BAB 5 Pengujian Sistem Kontrol dan Analisis 5.1. Aplikasi Display Controller Pengujian sistem kontrol dilakukan dengan menggunakan aplikasi program Visual C# untuk menampilkan grafik, dan mengambil data respon temperaturnya. Gambar 5.1 Aplikasi Display Controller 39
4 Data temperatur yang dikirim dari mikrokontroler melalui komunikasi serial RS232 akan langsung ditampilkan pada tabel Temperature Response dan diplot pada kurva Temperature response pada aplikasi DisplayController. Setelah data temperatur selesai diambil, data ini bisa disimpan dalam file dengan ekstensi.xls (Ms. Excel) dengan mengklik file Save. 5.2. Pengujian Sistem Kontrol 5.2.1. Kalibrasi Penguat Sensor Kalibrasi penguat sensor dilakukan dengan memberikan tegangan dari V sampai 1V dengan kelipatan mv pada input penguat sensor dari kalibrator. Output dari penguat masuk ke pin AN1 pada mikrokontroler PIC18F452, kemudian output ini dikonversi ke bentuk digital dengan menggunakan ADC internal, hasilnya kemudian dikirimkan ke PC melalui aplikasi Hyperterminal seperti ditunjukkan pada Gambar 5.2 Calibrator Sensor Amplifier ADC (Microcontroller) PC Gambar 5.2 Proses Kalibrasi Penguat Sensor Gambar 5.3 menunjukkan grafik fungsi tegangan input dari penguat sensor (dalam satuan mv) terhadap tegangan output (digital) dari penguat senssor. Dari grafik tersebut diperoleh persamaan y =,998x,2578, dimana y menunujukkan tegangan input penguat sensor dan x menunjukkan bentuk digital dari output penguat sesnsor. Dengan membandingkan karakteristik dari LM35
41 yaitu sebesar mv/ C atau 1 C/mV, maka y dapat merepresentasikan nilai dari temperatur yang terukur. Voltage Input (mv) 9 8 7 6 5 4 2 Sensor Amplifier Calibration y =.998x -.2578 2 4 6 8 Digital Output Gambar 5.3 Grafik kalibrasi temperatur Persamaan yang diperoleh dari grafik kalibrasi temperatur dimasukkan pada program mikrokontroler dan PC untuk menampilkan nilai temperatur yang sedang terukur.
42 5.2.2. Respon Loop Terbuka Temperature (C) 9 8 7 6 5 4 2 Open Loop Response 2 4 6 8 time (s) Gambar 5.4 Respon loop terbuka Respon loop terbuka diperoleh dengan memberikan daya penuh (PWM %) pada pemanas plant kemudian data temperatur diambil setiap 1 detik sekali. Pada Gambar 5.4 terlihat bahwa grafik mengalami patahan pada waktu ke 226 detik, kenaikan suhu menjadi konstan pada nilai 84,5 C (tidak ada kenaikan/saturasi). Hal ini disebabkan tegangan saturasi dari output op-amp yang digunakan yaitu sebesar 4,22V 8) (dalam hal ini digunakan VCC untuk op amp sebesar 5V). 5.2.3. Respon Loop Tertutup Eksperimen untuk pengujian respon loop tertutup dilakukan melalui tiga tahap yaitu penggunakaan KP yang bervariasi dengan parameter lain dibuat konstan, dari tahap ini dicari nilai KP yang menunjukan respon paling baik. Nilai
