IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY TAKAGI SUGENO UNTUK KESTABILAN ROTARY INVERTED PENDULUM

dokumen-dokumen yang mirip
IMPLEMENTASI MODEL REFERENCE ADAPTIVE SYSTEMS (MRAS) UNTUK KESTABILAN PADA ROTARY INVERTED PENDULUM

Jurnal Math Educator Nusantara (JMEN) Sifat-Sifat Sistem Pendulum Terbalik Dengan Lintasan Berbentuk Lingkaran

Sifat-Sifat Sistem Pendulum Terbalik dengan Lintasan Berbentuk Lingkaran

Rancang Bangun Rotary Inverted Pendulum (RIP) dengan Menggunakan Kontrol PID

IMPLEMENTASI KONTROL LOGIKA FUZZY PADA SISTEM KESETIMBANGAN ROBOT BERODA DUA

SISTEM PENGATURAN POSISI SUDUT PUTAR MOTOR DC PADA MODEL ROTARY PARKING MENGGUNAKAN KONTROLER PID BERBASIS ARDUINO MEGA 2560

PENGESAHAN PUBLIKASI HASIL PENELITIAN SKRIPSI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB II PEMODELAN MATEMATIS SISTEM INVERTED PENDULUM

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

BAB 2 LANDASAN TEORI

Ahmadi *1), Richa Watiasih a), Ferry Wimbanu A a)

BAB III PERANCANGAN Sistem Kontrol Robot. Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

Perancangan dan Implementasi Embedded Fuzzy Logic Controller Untuk Pengaturan Kestabilan Gerak Robot Segway Mini. Helmi Wiratran

Kontrol Keseimbangan Robot Mobil Beroda Dua Dengan. Metode Logika Fuzzy

PERANCANGAN KONTROLER PI ANTI-WINDUP BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 32 PADA KONTROL KECEPATAN MOTOR DC

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

DAFTAR ISI. LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN... iii. LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI...

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

PENGONTROLAN DC CHOPPER UNTUK PEMBEBANAN BATERAI DENGAN METODE LOGIKA FUZZY MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 128 TUGAS AKHIR

BAB III PERANCANGAN Gambaran Alat

FISIKA XI SMA 3

Kendali Perancangan Kontroler PID dengan Metode Root Locus Mencari PD Kontroler Mencari PI dan PID kontroler...

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC pada Alat Ektraksi Madu Menggunakan Kontrol Logika Fuzzy

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Pemodelan Sistem Kontrol Motor DC dengan Temperatur Udara sebagai Pemicu

KENDALI MOTOR DC. 3. Mahasiswa memahami pengontrolan arah putar dan kecepatan motor DC menggunakan

IV. PERANCANGAN SISTEM

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING DENGAN BIAYA BOPTN

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

(Dimasyqi Zulkha, Ir. Ya umar MT., Ir Purwadi Agus Darwito, MSC)

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-47

Identifikasi Self Tuning PID Kontroler Metode Backward Rectangular Pada Motor DC

Implementasi Kendali Logika Fuzzy pada Pengendalian Kecepatan Motor DC Berbasis Programmable Logic Controller

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC Pada Alat Penyiram Tanaman Menggunakan Kontoler PID

Contoh Soal dan Pembahasan Dinamika Rotasi, Materi Fisika kelas 2 SMA. Pembahasan. a) percepatan gerak turunnya benda m.

PENGESAHAN PUBLIKASI HASIL PENELITIAN SKRIPSI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab III Perancangan Sistem

Pengendalian Kecepatan Motor DC Magnet Permanen Dengan Menggunakan Sensor Kecepatan Rotari

IMPLEMENTASI ROBOT THREE OMNI-DIRECTIONAL MENGGUNAKAN KONTROLER PID PADA ROBOT KONTES ROBOT ABU INDONESIA (KRAI)

PENGENDALIAN SUHU DAN KELEMBABAN PROSES PEMATANGAN KEJU MENGGUNAKAN KONTROLER PID BERBASIS PLC. Publikasi Jurnal Skripsi

KENDALI POSISI MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT KERAS

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia

SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY PADA KESETIMBANGAN PENDULUM TERBALIK BERBASIS MIKROKONTROLER

BAB 2 LANDASAN TEORI. robotika. Salah satu alasannya adalah arah putaran motor DC, baik searah jarum jam

Andriani Parastiwi. Kata-kata kunci : Buck converter, Boost converter, Photovoltaic, Fuzzy Logic

MAKALAH SEMINAR TUGAS AKHIR PENGENDALIAN TINGGI MUKA CAIRAN PADA PLANT NONLINEAR MENGGUNAKAN METODE KONTROL FUZZY

Dinamika Rotasi, Statika dan Titik Berat 1 MOMEN GAYA DAN MOMEN INERSIA

Daftar Isi. Lampiran Skema... 7

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1. Letak CoM dan poros putar robot pada sumbu kartesian.

