Prosiding Serninor Sistenr Instrurnenlasi dan Kontrol 2003 (SIK'2003) Bandung, 1-2./uh 2003 Abstrak KENDALI KECEPATAN MOTOR SINKRON DENGAN PID TUNING FUZZY iyas Munawar~,Yudi Aryantha 2, Azhar 3 'lnstitut Teknologi Bandung, Jl Ganesa 10 Bandung '. 2Universitas Tanjungpura Pontianak 3Pofteknik Louksemawe Aceh Tulisan ini mengungkapkan aplikasi fuzzy logic yang digunakan untuk melakukan tuning parameterparameter PID, sehingga akan dapat memperbaiki perfomansi PID konvensional. Rule-rule fuzzy dan reasoning secara online akan menentukan parameter-parameter PID kontroller berdasarkan sinyal error dan perbedaan errornya. Sistim ini diinflementasikan untuk mengendalikan kecepatan motor sinkron 3 phasa. Pengendalian kecepatan dilakukan dengan mengatur siklus tugas dari pulsa tegangan masuk stator mulai pengaturan sudut komutasi inverter. Pengaturan sudut komutasi inverter dilakukan dengan mengatur pulsa pemicu transistor daya inverter. Mengatur pulsa pemicu inverter sama artinya mengatur komutasi transistor daya inverter yang akan menentukan pada saat kapan terhubungnya tegangan ke terminal tegangan stator. Kata kunci: PID Tuning Fuzzy, PWM, Sudut komputasi, Pulsa firing Abstract In this research, it exposes the fuzzy logic application - which is used to tune PID parameters - will improve the conventional PID performance. The role and reasoning on-line will affect the controller PID parameters that based on the error signal - and its difference. The system - which is implemented, is used to control the velocity of 3-phase AC motor. The velocity control is done with controlling the task cycle of stator input - voltage pulse by means of controlling inverter comutation angle. Controlling the inverter comutation angel is done by stimulating pulse of inverter capasity transistor that has been controlled. Futhermore, controlling the inverter stimulate pulse is as same as controlling the inverter power-capasitor comutation which decides when voltage connect to a stator voltage terminal Keywords: PID Tuning Fuzzy, PWM, Computation angle, Firing Pulse
Prosiding Seminar Sistem Instrumentasi dan Kontrol 2003 (SIK'2003) Bandung, I-2 Juli 2003 Untuk mendapatkan kaidah kendali dan penguatan derivatif besar, maka kaidah fitzzy yang baik, diperlukan ketepatan fuzzy untuk disekitar b t penggabungan antara intuisi dan IF e adalah Z dan de adalah NB, THEN pengalaman terhadap karakteristik proses K p adalah S, K'd adalah B, dan a = S yang diamati. Gambar 12. menampilkan Untuk selengkapnya kaidah-kaidah fuzzy contoh dari respon waktu yang diinginkan. dapat dilihat pada tabel 1, 2 dan 3. Mu1_a-mula disekitar at, kita memerlukan sinyal kendali yang besar untuk Hasil defuzzifikasi untuk Kp, K'd, dan a mendapatkan rise-time yang cepat. Untuk adalah mendapatkan sinyal kendali yang besar, kendali PID hares mempunyai penguatan K',, = PI K' r,j. (8) proporsional yang besar, penguatan integral m- yang besar, dan penguatan derivatif yang K',,= (9) ZP,K'dj kecil. Penguatan proporsional (K'p) dapat r= direpresentasikan oleh himpunan fuzzy Besar (B) dan penguatan derivatif (K'd) a = ~,u lai (10) oleh himpunan fuzzy Kecil (S). Reiururm Dimana Kp, i adalah nilai K p yang berhubungan dengan nilai pi untuk kaidah d.cr~poln.. ~ -_~ c z -- ke-i, begitu pila K'dr. Gambar 12. Respons waktu proses Setelah K p, K'd, dan a didapat, parameterparameter kendali PID dihitung dengan persamaan-persamaan Kp = (K,.mar - Kp,min) K p + Kp.min (11) Kd= (Kd.mux - Kd,n,in) K'd + Kd,.in (12) Kr, = K~ l(ak,,) (13) Aksi integral ditentukan dengan Interval Kp dan Kd ditentukan oleh mereferensi aksi derivatif seperti pada (6) Kp,min = 0.32Ku, Kp, n,ux = 0.6K (14) Kdm,, = 0.08K T Kd,n. = 0. 