Bambang Siswanto Pasca Sarjana Teknik Pengaturan

dokumen-dokumen yang mirip
PENGATURAN POSISI MOTOR DC MENGGUNAKAN KONTROLER PID BERBASIS GENETIK ALGORITMA (GA)

Simulasi Control System Design dengan Scilab dan Scicos

SISTEM PENGATURAN MOTOR DC MENGGUNAKAN PROPOTIONAL IINTEGRAL DEREVATIVE (PID) KONTROLER

TUGAS AKHIR RESUME PID. Oleh: Nanda Perdana Putra MN / 2010 Teknik Elektro Industri Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Padang

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

Analisis Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Kontrol PID (Proportional Integral Derivative)

ANALISIS PENERAPAN PID CONTROLLER PADA AVR (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR)

4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS. pengujian simulasi open loop juga digunakan untuk mengamati respon motor DC

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Dosen Pembimbing : Hendro Nurhadi, Dipl. Ing. Ph.D. Oleh : Bagus AR

BAB III METODA PENELITIAN

BAB 4 SIMULASI DAN ANALISA

DESAIN PENGATURAN PUTARAN MESIN DC MENGGUNAKAN PID (PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE) DENGAN METODE ZIEGLER-NICHOLS

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI. III, aspek keseluruhan dimulai dari Bab I hingga Bab III, maka dapat ditarik

BAB I PENDAHULUAN. Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP Wayang Windu

Presentasi Tugas Akhir

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM. Gambar 3. 1 Diagram Blok Sistem Kecepatan Motor DC

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

peralatan-peralatan industri maupun rumah tangga seperti pada fan, blower, pumps,

DISAIN KOMPENSATOR UNTUK PLANT MOTOR DC ORDE SATU

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

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI

DESAIN KONTROL PID UNTUK MENGATUR KECEPATAN MOTOR DC PADA ELECTRICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (ECVT)

BAB II DASAR TEORI. kontrol, diantaranya yaitu aksi kontrol proporsional, aksi kontrol integral dan aksi

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCTBURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER

ANALISIS KESTABILAN ROUTH HURWITZ DAN ROOT LOCUS

BAB 2 LANDASAN TEORI

PERANCANGAN TRAINER PID ANALOG UNTUK MENGATUR KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo,Surabaya

Optimasi Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan FLC (Fuzzy Logic Controller)

Perancangan Sistem Kontrol PID Untuk Pengendali Sumbu Azimuth Turret Pada Turret-gun Kaliber 20mm

DAFTAR ISI. Lembar Persetujun Lembar Pernyataan Orsinilitas Abstrak Abstract Kata Pengantar Daftar Isi

Kesalahan Tunak (Steady state error) Dasar Sistem Kontrol, Kuliah 6

UNIVERSITAS INDONESIA PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN TERPISAH DENGAN PERUBAHAN BEBAN DAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW 2010

RESPON SISTEM DITINJAU DARI PARAMETER KONTROLER PID PADA KONTROL POSISI MOTOR DC

KONTROL KECEPATAN MOTOR DC MENGGUNAKAN PID KONTROLER YANG DITUNNING DENGAN FIREFLY ALGORITHM

Respons Sistem dalam Domain Waktu. Dasar Sistem Kontrol, Kuliah 4

KENDALI KECEPATAN MOTOR DC DENGAN 4 KUADRAN. Skema konverter dc-dc 4-kuadran untuk pengendalian motor dc

Analisis Penalaan Kontroller PID pada Simulasi Kendali Kecepatan Putaran Motor DC

IDENTIFIKASI DAN DESAIN CONTROLLER PADA TRAINER FEEDBACK PRESSURE PROCESS RIG Satryo Budi Utomo, Universitas Jember

yang dihasilkan sensor LM35 karena sangat kecil. Rangkaian ini adalah tipe noninverting

Root Locus A. Landasan Teori Karakteristik tanggapan transient sistem loop tertutup dapat ditentukan dari lokasi pole-pole (loop tertutupnya).