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC D-6759 BERBASIS ARDUINO MEGA 2560

Bab IV Pengujian dan Analisis

A. Pendahuluan. Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

Rancang Bangun Sistem Takeoff Unmanned Aerial Vehicle Quadrotor Berbasis Sensor Jarak Inframerah

II. TINJAUAN PUSTAKA. Pergerakan meja kerja digerakan oleh sebuah motor sebagai penggerak dan poros

Oleh : Abi Nawang Gustica Pembimbing : 1. Dr. Muhammad Rivai, ST., MT. 2. Ir. Tasripan, MT.

TKC306 - Robotika. Eko Didik Widianto. Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

RANCANG BANGUN WHIRLPOOL DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER

PERANCANGAN SISTEM KONTROL KESTABILAN SUDUT AYUNAN BOX BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC CONTROL

PENENTUAN SUDUT LENGAN ROBOT HUMANOID BERDASARKAN KOORDINAT YANG DIKIRIM DARI PC MENGGUNAKAN USER INTERFACE YANG DIBUAT DARI Qt

Proceeding Tugas Akhir-Januari

BAB 2 LANDASAN TEORI

PERANCANGAN KONTROLER LOGIKA FUZZY UNTUK TRACKING CONTROL PADA ROBOT SUMO

BAB III PERANCANGAN ALAT

SEMINAR NASIONAL TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS GADJAH MADA 2011 Yogyakarta, 26 Juli Intisari

SISTEM PENGENDALIAN SUHU PADA TUNGKU BAKAR MENGGUNAKAN KONTROLER PID

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Flow Chart Perancangan dan Pembuatan Alat. Mulai. Tinjauan pustaka

Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Kendali Hybrid PID-Fuzzy

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERANCANGAN SISTEM PEMROGRAMAN DAN IMPLEMENTASI ROBOT KARTESIAN

DESAIN KONTROLER FUZZY UNTUK SISTEM GANTRY CRANE

BAB II LANDASAN SISTEM

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) B-58

PERANCANGAN PENGENDALI POSISI LINIER UNTUK MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN PID

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC pada Alat Pengaduk Adonan Dodol Menggunakan Kontroler PID

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN PENYATAAN... INTISARI... ABSTRACT... HALAMAN MOTTO... HALAMAN PERSEMBAHAN... PRAKATA...

FUZZY LOGIC UNTUK KONTROL MODUL PROSES KONTROL DAN TRANSDUSER TIPE DL2314 BERBASIS PLC

IMPEMENTASI KONTROL PID DAN FUZZY LOGIC UNTUK SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC SEBAGAI APLIKASI PRAKTIKUM KONTROL DIGITAL

EKO TRI WASISTO Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2

BAB III METODOLOGI 3.1. PENDAHULUAN

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL... i. HALAMAN PENGESAHAN... ii. HALAMAN PERNYATAAN... iii. KATA PENGANTAR... iv. MOTO DAN PERSEMBAHAN... v. DAFTAR ISI...

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Perancangan Perangkat Keras

PERANCANGAN KONTROLER KASKADE FUZZY UNTUK PENGATURAN TEKANAN PADA PRESSURE CONTROL TRAINER

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC pada Alat Ektraktor Madu Menggunakan Kontroler PID

Stabilisasi Robot Pendulum Terbalik Beroda Dua Menggunakan Kontrol Fuzzy Hybrid

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

BAB III PERANCANGAN SISTEM

IMPLEMENTASI SISTEM KESEIMBANGAN ROBOT BERODA DUA DENGAN MENGGUNAKAN KONTROLER PROPORSIONAL INTEGRAL DIFERENSIAL

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Rancang Bangun Modul Praktikum Teknik Kendali dengan Studi Kasus pada Indentifikasi Sistem Motor-DC berbasis Arduino-Simulink Matlab

BAB II DASAR TEORI. maka dari hukum Newton diatas dapat dirumuskan menjadi: = besar dari gaya Gravitasi antara kedua massa titik tersebut;

