Transformasi Laplace dalam Mekatronika

dokumen-dokumen yang mirip
MATEMATIKA IV. MODUL 9 Transformasi Laplace. Zuhair Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Jakarta 2007 年 12 月 16 日 ( 日 )

SISTEM KENDALI KECEPATAN MOTOR DC Oleh: Ahmad Riyad Firdaus Politeknik Batam

TRANSFORMASI LAPLACE. Asep Najmurrokhman Jurusan Teknik Elektro Universitas Jenderal Achmad Yani. 11 April 2011 EL2032 Sinyal dan Sistem 1

Transformasi Laplace. Slide: Tri Harsono PENS - ITS. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) - ITS

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA

BAB II TEGANGAN TINGGI IMPULS

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA

BAB VIII METODA TEMPAT KEDUDUKAN AKAR

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA. Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik yang putaran rotornya

MODEL MATEMATIK SISTEM FISIK

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA FASA. perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic

PENGUJIAN MOTOR INDUKSI DENGAN BESAR TAHANAN ROTOR YANG BERBEDA

DESAIN SISTEM KENDALI MELALUI TANGGAPAN FREKUENSI

FIsika KARAKTERISTIK GELOMBANG. K e l a s. Kurikulum A. Pengertian Gelombang

Analisa Kendali Radar Penjejak Pesawat Terbang dengan Metode Root Locus

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

MODUL 2 SISTEM KENDALI KECEPATAN

Analisis Rangkaian Listrik Jilid 2

BAB II IMPEDANSI SURJA MENARA DAN PEMBUMIAN

DESAIN SISTEM KENDALI MELALUI ROOT LOCUS

ANALISIS PENGARUH TEGANGAN INJEKSI TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

ANALISIS PENGONTROL TEGANGAN TIGA FASA TERKENDALI PENUH DENGAN BEBAN RESISTIF INDUKTIF MENGGUNAKAN PROGRAM PSpice

MATEMATIKA IV. MODUL 12 Diferensiasi dan Integrasi Transformasi Laplace

Fisika adalah ilmu yang mempelajari benda-benda di alam, gejala-gejala fisis, dan kejadian-kejadian yang berlaku di alam ini.

PERTEMUAN 3 PENYELESAIAN PERSOALAN PROGRAM LINIER

STEP RESPONS MOTOR DC BY USING COMPRESSION SIGNAL METHOD

ROOT LOCUS. 5.1 Pendahuluan. Bab V:

SISTEM KENDALI OTOMATIS. PID (Proportional-Integral-Derivative)

BAB III PARAMETER DAN TORSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA. beban nol motor induksi dapat disimulasikan dengan memaksimalkan tahanan

BAB II Dioda dan Rangkaian Dioda

Laporan Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali. Permodelan Sistem

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA. Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (AC) yang paling luas

BAB VI TRANSFORMASI LAPLACE

POTENSIOMETER. Metode potensiometer adalah suatu metode yang membandingkan dalam keadaan setimbang dari suatu rangkaian jembatan. Pengukuran tahanan

BAB II MOTOR INDUKSI SATU PHASA II.1. KONSTRUKSI MOTOR INDUKSI SATU PHASA

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB 3 PEMODELAN MATEMATIS DAN SISTEM PENGENDALI

BAB 6 DISAIN LUP TUNGGAL KONTROL BERUMPAN-BALIK

Analisis Tegangan dan Regangan

TOPIK: ENERGI DAN TRANSFER ENERGI

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI PID DENGAN BANTUAN METODE SIMULASI SOFTWARE MATLAB

FISIKA. Sesi INDUKSI ELEKTROMAGNETIK A. FLUKS MAGNETIK ( Ф )

BAB III NERACA ZAT DALAM SISTIM YANG MELIBATKAN REAKSI KIMIA

Motor Asinkron. Oleh: Sudaryatno Sudirham

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA. Motor-motor pada dasarnya digunakan sebagai sumber beban untuk

SIMULASI KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI TIGA FASA BERBASIS PROGRAM MATLAB

STUDI PERBANDINGAN BELITAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI TIGA FASA PADA SAAT PENGGUNAAN TAP CHANGER (Aplikasi pada PT.MORAWA ELEKTRIK TRANSBUANA)

SISTEM PENGENDALI ARUS START MOTOR INDUKSI PHASA TIGA DENGAN VARIASI BEBAN

Sudaryatno Sudirham. Analisis Keadaan Mantap Rangkaian Sistem Tenaga

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Karakteristik Sistem Orde Pertama

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Perancangan Sliding Mode Controller Untuk Sistem Pengaturan Level Dengan Metode Decoupling Pada Plant Coupled Tanks