SKRIPSI. Analisa sistem..., Denna Maulana Achmad, FT UI, 2012

PERANCANGAN PENGENDALI POSISI LINIER UNTUK MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN PID

pengendali Konvensional Time invariant P Proportional Kp

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Kendali Hybrid PID-Fuzzy

SIMULASI KONTROL PID UNTUK MENGATUR PUTARAN MOTOR AC

KONTROL PROPORSIONAL INTEGRAL DERIVATIF (PID) UNTUK MOTOR DC MENGGUNAKAN PERSONAL COMPUTER

Pengaturan Kecepatan pada Motor DC Shunt Menggunakan Successive Sliding Mode Control

Transformator (trafo)

PENGATURAN POSISI MOTOR SERVO DC DENGAN METODE P, PI, DAN PID

yaitu kestabilan sistem tenaga saat mengalami gangguan-gangguan yang kecil. mengganggu keserempakan dari sistem tenaga.

PRAKTIKUM I PENGENDALI PID

Controller. Fatchul Arifin

BAB I PENDAHULUAN. menggerakan belt conveyor, pengangkat beban, ataupun sebagai mesin

PEMODELAN KECEPATAN MOTOR DC DENGAN SIMULINK

IV. PERANCANGAN SISTEM

PENERAPAN ALGORITMA KENDALI PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE PADA SISTEM REAL TIME UNTUK MEMPELAJARI TANGGAPAN TRANSIEN

BAB III 1 METODE PENELITIAN

Hamzah Ahlul Fikri Jurusan Tehnik Elektro, FT, Unesa,

Simulasi Auto-Tuning PID Controller untuk Motor DC Menggunakan Metode Multiple Integrations

MODUL PRAKTIKUM DASAR SISTEM KENDALI

SIMULASI PENGENDALI P. I. D. FUZZY PADA SISTEM PENGATURAN KECEPATAN MOTOR ARUS SEARAH

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

Perancangan Pengendali Proportional-Integral Anti-Windup (Pi-Aw) pada Simulator Mobil Listrik untuk Kendali Kecepatan dan Torsi

BAB 5. Pengujian Sistem Kontrol dan Analisis

Analisa Kestabilan Sistem dalam Penelitian ini di lakukan dengan dua Metode Yaitu:

BAB IV ANALISIS KINERJA PENGENDALI

Mesin Arus Searah. Karakteristik Generator Arus Searah

PEMODELAN DINAMIS PENGATURAN FREKUENSI MOTOR AC BERBEBAN MENGGUNAKAN PID

Kontrol PID Pada Miniatur Plant Crane

Optimasi Metode Fuzzy Dengan Algoritma Genetika Pada Kontrol Motor Induksi

YONI WIDHI PRIHANA DOSEN PEMBIMBING Dr.Muhammad Rivai, ST, MT. Ir. Siti Halimah Baki, MT.

PERANCANGAN REMOTE TERMINAL UNIT (RTU) PADA SIMULATOR PLANT TURBIN DAN GENERATOR UNTUK PENGENDALIAN FREKUENSI MENGGUNAKAN KONTROLER PID

BAB 4 SIMULASI DAN ANALISA

BAB 4 SIMULASI DAN ANALISA

Optimasi Parameter Kontroler PID Berbasis Particle Swarm Optimization untuk Pengendalian Kecepatan Motor Induksi Tiga Fase

BAB II MOTOR ARUS SEARAH

SIMULATOR RESPON SISTEM UNTUK MENENTUKAN KONSTANTA KONTROLER PID PADA MEKANISME PENGENDALIAN TEKANAN

Kendali PID Training Kit ELABO TS 3400 Menggunakan Sensor Posisi

METODA TEMPAT KEDUDUKAN AKAR

BAB II LANDASAN TEORI

M O T O R D C. Motor arus searah (motor dc) telah ada selama lebih dari seabad. Keberadaan motor dc telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan

BAB II LANDASAN TEORI

DESAIN PROPORTIONAL INTEGRAL DERRIVATIVE (PID) CONTROLLER PADA MODEL ARM ROBOT MANIPULATOR

II. PERANCANGAN SISTEM

BAB II MOTOR ARUS SEARAH. searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Pada prinsip