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya

SISTEM KENDALI SERVO POSISI DAN KECEPATAN MENGGUNAKAN FUZZY LOGIC DENGAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Transkripsi:

IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY TAKAGI SUGENO UNTUK KESTABILAN ROTARY INVERTED PENDULUM NASKAH PUBLIKASI Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Disusun Oleh: INTAN FEBRIANA NIM. 15060309111010-63 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN NASIONAL UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK MALANG 015

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Jalan MT Haryono 167 Telp & Fax. 0341 554166 Malang 65145 KODE PJ-01 PENGESAHAN PUBLIKASI HASIL PENELITIAN SKRIPSI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA NAMA : INTAN FEBRIANA NIM : 15060309111010-63 PROGRAM STUDI JUDUL SKRIPSI : TEKNIK KONTROL : IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY TAKAGI SUGENO UNTUK KESTABILAN ROTARY INVERTED PENDULUM TELAH DI-REVIEW DAN DISETUJUI ISINYA OLEH: Pembimbing 1 Pembimbing Goegoes Dwi Nusantoro, ST., MT. NIP. 19711013 00604 1 001 M. Aziz Muslim, ST., MT., Ph.D. NIP. 1974103 0001 1 001

IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY TAKAGI SUGENO UNTUK KESTABILAN ROTARY INVERTED PENDULUM Intan Febriana, Goegoes Dwi Nusantoro dan M. Aziz Muslim Abstrak - Pendulum terbalik adalah sistem pendulum yang titik beratnya berada di atas titik tumpunya. Pada skripsi ini yang menjadi fokus bahasan adalah pendulum terbalik yang menggunakan lintasan berbentuk lingkaran (Rotary Inverted Pendulum). Lintasan berupa lingkaran tersebut bertujuan untuk menghilangkan batasan lintasan yang terjadi pada pendulum terbalik dengan lintasan lurus sehingga pendulum dapat disetimbangkan dengan leluasa Kontrol logika fuzzy merupakan salah satu metode pengontrolan yang sangat baik dan mudah dipahami, perancangan kontroler logika fuzzy berbasis takagi memperbaiki kelemahan yang dimiliki oleh sistem fuzzy murni untuk menambah suatu perhitungan matematika sederhana sebagai bagian THEN. Dari hasil pengujian dilapangan didapatkan bahwa pendulum terbalik sudah dapat mempertahankan kesetimbangannya rata-rata selama 4 detik. Pendulum terbalik sudah bisa mengambil keputusan sendiri apakah akan bergerak ke-kiri atau ke-kanan sesuai dengan arah kemiringannya dengan kecepatan tertentu untuk menjaga kestabilan pendulum terbalik tersebut. Kata Kunci Rotary Inverted Pendulum, Kontroler Logika Fuzzy, PWM, Duty Cycle I. Pendahuluan Penelitian pendulum terbalik telah dilakukan dalam beberapa dekade terakhir. Karakteristik pendulum terbalik adalah nonlinear dan tidak stabil sehingga dibutuhkan proses linerisasi dari plant nonlinear tersebut karena sistem yang linier memiliki penyelesaian yang cukup mudah dan mudah untuk dianalisa. Logika Fuzzy adalah peningkatan dari logika Boolean yang berhadapan dengan konsep kebenaran sebagian. Saat logika klasik menyatakan segala hal dapat didefinisikan dalam istilah biner(0 atau 1), logika fuzzy menggantikan kebenaran Boolean dengan tingkat kebenaran. Dengan menggunkan logika fuzzy konsep matematis yang mendasari penalaran fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti. Metode sugeno merupakan salah satu metode dalam logika fuzzy. Metode ini diperkenalkan oleh Takagi-Sugeno Kang pada tahun1985. Sistem fuzzy Sugeno memperbaiki kelemahan yang dimiliki oleh sistem fuzzy murni untuk menambah suatu perhitungan matematika sederhana sebagai bagian THEN. Pada perubahan ini, Sesuai dengan karakteristiknya, pendulum terbalik memiliki titik berat yang berada di atas titik tumpunya. Sehingga pendulum terbalik secara aktif harus disetimbangkan agar kondisinya tetap tegak, antara lain menggerakan lengan pendulum secara rotasional dengan menggunakan sistem kendali umpan balik. [] Tujuan dari skripsi ini adalah mengembangkan perancangan yang sebelumnya, yaitu merancang model sistem rotary inverted pendulum yang dapat berputar dua arah dan mengimplementasikan kontrol logika fuzzy untuk pergerakan lengan pendulum dalam menjaga kestabilan sistem rotary inverted pendulum. [3] II. ROTARY INVERTED PENDULUM Motor DC digunakan untuk menerapkan torsi τ e ke lengan 1. Link antara lengan 1 dan lengan tidak digerakkan tetapi bebas untuk berputar. Kedua lengan memiliki panjang L 1 dan L. Lengan memiliki massa m 1 dan m yang berlokasi masing-masing di l 1 dan l, yang merupakan panjang dari sudut rotasi lengan pusat massa. Lengan memiliki momen inersia I 1 dan I. Setiap rotasi sendi teredam dengan koefisien redaman C 1 dan C, di mana C 1 adalah redaman disediakan oleh bantalan motor dan C adalah redaman yang timbul dari kopel antara lengan 1 dan lengan. Skema pendulum terbalik ditunjukkan dalam Gambar 1. [3] Gambar 1. Skema pendulum terbalik A. Model Fisika Gambar adalah gambar skematik dari pendulum terbalik beserta arah pergerakannya. Intan Febriana adalah mahasiswa Teknik Elektro Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia (no telepon korespondensi penulis 08565554066; email intan.febriana71@yahoo.com Goegoes Dwi Nusantoro adalah dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Indonesia. M. Aziz Muslim adalah dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang Indonesia. Sistem fuzzy memiliki suatu nilai rata-rata tertimbang (Weighted Average Values) didalam bagian aturan fuzzy IF-THEN. [1] 1

