-Hidrolik Dengan Parameter yang Tidak Diketahui Menentukan Tracking Error Menentukan Sliding Surface Reaching Law Menentukan Control Law SMC Adaptif Switching Gain Stability gain SMC Persamaan Adaptif Switching Gain Fuzzy Logic Controller Point to Point Trajectory Tanggapan-tanggapan Sistem Respon Waktu (Time Respons) Sum of Squared Tracking Errors (SSTE) BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Pemodelan Sistem Elektro-Hidrolik Pengambilan Data Penelitian Pemilihan Struktur Pemodelan Estimasi dan Validasi Model Dinamis Sistem Elektro-Hidrolik Konversi Kedalam Bentuk Transfer Function Kontinyu Konversi Kedalam Bentuk State Space Perancangan Pengaturan Proportional Integral Derivative (PID) Perancangan Pengaturan Adaptif Sliding Mode Control (ASMC) Perancangan Pengaturan SMC Menentukan Tracking Error Menentukan Sliding Surface Reaching Law Menentukan Control Law SMC Perancangan Adaptif Switching Gain Perancangan Pengaturan Fuzzy ix

6 4 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Model Hidrolik Menggunakan Loop Terbuka dan Tertutup Tujuan Blok Diagram Hasil dan Analisis Pengujian pengendali Proportional Integral Derivative (PID) dan pengendali Sliding Mode Control (SMC) Tujuan Blok Diagram Hasil dan Analisis Pengujian pengendali Sliding Mode Control (SMC) dan pengendali SMC Adaptif Sliding Mode Control (ASMC) Tujuan Blok Diagram Hasil dan Analisis BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran xi. DAFTAR PUSTAKA xii. LAMPIRAN x

7 DAFTAR GAMBAR v. DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Elektro hidrolik... 5 Gambar 2.2 Identifikasi Sistem... 8 Gambar 2.3 Flowchart Identifikasi Sistem... 8 Gambar 2.4 Blok diagram pengaturan PID Gambar 2.5 PID Tuning Gambar 2.6 Blok diagram SMC Gambar 2.7 Blok diagram SMC Gambar 2.8 Diagram fasa trayektori status Gambar 2.9 Struktur dari fuzzy logic controller Gambar 2.10 Proses implikasi Gambar 2.11 Proses agregasi Gambar 2.12 Proses defuzzifikasi Gambar 2.13 Sinyal Pont to Point Trajectory Gambar 3.1 Data input output Gambar 3.2 Pemilihan struktur pemodelan Gambar 3.3 Kurva validasi Gambar 3.4 Pole-Zero plot Gambar 3.5 Respon transien dari pemodelan hidrolik Gambar 3.6 Blok simulink loop tertutup Gambar 3.7 Blok simulink loop tertutup state space Gambar 3.8 Blok simulink PID dengan gangguan pada model state space Gambar 3.9 Blok pengaturan AFSMC pada sistim hidrolik Gambar 3.10 Diagram alur perancangan SMC Gambar 3.11 Blok pengaturan SMC pada sistim hidrolik Gambar 3.12 Blok simulink pengaturan SMC Gambar 3.13 Blok simulink pengaturan AFSMC Gambar 3.14 Struktur keanggotaan fuzzy Gambar 3.15 Struktur keanggotaan input fuzzy error Gambar 3.16 Struktur keanggotaan input fuzzy error Gambar 3.17 Struktur keanggotaan output fuzzy lambda xi