KAJIAN TEORITIS DALAM MERANCANG TUDUNG PETROMAKS TEORETYCAL STUDY ON DESIGNING A PETROMAKS SHADE. Oleh: Gondo Puspito

DEFINISI DAN RUANG SOLUSI

Bab 5. Migrasi Pre-Stack Domain Kedalaman. (Pre-stack Depth Migration - PSDM) Adanya struktur geologi yang kompleks, dalam hal ini perubahan kecepatan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

PEMILIHAN OP-AMP PADA PERANCANGAN TAPIS LOLOS PITA ORDE-DUA DENGAN TOPOLOGI MFB (MULTIPLE FEEDBACK) F. Dalu Setiaji. Intisari

Yusak Tanoto, Felix Pasila Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Petra Surabaya 60236,

Analisis Hemat Energi Pada Inverter Sebagai Pengatur Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

BAB III PEMBAHASAN TEOREMA DAN LEMMA YANG DIBUTUHKAN DALAM KONSTRUKSI ARITMETIK GF(5m)

BAB XIV CAHAYA DAN PEMANTULANYA

BAB 2 LANDASAN TEORI. terjadi pada kendaraan akibat permukaan jalan yang tidak rata. Suspensi dapat

MODUL IV ESTIMASI/PENDUGAAN (3)

III. METODE PENELITIAN. Populasi dalam penelitian ini adalah semua siswa kelas XI IPA SMA YP Unila

BAB III METODE PENELITIAN

1. Pendahuluan. 2. Tinjauan Pustaka

PERILAKU HIDRAULIK FLAP GATE PADA ALIRAN BEBAS DAN ALIRAN TENGGELAM ABSTRAK

ALAT-ALAT OPTIK 1 ALAT ALAT OPTIK. Kegunaan dari peralatan optik adalah untuk memperoleh penglihatan lebih baik,

Penentuan Jalur Terpendek Distribusi Barang di Pulau Jawa

BAB I PENDAHULUAN. Dalam perkembangan jaman yang cepat seperti sekarang ini, perusahaan

Transformasi Laplace

PERANCANGAN MOTOR INDUKSI SATU FASA JENIS ROTOR SANGKAR (SQIRREL CAGE)

Cahaya tampak adalah bagian spektrum yang mempunyai panjang gelombang antara lebih kurang 400 nanometer (nm) dan 800 nm (dalam udara).

PENAKSIR VARIANSI POPULASI YANG EFISIEN PADA SAMPLING ACAK SEDERHANA MENGGUNAKAN KOEFISIEN REGRESI

SET 2 KINEMATIKA - DINAMIKA: GERAK LURUS & MELINGKAR. Gerak adalah perubahan kedudukan suatu benda terhadap titik acuannya.

X. ANTENA. Z 0 : Impedansi karakteristik saluran. Transformator. Gbr.X-1 : Rangkaian ekivalen dari suatu antena pancar.

Korelasi antara tortuositas maksimum dan porositas medium berpori dengan model material berbentuk kubus

BAB XV PEMBIASAN CAHAYA

PENTINGNYA MEDIA PEMBELAJARAN LABE (LANTAI BERHITUNG) PADA PELAJARAN MATEMATIKA SISWA SD KELAS III TERHADAP HASIL BELAJAR

Bola Nirgesekan: Analisis Hukum Kelestarian Pusa pada Peristiwa Tumbukan Dua Dimensi

PEMODELAN KINEMATIKA SISTEM PENGARAHAN MISIL DENGAN PERHITUNGAN GANGGUAN PADA LANDASAN. Moh. Imam Afandi*) ABSTRACT

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Matrik Alih

SIMULASI SISTEM PEGAS MASSA

Bahan Ajar Fisika Momentum, Impuls dan Tumbukan SMK Negeri 1 Rangkasbitung Iqro Nuriman, S.Si, M.Pd

DEFERENSIAL PARSIAL BAGIAN I

TOPIK: HUKUM GERAK NEWTON. Sebuah bola karet dijatuhkan ke atas lantai. Gaya apakah yang menyebabkan bola itu memantul?