Gambar. Skematik dari pendulum terbalik beserta arah pergerakannya. Kecepatan angular dari masing - masing link diberikan oleh : ω 1 = θ 1 k = θ 1 cos θ i θ 1 sin θ j + θ k ω 1 Kecepatan linier dari masing - masing link diberikan oleh : v 1c = θ 1 l 1 j = θ 1 L 1 sin θ i + (θ l + θ 1 L 1 cos θ )j v c l θ 1 sin θ k Torsi dari Motor DC Motor DC permanen menghasilkan gaya gerak listrik Ea. Dimana Ea berbanding lurus dengan kecepatan rotor yang dinyatakan sebagai berikut E a = K v ω τ = K v θ 1 (1) Torsi yang dihasilkan oleh motor DC berbanding lurus dengan arus rotor dinyatakan sebagai berikut : τ e = K τ I a = K v I a () Dengan Kv adalah konstanta untuk tegangan dan Kτ adalah konstanta untuk torsi. Dalam kondisi steady state, persamaan yang menggambarkan tegangan motor adalah : V a = I a + E a, sehingga I a = V a E a (3) Substitusikan persamaan (3) dan (1) ke persamaan (), τ e = K τv a K τk v θ 1 (4) di mana, Va adalah tegangan dc yang diterapkan. Dua pertimbangan utama dalam memilih motor adalah untuk menciptakan torsi tinggi dan kecepatan tinggi. Torsi diperlukan untuk lengan putar untuk mengubah arah rotasi dengan cepat dalam rangka untuk menjaga keseimbangan pendulum. Dan kecepatan tinggi diperlukan sedemikian hingga lengan dapat bergerak lebih cepat untuk mencegah jatuhnya pendulum. [4] B. Model Matematika Penurunan persamaan matematika yang menjelaskan dinamika dari sistem pendulum terbalik di dasari oleh persamaan Euler Lagrange: d ( L dt q i X l θ ) L q i + W q i = Q i (5) Dalam persamaan Euler Lagrange, L didefinisikan sebagai ; L(q, q ) = E k total E p total (6) dan q i = [θ 1, θ ] T Energi kinetik dari link 1 adalah : θ Z l Y E k link1 = 1 I 1θ 1 Energi kinetik dari link dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut: E k link = 1 θ 1 (m L 1 + sin (θ )(m l + I yy ) + I xx cos (θ )) + 1 θ 1 (I zz + m l ) + m L 1 l θ 1 θ cosθ Energi potensial dari link 1 dan link adalah : E Plink1 = 0 E Plink = m gl cos θ Total energi yang hilang dari sistem adalah jumlahan energi yang hilang dari pendulum dan lengan atau link 1, dinyatakan oleh persamaan berikut : W = 1 C 1θ 1 + 1 C θ (7) Dari persamaan (6), maka Lagrangian didapat: L = 1 I 1θ 1 + 1 I θ + 1 m [(L 1 θ 1 + l θ cos θ ) + (l θ cos θ ) ] m gl cos θ (8) Persamaan Euler-Lagrange dari masing - masing variabel adalah : d ) L + W = τ e dt θ 1 θ 1 θ 1 d ( L dt θ ) L + W θ θ = 0 Masukkan persamaan (4), (7), dan (8) ke dalam persamaan Euler-Lagrange, sehingga akan didapatkan persamaan non linear dari dinamika pendulum terbalik sebagai berikut : (I 1 + m L 1 )θ 1 + (m L 1 l cosθ )θ + (m L 1 l sinθ )θ +C 1 θ 1 = K tv a K tk v θ 1 (9) (m L 1 l cosθ )θ 1 + (I + m l )θ +m gl sinθ + C θ = 0 (10) Untuk melinearkan model yang telah didapatkan, digunakan pendekatan sebagai berikut : cos θ 1, sin θ θ, θ 0 Sehingga persamaan (9) dan (8) menjadi : h 1 θ 1 + h θ + C 1 θ 1 = h 5 V a h 6 θ 1 h θ 1 + h 3 θ + h 4 θ + C θ 1 = 0 Dimana didefinisikan : h 1 = I 1 + m L 1 h 3 = I + m L h 5 = K t h = m L 1 l h 4 = m gl h 6 = K tk v Dengan eliminasi, diperoleh persamaan : θ 1 = h 3 (h 6+C 1 )θ 1 h h 4 θ +h C θ +h 3 h 5 V a h 1 h 3 h (11) θ = h (h 6+C 1 )θ 1 h 1 h 4 θ +h 1 C θ +h h 5 V a h 1 h 3 h (1) Misalkan, H = [ h 1 h h h 3 ], det[h] = h 1 h 3 h d 1 = h 3 det[h] d = h det[h] d 3 = h d det[h] 4 = h 1 det[h] Sehingga persamaan (10) dan (11) dapat dinyatakan sebagai berikut:

θ 1 = d 1 (h 6 + C 1 )θ 1 d h 4 θ d C θ + d 1 h 5 V a (13) θ = d 3 (h 6 + C 1 )θ 1 d 4 h 4 θ d C θ + d 3 h 5 V a (14) Persamaan keadaan dan output dari pergerakan pendulum terbalik, yaitu: θ 1 0 1 0 0 θ 1 0 θ 1 0 d 1 (h 6 + C 1 ) d h 4 d C θ = 1 d θ 0 0 0 1 + [ 1 h 5 θ 0 [ θ ] [ 0 d 3 (h 6 + C 1 ) d 4 h 4 d C ] [ θ ] III. METODOLOGI d 3 h 5 ] (15) A. Spesifikasi Alat: Spesifikasi alat yang dirancang yaitu 1. Sistem penggerak menggunakan motor DC.. Menggunakan catu daya 5V untuk catu driver motor EMS 5A H-Bridge. 3. Menggunakan catu daya 1V untuk motor DC 4. Sensor posisi menggunakan rotary encoder. 5. Menggunakan Arduino Mega 560 sebagai pengendali utama. 6. Berat tongkat pendulum (rod) 00 g dengan bahan aluminium. 7. Berat total rod, lengan penggerak, rotary encoder dan komponen lain yang terdapat pada lengan pemberat 700 g. 8. Panjang rod 30 cm. 9. Panjang lengan pendulum/chart 15 cm. Pada pendulum terbalik ini digunakan Arduino Mega560 sebagai pusat dari pengolah data. Dalam perancangan ini, pin yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Pin (Interrupt 0) dan pin 3 (Interrupt 1) Pin ini terhubung dengan sensor rotary encoder bawah. Pin ini merupakan input dari kontroler.. Pin 1 (Interrupt ) dan pin 0 (Interrupt 3) Pin ini terhubung dengan sensor rotary encoder atas. Pin ini merupakan input dari kontroler. 3. Pin 8, Pin 9, Pin 10 dan Pin 11 Pin ini merupakan pin output dari Arduino Mega 560. Bentuk sinyal keluaran dari pin ini adalah sinyal Pulse Width Modulation (PWM). Pada perancangan ini, sinyal pin 11 dan pin 10 digunakan sebagai penentu arah putaran motor. Jika pin 11 mempunyai logika 1 dan pin 10 mempunyai besar mempunyai logika 0 maka motor akan berputar searah dengan arah jarum jam. Jika pin 11 mempunyai besar mempunyai logika 0 dan pin 10 mempunyai besar mempunyai logika 1 maka motor akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam. Pin 9 digunakan sebagai enable. Pin 8 digunakan untuk mengatur kerja modul H-Bridge. Diberi logika High untuk Full Operation, diberi logika Low untuk Mode Sleep B. Diagram Blok Sistem Diagram blok perancangan hardware sistem secara keseluruhan ditunjukkan dalam Gambar 3. Gambar 3.Diagram Blok Sistem C. Perancangan Driver Motor Driver motor DC menggunakan Embedded Module Series (EMS) 5A H-Bridge yang menggunakan IC MC33887VW. Modul ini merupakan driver H-Bridge yang dirancang untuk menghasilkan drive arah dengan arus kontinyu sampai dengan 5 A pada tegangan 5 Volt sampai 40 Volt. Gambar 5. Arduino Mega560 E. Perancangan Mekanik Rotary Inverted Pendulum Mekanik dari Rotary inverted Pendulum mempunyai tiga bagian penting yaitu rod atau stik yang akan dipertahankan posisinya, motor DC, dan lengan pemutar. Ujung bawah rod diletakkan pada poros rotary encoder, sehingga setiap pergeseran sudut pada rod, maka akan terjadi pergeseran sudut pula pada poros rotary encoder tersebut. Rotary encoder diletakkan pada sebuah lengan yang terhubung dengan poros motor DC, sehingga pada saat terjadi kemiringan pada pendulum terbalik, maka motor DC akan memutar lengan tersebut dengan arah sesuai dengan kemiringan dari pendulum dengan kecepatan tertentu. Gambar 4. Rangkaian Driver Motor D. Perancangan Arduino Mega 560 3 Gambar 6. Perancangan Tampak Keseluruhan F. Perancangan Kontrol Logika Fuzzy 1) Menentukan Variabel Masukan dan Variabel Keluaran