8 Gambar 3.18 Struktur keanggotaan output fuzzy lambda Gambar 3.19 Struktur surface dari fuzzy Gambar 4.1 Blok diagram simulink loop terbuka Gambar 4.2 Blok diagram simulink transfer function loop tertutup Gambar 4.3 Blok diagram simulink state space loop tertutup Gambar 4.4 Grafik respon transien loop terbuka Gambar 4.5 Grafik respon transien transfer function loop tertutup Gambar 4.6 Grafik respon transien state-space loop tertutup Gambar 4.7 Blok diagram simulink pengaturan PID dan SMC Gambar 4.8 Grafik respon transien pengaturan PID dan SMC tanpa gangguan.. 44 Gambar 4.9 Grafik tracking error pengaturan PID dan SMC tanpa gangguan Gambar 4.10 Grafik output pengaturan PID dan SMC tanpa gangguan Gambar 4.11 Grafik respon transien PID dan SMC dengan gangguan Gambar 4.12 Grafik tracking error PID dan SMC dengan gangguan Gambar 4.13 Grafik output PID dan SMC dengan gangguan Gambar 4.14 Grafik trajectory pengaturan PID dan SMC dengan gangguan Gambar 4.15 Grafik tracking error trajectory PID dan SMC dengan gangguan.. 48 Gambar 4.16 Grafik output trajectory PID dan SMC dengan gangguan Gambar 4.17 Blok diagram simulink pengaturan ASMC Gambar 4.18 Grafik perbandingan respon transien PID,SMC & ASMC Gambar 4.19 Grafik respon transien pengaturan PID, SMC & ASMC Gambar 4.20 Grafik tracking error pengaturan PID, SMC & ASMC Gambar 4.21 Grafik output pengaturan PID, SMC & ASMC Gambar 4.22 Grafik trajectory pengaturan PID dan ASMC dengan gangguan Gambar 4.23 Grafik tracking error PID dan ASMC dengan gangguan Gambar 4.24 Grafik Output Pengaturan PID dan ASMC dengan gangguan xii

9 DAFTAR TABEL vi. DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengaruh PID pada waktu naik,overshoot, waktu turun dan kesalahan keadaan tunak Tabel 2.2 Klasifikasi respon sistem Tabel 3.1 Parameter PID Menggunakan metode tuning MATLAB Tabel 3.2 Parameter Adaptif Switching Gain Tabel 3.3 Rule fuzzy inference Tabel 4.1 Karakteristik respon transien loop tertutup Tabel 4.2 Karakteristik respon transien pengaturan PID & SMC Tabel 4.3 Karakteristik respon transien pengaturan PID, SMC & ASMC xiii

10 vii. DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA [1] Zulfatman, Rahmat. Application Of Self-Tuning Fuzzy PID Controller On Industrial Hydraulic Actuator Using Sistem Identification Approach, Int. Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, Vol. 2(2): , [2] L. Ljung. System Identification Toolbox: User Guide, Prentice-Hall Int., London, [3] Zulfatman, et al. Robust Position Tracking Control of an Electro-Hydraulic Actuator in the Presence of Friction and Internal Leakage, Arabian Journal for Science and Engineering 39 (4), , [4] Cerman O, Husek P. Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control for Electro- Hydraulic Servo Mechanism Expert Systems with Applications , 2012 [5] Andersson L, et al. A Manual for System Identification Lund University. [6] R Ghazali,et al. Adaptive Discrete Sliding Mode Control for a Non-minimum Phase Electro-Hydraulic Actuator System, The 8th International Conference on Robotic, Vision, Signal Processing & Power Applications, 2014 [7] Ruscio D.I.. System Theory State Space Analysis and Control Theory. Høgskolene i Telemark, Porsgrunn, [8] Indrawanto, T.X. Bo. Sliding Mode Control of a Single Rigid Hydraulically Actuated Manipulator. International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering IJMME-IJENS, [9] Zulfatman, et al. Sliding Mode Control with Switching-Gain Adaption Based- Distrubance Observer Applied to an Elecro-Hydraulic Actuator System Industrial Electronics and Applications (ICIEA), [10] Kusumadewi, Sri. Artificial Intelligence (Teknik dan Aplikasinya). Graha Ilmu. Yogyakarta.2003 [11] Rahmat, et al. Modeling and Controller Design of an Industrial Hydraulic Actuator System in The Presence of Friction and Internal Leakage International Journal of the Physical Sciences Vol. 6(14), pp , [12] Zulfatman, et al. Robust Precision Control for a Class of Electro-Hydraulic Actuator System Based on Distrubance Observer International Journal of Precision Engineering and Manufacturing,