BAB 5E UMPAN BALIK NEGATIF

BAB III METODE PENELITIAN

III TRANSFORMASI. = ; (ad bc). Jika

SIMULASI PERANCANGAN FASA TERTINGGAL SISTEM KENDALI DIGITAL

MENENTUKAN INDEKS KOMPOSIT MENGGUNAKAN METODE LAGRANGE UNTUK MENGUKUR TINGKAT INDUSTRIALISASI

FISIKA. Sesi GELOMBANG BUNYI A. CEPAT RAMBAT BUNYI

Xpedia Matematika. Soal - Barisan dan Deret Bilangan

BAB III METODE PENELITIAN

Aplikasi Jaringan Saraf Tiruan pada Shunt Active Power Filter Tiga Fasa

Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kendali PID Pada Proses Evaporasi Dengan Sirkulasi Paksa

Analisis Rangkaian Listrik Di Kawasan s

Perancangan Algoritma pada Kriptografi Block Cipher dengan Teknik Langkah Kuda Dalam Permainan Catur

Transkripsi:

Tranformai Laplace dalam Mekatronika Oleh: Purwadi Raharjo Apakah tranformai Laplace itu dan apa perlunya mempelajarinya? Acapkali pertanyaan ini muncul dari eorang pemula, apalagi begitu mendengar namanya yang berbau aing. Mirip eeorang yang baru mendengar nama rumu Pythagora, namanya aja ulit diucapkan apalagi iinya, begitu pikirnya. Padahal etelah dipelajari, tidak eulit dari yang dibayangkan. Metoda matematika temuan eorang ahli matematika dan atronomi Peranci bernama Pierre-Simon Laplace di tahun 1785 ini ebenarnya cukup penting, diantaranya dalam bidang teknik kendali, karena angat berguna untuk menyederhanakan perhitungan-perhitungan. ita emua pati telah mengetahui bahwa operai perkalian atau pembagian uatu peramaan matematik bia ederhana menjadi operai penjumlahan atau pengurangan, jika dikenakan fungi logaritma pada peramaan terebut. Mialkan untuk menghitung 10 5 x10 7, jika dikenakan operai logaritma, maka akan menjadi peramaan log(10 5 7 10 ) = 5 + 7. Rua kanan nampak lebih mudah dihitung dengan kalkulator karena hanya proe penjumlahan aja, bukan? Setelah melakukan proe penjumlahan ini, lalu kita bia tahu jawaban perkalian 10 5 x10 7, yaitu dengan melakukan proe kebalikan dari fungi logaritma tadi. Seperti di ata, dengan proe tranformai Laplace, kitapun bia menyederhanakan perhitungan uatu peramaan matematika yang mengandung operai turunan/diferenial atau integral menjadi peramaan yang berii perkalian atau pembagian biaa. Peramaan kalkulu yang rumit terebut bia diubah (ditranformaikan) menjadi peramaan aljabar biaa. Inilah alah atu letak keunggulan tranformai Laplace. Tranformai Laplace dari uatu fungi f(, yang dituli dengan notai L ( f( ), terdefiniikan ebagai berikut: F( dengan adalah bilangan komplek. T = t L( f( ) e f( = lim 0 T ε ε 0 e t f( Biaanya untuk beberapa fungi f(, udah ada orang yang pernah menghitung fungi

padanannya, ehingga kita tidak perlu uah-uah lagi untuk melakukan pengintegralan dari definii di ata. Fungi hail tranformai ini, yaitu F(, dinamakan fungi bayangan dari fungi aal f(. Di dalam teknik kendali/elektronika, eringkali varibel t dari fungi aal ini adalah variabel waktu (time-domain), dan dari fungi bayangan adalah frekueni (frequency-domain). Tabel di bawah ini adalah beberapa fungi bayangan dari fungi aal etelah proe tranformai Laplace yang dihitung dari definii di ata. Tabel 1. Fungi aal padanan fungi bayangannya Fungi aal, f( f (a 1 F a a, ( a > 0) e at f( F( a) ' f ( F( f(0) '' '' f ( F( f(0) f (0) ( ) f n n ( F( τ f ( 1 F( 0 t F( ' F ( Fungi bayangan, F( f(0) t n f( ( ) ( 1) F n ( ( f g)( F ( G( f (0)... f n 1 ' n ( n 1) (0) Gb. 1 Tranformai dari wilayah waktu ke wilayah frekueni dengan tranformai Laplace.

Model Sitem endali Motor DC dengan Tranformai Laplace Sekarang mari kita melihat atu contoh penerapan tranformai Laplace dalam mekatronika. Gb. Beberapa contoh motor DC etika tegangan litrik dialurkan pada uatu motor DC, maka pada prinipnya item yang terbentuk dapat digambarkan eperti Gb. 3 berikut. R L T e J T, B m e i DC motor Gb.3 Sitem rangkaian ekuivalen motor DC Jika dialiri aru litrik yang tinggi, akan emakin kuat tenaga putar motor DC terebut.