Variabel masukan untuk kontrol logika fuzzy terdapat dua yaitu kemiringan (e) dan perubahan kemiringan (de/dt) sedangkan keluaran berupa % duty cycle untuk PWM motor DC. ) Fuzzifikasi Fuzzifikasi adalah proses mengubah nilai input crips menjadi input fuzzy melalui fungsi keanggotaan. Untuk menentukan derajat keanggotaan suatu input crips, tarik garis vertikal yang melalui input crips tersebut (sumbu x). Kemudian tentukan nilai koordinat sumbu y yang terpotong oleh garis vertikal tersebut. Nilai koordinat sumbu y tersebut menyatakan derajat keanggotaan input crips pada suatu label. 3) Membership Function Input Kemiringan Fungsi keanggotaan kemiringan terdiri dari 3 label, yaitu kiri, tengah dan kanan. Fungsi keanggotaan label kiri, tengah dan kanan berbentuk gauss. Hal ini dikarenakan pendulum terbalik dijaga supaya tetap berada pada kondisi tegak, jadi ketika ada sedikit saja terjadi kemiringan atau perubahan pada variabel tengah diharapkan aksi pengendalian segera bereaksi. 4) Membership Function Input Perubahan Kemiringan Fungsi keanggotaan perubahan kemiringan terdiri dari 3 label, yaitu kiri, tengah dan kanan. Fungsi keanggotaan label kiri, tengah dan kanan berbentuk gauss. 5) Menentukan Batas MF pada Kemiringan dan Perubahan Kemiringan Penentuan membership fuzzy dilakukan dengan memaksimalkan kinerja kontroler pada kondisi pendulum terbalik pada saat tegak (kemiringan kecil), karena pada saat kemiringan kecil pendulum terbalik akan mudah dikendalikan, sebaliknya saat kemiringannya besar pendulum terbalik akan sulit dikendalikan lagi. Gambar 7. Fungsi Keanggotaan Kemiringan RIP Dengan sumbu x merupakan besarnya kemiringan pendulum terbalik dan sumbu y merupakan nilai derajat keanggotaan kemiringan pendulum terbalik sementara label kemiringan dijelaskan sebagai berikut: - Kiri = variable kemiringan arah kiri dengan bentuk keanggotaan 3 0,-10 0 - Tengah = variable kemiringan tengah dengan bentuk keanggotaan 0.875 0,0 - Kanan = variable kemirigan kanan dengan bentuk keanggotaan 3 0,10 0 Gambar 8 Fungsi Keanggotaan Perubahan Kemiringan RIP Dengan sumbu x merupakan besarnya perubahan kemiringan pendulum terbalik dan sumbu y merupakan nilai derajat keanggotaan kemiringan pendulum terbalik sementara label kemiringan dijelaskan sebagai berikut : - Kiri = variable kemiringan arah kiri dengan bentuk keanggotaan 3 0,-10 0 - Tengah = variable kemiringan tengah dengan bentuk keanggotaan 0.875 0,0 - Kanan = variable kemirigan kanan dengan bentuk keanggotaan 3 0,10 0 6) Kaidah Atur Kontrol Logika Fuzzy Rule IF-THEN dibuat dengan mengkombinasikan beberapa kejadian pada bagian anteseden. Penentuan koefisien dan konstanta persamaan linier pada bagian konsekuen ditentukan sedemikian sehingga dapat menghasilkan jumlah produksi yang sesuai dengan keadaan persahaan. Hasil pembentukan rule sebagai berikut : a) Jika e adalah Kiri dan de/dt adalah Kiri, maka pwm=-kiri(e)-kiri(de)-1 b) Jika e adalah Tengah dan de/dt adalah Kiri, maka pwm=-0.5kiri(e)-0.5kiri(de)-0.5 c) Jika e adalah Kanan dan de/dt adalah Kiri, maka pwm=kiri(e)+kiri(de)+1 d) Jika e adalah Kiri dan de/dt adalah Tengah, maka pwm=-kiri(e)-kiri(de)-1 e) Jika e adalah Tengah dan de/dt adalah Tengah, maka pwm=0 f) Jika e adalah Kanan dan de/dt adalah Tengah, maka pwm=kiri(e)+kiri(de)+1 g) Jika e adalah Kiri dan de/dt adalah Kanan, maka pwm=-kiri(e)-kiri(de)-1 h) Jika e adalah Tengah dan de/dt adalah Kanan, maka pwm=0.5kiri(e)+0.5kiri(de)+0.5 i) Jika e adalah Kanan dan de/dt adalah Kanan, maka pwm=kiri(e)+kiri(de)+1 7) Defuzifikasi Defuzzifikasi adalah metode mengubah output fuzzy menjadi output dalam bentuk crips. Hasil defuzzifikasi ini yang akan digunakan untuk mengatur besarnya tegangan pada motor DC. Metode defuzzifikasi yang digunakan adalah weighted average, dengan rumusan sebagai berikut : WA = μ (y).y (16) μ (y) G. Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak sistem akan dijelaskan dengan diagram alir berikut. Program dimulai dengan 4