43 KP yang paling baik dipakai untuk tahap selanjutnya yaitu penggunaan KI yang bervariasi dengan KP dan KD dibuat konstan. Setelah KI didapat (respon temperatur yang paling baik), tahap selanjutnya eksperimen dengan KD yang bervariasi dengan KP dan KI yang telah diperoleh. Dari tahap akhir ini diperoleh nilai KD yang mengakibatkan respon temperatur yang paling stabil. Dari ketiga tahap ini kemudian diperoleh parameter-parameter kontroler PID digital yang sesuai dengan plant yang digunakan. Tahap pertama dilakukan dengan menggunakan KP yang bervariasi dan parameter lain yang dibuat konstan. Hasil dari eksperimen tahap ini ditunjukan pada Gambar 5.5. 7 Temperature Response Temperature (C) 6 5 4 2 SP KP = KP = 5 KP = KP = 5 KP = 7 2 4 5 Gambar 5.5 Respon temperatur dengan SP=6 C, KI =,1, KD =, dan KP yang bervariasi
44 Gambar 5.5 memberikan respon temperatur dengan SP = 6 C, KI =,1, KD =, dan KP yang bervariasi, respon temperatur paling baik dicapai pada KP = 5. Besarnya nilai KP berpengaruh pada kecepatan sistem mencapai SP yang diharapkan. Gambar 5.6 memperlihatkan respon temperatur dari SP = 6 C, KP =, KI=,1, KD =. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa respon temperatur bergerak sangat lambat menuju SP. 7 Temperature Response Temperature (C) 6 5 4 2 T (t) SP 2 4 5 Gambar 5.6 Respon temperatur dengan SP = 6 C, KP =, KI =,1, KD = Tahap selanjutnya dilakukan dengan menggunakan SP = 6, KP = 5, KD =, dan KI yang bervariasi. Respon temperatur dengan SP = 6, KP=5, KD =, dan KI yang bervariasi terlihat pada Gambar 5.7. Respon temperatur yang paling baik dari plant terjadi pada KP = 5, KI =,1 dan KD =.
45 Temperature Response Temperature (C) 7 6 5 4 2 SP KI =.1 KI =.5 KI =.1 KI =.5 2 4 5 Gambar 5.7 Respon temperatur dengan SP = 6 C, KP = 5, KD =, dan KI yang bervariasi Experimen selanjutnya dilakukan dengan menggunakan SP = 6, KP = 5, KI =.1, dan KD yang bervariasi. Respon temperatur dengan menggunakan SP = 6, KP = 5, KI =.1, dan KD yang bervariasi terlihat pada Gambar 5.8. Respon temperatur dari plant terjadi pada saat SP = 6, KP = 5, KI =,1, dan KD =.
46 Temperature (C) 7 6 5 4 2 Temperature Response SP KD = KD = 5 KD = KD = 5 2 4 5 Gambar 5.8 Respon temperatur dengan menggnakan SP = 6, KP = 5, KI =,1, dan KD yang bervariasi 7 6 Temperature Response Temperature (C) 5 4 2 T (t) SP 2 4 5 (a)
47 Temperature Error Response Temperature Error (C) 35 25 2 15 5-5 2 4 5 (b) Gambar 5.9 Respon temperatur (a) dan respon error temperature (b) dengan menggunakan SP = 6, KP = 5, KI =,1, dan KD = Dari grafik error pada Gambar 5.9 terlihat bahwa dengan menggunakan kontroler PID digital dengan KP = 5, KI =,1, KD = untuk suhu 6 C diperoleh nilai rise time (tr) sebesar 2 detik. Nilai persentasi overshoot maximum diperoleh dengan menggunakan Persamaan 5.1, sedangakan nilai persentasi error steady state diperoleh dengan menggunakan Persamaan 5.2 5) ( p ) c( ) ct Maximum percent overshoot = x% ( 5.1) c( ) 6,32 C 6 C = % x 6 C =,53%
48 amplitudo osilasi error pada saat steady state error steady state = x% 5.2 Setting Point ( ) 6,22 6 = x % 6 =,37% Nilai maximum percent overshoot dari sistem yang dibuat sama dengan nilai error steady state yaitu sebesar,37%. Nilai error steady state masih lebih kecil dari persentasi error absolute yang masih ditoleransi yaitu bernilai 5% atau 2% 5) sehingga sistem ini bisa dikatakan stabil.