Sebaliknya, eperti dalam tape recorder, jika baterai udah lemah, maka uara kaet menjadi tidak karuan, karena motor di dalamnya udah tidak kuat lagi memutar pita kaet. Maka, bia dikatakan bahwa tori (torque/tenaga putar) yang dihailkan berbanding luru dengan bear aru litrik yang dialirkan pada motor. Pada mobil mainan yang memakai baterai mialnya, emakin bear torinya, emakin ulit lajunya dihentikan dengan tangan kita. Jika Te ialah tori, dan i adalah aru litrik, maka hubungannya menjadi eperti berikut: T e = m i (1) di mana ialah uatu kontanta tori. Selanjutnya, e dalam Gb. 3 di ata adalah tegangan balik (electromotive force) yang terjadi karena kumparan dalam motor berputar di dalam medan magnet (prinip generator litrik). Bear tegangan ini berbanding luru dengan kecepatan putaranω. Seperti yang terjadi di dalam dinamo epeda atau kincir angin, emakin cepat putarannya maka emakin bear nyala lampunya karena tinggi tegangan yang dihailkan. Maka, hubungannya bia dinyatakan ebagai berikut: eω e = () di mana e adalah uatu kontanta. Jika uatu motor dengan tahanan dan induktani kumparan motor maing-maing R dan L, berputar tanpa beban (kelembaman J=0 dan geekan Bm=0), maka hubungan tegangan dan aru litrik dalam rangkaian tertutup ini bia dinyatakan ebagai d i( e = R i( + L (3) Bagaimana jika pada umbu motor dikenakan uatu beban dan ada geekan? etika motor diberi beban, maka kelembaman (J) pun haru diperhitungkan. Menganalogikan tori dengan gaya pada hukum Newton, yakni uatu benda akan mendapatkan percepatan linear ketika dikenakan uatu gaya (ΣF=ma), maka uatu benda yang diberi tori pun akan berputar dengan percepatan udut yang berbanding luru dengan tori terebut. Sehingga hubungan ini dapat ditulikan ebagai berikut: dω T = J (4) di mana J adalah inertia (kelembaman).

Gb. 4 Rumu hukum Newton untuk gerakan rotai dianalogikan dengan gerakan linear Apabila terjadi geekan ketika motor berputar, maka perlu diperhitungkan juga pengurangan tori akibat geekan ini, yang bearnya ebanding dengan kecepatan putaran ω dan koefiien geekan Bm. T B = Bm ω (5) Dengan demikian total tori yang menyebabkan perubahan kecepatan putaran adalah dω T = Te TB = J (6) Dengan memaukkan peramaan (1) dan (5) ke dalam peramaan (8) maka diperoleh dω i Bm ω = J J dω Bm i = + ω (7) Oleh karena dθ( ω ( =, dan d ω d θ = edangkan tranformai Laplacenya maing-maing dinyatakan ebagai θ ( ) dan θ ( ) ata etelah dilakukan tranformai Laplace menjadi, maka peramaan (7) di I J Bm ( = θ ( + θ( (8)

Sementara itu, dari peramaan (3), tegangan litrik motor menjadi d i( ( t ) = R i ( t ) + L + e d i( (9) = R i( + L + e ω Jika dikenakan tranformai Laplace pada peramaan (9) ini, maka kita peroleh: ( ) = R I ( ) + L I( + e θ ( ) = ( L + R ) I ( ) + eθ ( ) Selanjutnya, dengan memaukkan peramaan (8) pada (10), bia didapat (10) ( ) = ( L + R ) L J = L J = 3 3 J Bm ( ( e θ + θ ( θ m m + L Bm R J R Bm θ( + θ( + θ( + θ( + eθ( L Bm+ R J R Bm+ e θ( + θ( + θ( m m (11) Nampaklah di ini, peramaan-peramaan differenial di ata berubah menjadi peramaan dengan proe aritmatika biaa, yang menunjukkan hubungan antara tegangan motor dan bear udut putaran θ. Hanya aja, perlu diperhatikan bahwa di ini kita tidak lagi bermain di wilayah waktu t. Seperti ditunjukkan peramaan (11) di ata, ecara umum peramaan dalam item motor DC bia direpreentaikan ebagai berikut 3 ( a + a + a ) θ( ) ( = 3 1 di mana, a 1, a, dan a 3 adalah bilangan-bilangan tetapan. Bagaimana, apakah maih bingung dengan tranformai Laplace ini? Baiklah, agar tidak terlalu melelahkan karena banyaknya rumu-rumu matematika, kita potong dulu pembahaan ini ampai di ini. Yang penting dalam ei ini ialah, bahwa kita telah melihat manfaat tranformai Laplace untuk merepreentaikan item pada motor DC menjadi ederhana. Pada pembahaan elajutnya, peramaan Laplace di ata akan digunakan untuk melihat ketabilan pengendalian putaran motor DC. Refereni: Nakagawa S., Simulai Bipped Robot dengan MATLAB/Simulink dan deign berbai model, Cybernet Sytem 007, p.31-33 (in Japanee).