Counter Kecepatan Motor (RPM) KECEPATAN (RPM) pembacaan error (e) dan delta error (de), selanjutnya data masukan akan diolah dengan metode fuzzifikasi untuk merubah masukan dalam bentuk crips menjadi bentuk fuzzy, data dari fuzzifikasi selanjutnya akan diambilkan keputusan berdasarkan rule-based, selanjutnya data keluran rule-based akan kembali diolah pada defuzzifikasi untuk merubah data yang masih dalam bentuk fuzzy ke bentuk crips. Data dalam bentuk crips akan digunakan dalam pemberian % PWM terhadap motor DC. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program, terdapat flowchart seperti ditunjukkan dalam Gambar 9. Dari hasil pengujian yang dilakukan pada rotary encoder dapat dilihat bahwa rotary encoder yang digunakan mempunyai kelinieran yang baik, sehingga ideal untuk digunakan sebagai pendeteksi kemiringan dari rod Rotary Inverted Pendulum. B. Pengujian Motor DC Tujuannya adalah untuk mengetahui kharakteristik motor DC yang digunakan pada sistem Rotary Inverted Pendulum terhadap tegangan. Gambar 1. Diagram blok pengujian motor DC 15000 H U B U N G A N K E C E P A T A N M O T O R D E N G A N T E G A N G A N 10000 5000 Gambar 9. Flowchart Pemrograman IV. HASIL DAN ANALISIS Dari hasil pengujian yang diperoleh, dilakukan analisis untuk mengetahui apakah realisasi sistem telah sesuai dengan perencanaan. Pengujian yang dilakukan meliputi: A. Pengujian Rotary Encoder Tujuannya adalah untuk mengetahui perubahan sudut dengan counter dan kecepatan dari rod pada Rotary Inverted Pendulum. 0 0 5 10 15 0 5 TEGANGAN (V) Gambar 13. Grafik tegangan motor terhadap kecepatan motor Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa motor akan berputar secara linear sesuai dengan perubahan tegangan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa motor DC tipe gm1& 4v ini cukup baik untuk diterapkan pada sistem Rotary Inverted Pendulum. C. Pengujian Driver Motor Tujuannya adalah untuk mengetahui output dari driver motor apabila diberi input yang berbeda-beda. 800 600 400 00 Gambar 10. Diagram blok pengujian rotary encoder Hubungan antara Sudut dan Counter 1000 0-0 30 80 130 180 Sudut (Derajat) Gambar 11. Grafik Hubungan antara Sudut dan Counter Rotary encoder pada Rod Pendulum Gambar 14. Diagram Blok Pengujian Driver Motor Hubungan Duty Cycle dengan Kecepatan Motor 8000 6000 4000 000 0 0 10 0 30 40 50 60 70 80 90 100 Duty Cycle PWM (%) Gambar 15. Hubungan Antara Duty Cycle dengan Kecepatan Motor 5