15&T (15) Pada kendali PID, a yang kecil atau konstanta waktu integral (Ti ) yang kecil akan menghasilkan aksi integral yang besar. Tabel 1. Kaidah-kaidah fuzzy untuk Kp Besar kecilnya aksi integral ditentukan NB NM NS Z PS PM PB e e dengan menggunakan kaidah atur PID PB B B B B B B B Ziegler-Nichols. Dalam kaidah Ziegler- PM S B B B B B S Nichols, konstanta waktu integral PS S S B B B S S merupakan empat kali konstanta waktu Z S S S B S S S derivatif. Sehingga a sama dengan 4, a NS S S B B B S S yang kurang dari 4 menghasilkan aksi NM S B B B B B S integral yang besar. Sehingga kaidah untuk NB B B B B B B B sekitar a t. : Tabel 2. Kaidah-kaidah fuzzy untuk K'd IF e adalah PB don de adalah Z, THEN K p e adalah B, K'd adalah S, dan a = 2. e NB NM NS Z PS PM PB PB S S S S S S S a dapat diberikan sebagai suatu bilang fuzzy PM B B S S S B B yang mempunyai fungsi keanggotaan PS B B B S B B B singleton, seperti yang ditunjukkan pada Z B B B B B B B gambar 11. Disekitar titik b t pada gambar 12. sinyal kendali harus kecil untuk menghindari overshoot yang besar untuk itu penguatan proporsional kecil, penguatan integral kecil, NS B B B S B B B NM B B S S S B B NB S S S S S S S 99
W_; -------- ------------ Prosiding Seminar Sistean Instrumentasi dan Kowrol 2003 (SIK'2003) Bandung, 1-2./uli 2003 Tabel 3. Kaidah-kaidah firzzv untuk a e NB NM NS Z PS PM PB e PB S S S S S S S Masukkan narga Ku dan Pu PM MS MS S S S MS MS PS M MS MS S MS MS M IZ B M MS MS MS M E NS M MS M S MS MS M INM MS MS S S S MS MS S S S S S S P keluaran fuzzyal Untuk mendapatkan keluaran maka Penalaan konstanta PID digunakan metode centroid of area defuzz fcatlon Jxmax{mlr((x),pc(x))) x keluarars (16) f max{mirk(x),ete(x)))dx Formulasi logika untuk penalaan PID pada pengaturan kecepatan putar motor sinkron terlihat pada gambar 13 berikut. Mulai I nislarsasi MF Error,Derror,Kp',Kd' a. Perfiitungan sinyalat(1rpid Mulai Gambar 15. Flow chart pengatur Fuzzy PID Algoritma F~ZZy V. Hasil kit,400p -asral + keluaren E KendaliPID PWM Plant, ----------- ----------- Point Counter Gambar 13. Logika fuzzy untuk penalaan Parameter PID IV. Desain Software.ion.------------------ Irr)xt=S400rpP cd~jmctm ---------- ; 4m; ----------- ; 0 ~ t07 79 tir re(k,mr*q M, a ; 1,n' slalisasi PPI a~o,u~o Masukkan Kacapatan (Kac) _ ears lone ka, (oul) Gambar 16. Respon waktu kecepatan dengan beban 140 ohm V. Kesimpulan a1 = ka - ul ~~ ----------------- ------... e2 a a1 - a1o s1o= Mgorima Panalaan ~._. _ Parameter P ID ---------- ---------------------- KirI I data u (slnyaikanaau) 1 90....Mpr0...;...._:... : :. ks pan n 7Y - 20' 1 n0 m s Ts - 25' ~ m ms DISPIay out 30]0 --------------- ------... Tdk Press Kay Va Daia F,ia 0 20 40 60 so 100 120 140 160 Stop Gambar 17. Keceptan acauan 1900 rpm Gambar 14. Flow chart program 100