1 11 1 31 41 51 61 71 81 91 101 111 11 131 141 PWM DError (derajat) 1 11 1 31 41 51 61 71 81 91 101 111 11 131 141 error (derajat) 1 11 1 31 41 51 61 71 81 91 101 111 11 131 141 Tegangan Motor (V) Hubungan Duty Cycle dengan Tegangan Motor 1 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 0 0 10 0 30 40 50 60 70 80 90 100 Duty Cycle (%) Gambar 16. Hubungan Duty Cycle dengan Tegangan Motor Motor akan mulai bergerak ketika duty cycle bernilai 15%. Tegangan motor dan duty cycle memiliki hubungan yang linier. Berdasarkan data-data tersebut driver motor EMS 5A H-Bridge memiliki kemampuan yang baik untuk men-drive motor DC. D. Pengujian Keseluruhan Tujuannya adalah untuk mengetahui kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak setelah diintegrasikan dalam sebuah sistem terpadu. Dari grafik diatas dapat diamati bahwa keluaran dari kontroler adalah berupa PWM. Kontroler akan mengeluarkan aksi kontrol sesuai dengan masukan yang diberikan, ketika masukan yang berupa error dan derror bernilai nol, maka kontroler akan memberikan aksi kontrol dengan tidak mengeluarkan PWM. Pendulum terbalik telah dapat mengambil keputusan sendiri untuk proses penyetabilannya dengan bergerak sesuai arah kemiringan dengan kecepatan tertentu untuk mendapatkan titik tegaknya. V. KESIMPULAN Dapat dilihat pendulum terbalik dalam penelitian dapat mengambil keputusan sendiri apakah akan bergerak ke-kiri atau ke-kanan sesuai arah kemiringannya dan memberikan respon seberapa besar kecepatan yang dibutuhkan. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan meningkatkan kemampuan fuzzy logic controller dan juga penyempurnaan mekanik pada bagian joint antara motor dengan bearing pada lengan pendulum. 10 Catu Daya 9V Catu Daya 5V V. Kesimpulan Komputer Arduino Driver Motor Gambar 17. Diagram Blok Pengujian Keseluruhan Sistem Kemiringan Pendulum Terbalik Catu Daya 1V Motor DC Rotary Encoder Catu Daya 5V -40 Banyaknya Data (n) Gambar 18. Grafik Kemiringan Pendulum Terbalik (Error) DAFTAR PUSTAKA [1] Listyorini,Tri. 014. Analisis Sistem Inference Fuzzy Sugeno Dalam Menentukan Harga Penjualan Tanah Untuk Pembangunan Minimarket. Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Informatika, Universitas Muria Kudus [] Indra, Ravi. 011. Perancangan Dan Pembuatan Rotary Inverted Pendulum Dengan Menggunakan Kontroller PID. Skripsi tidak dipublikasikan. Malang: Universitas Brawijaya. [3] Nusantoro G.D., Aziz M., Purwanto & Indra R.C. 01. Rancang Bangun Rotary Inverted Pendulum (RIP) dengan Menggunakan Kontrol PID. Jurusan Teknik Elektro. Universitas Brawijaya. [4] Stephani, Herlina. 010. Pengendalian Optimal Untuk Furuta Pendulum. Jurusan Matematika, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut. Teknologi Sepuluh Nopember. 30 Perbandingan Kemiringan Pendulum Terbalik 10-10 -30 Banyaknya Data (n) Gambar 19. Grafik Perbandingan Kemiringan RIP (Derror) Grafik Respon Keluaran Kontroler 00-300 Banyaknya Data (n) Gambar 0. Grafik Respon Keluaran Kontroler (PWM) 6