Lampiran. Defenisi dan persamaan untuk penurunan kestabilan longitudinal. Simbol Defenisi Origin Persamaan Harga Khas C. Variasi dari hambatan (drag)

Pendahuluan Motor DC mengkonversikan energi listrik menjadi energi mekanik. Sebaliknya pada generator DC energi mekanik dikonversikan menjadi energi l

IMPLEMENTASI MICROKONTROLLER UNTUK SISTEM KENDALI KECEPATAN BRUSHLESS DC MOTOR MENGGUNAKAN ALGORITMA HYBRID PID FUZZY

Rancang Bangun Sistem Pengendalian Level pada Knock Out Gas Drum Menggunakan Pengendali PID di Plant LNG

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Penelitian sebelumnya berjudul Feedforward Feedback Kontrol Sebagai

ANALISA SISTEM KENDALI FUZZY PADA CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (CVT) DENGAN DUA PENGGERAK PUSH BELT UNTUK MENINGKATKAN KINERJA CVT

BAB 4 SIMULASI MODEL MATEMATIS CSTR BIODIESEL

6LVWHP.RQWURO.DSDO 3HPRGHODQ

Syahrir Abdussamad, Simulasi Kendalian Flow Control Unit G.U.N.T Tipe 020 dengan Pengendali PID

DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER FUZZY-SUPERVISED PID BERBASIS PLC PADA SISTEM KONTROL LEVEL CAIRAN COUPLED-TANK

Transkripsi:

Bambang Siswanto 2208202004 Pasca Sarjana Teknik Pengaturan

Latar Belakang Motor DC banyak dipakai pada proses industri Penggunaan kontroler PID pada motor industri Penggunaan metode Algoritma Genetik pada kontrol PID Hasil yang dicapai setelah penggunaan GA pada kontrol PID

Perumusan Masalah Bagaimana membuat tuning kontroler PID untuk pengaturan plan motor DC menggunakan Genetika Algoritma Menganalisa kreteria rise-time, settling-time, maximum overshoot & mean square error dan membandingkannya dengan metode ZN dan metode lainnya. Menguji hasil tuning GA-PID menggunakan simulasi Batasan Masalah Plant yang dipakai untuk pengujian adalah plant motor DC shunt yang modelnya sudah ditentukan spesifikasinya sehingga dapat merepresentasikan plant yang banyak dipakai di industri. Kriteria performansi sistem yang direncanakan meliputi risetime (tr), settling-time (ts), mean square error (mse), dan maximum overshot(mp). Hasil penelitian akan ditampilkan menggunakan simulasi

Tujuan Penelitian Mengimplementasikan dan menambahkan metoda Genetic Algorithm pada kontroler PID untuk mengendalikan posisi motor DC shunt, sehingga memiliki performa yang optimal Manfaat Penelitian dan Kontribusi Penelitian Mengembangkan dan meningkatkan pemahaman tentang metoda GA sebagai salah satu metoda optimasi dalam memperoleh parameter-parameter PID yang optimal sehingga dihasilkan sistem yang memenuhi kriteria performansi yang diharapkan

Motor DC Komponen utama motor DC : Kutub medan Dinaamo commutator

Kontroler PID Proposional Ciri kontroler proposional : Nilai Kp kecil, kontroler hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, shg respon sisten lambat Nilai Kp dinaikan,respon sistem semakin cepat mencapai keadaan Nilai Kp berlebihan, respon sistem bekerja tdk stabil/berosilasi

Integral Ciri kontrol integral Cenderung memperlambat respon Sinyal kesalahan = 0, keluaran kontroler akan bertahan pada nilai sebelumnya Sinyal kesalahan 0, keluaran menunjukan kenaikan/ penurunan dipengaruhi oleh besaran sinyal kesalahan dan Ki Ki berharga besar akan mempercepat hilangnya offset, tp semakin besar akan akibatkan p tingkat osilasi

Diferensial Karakteristik kontroler diferensial Tdk dapat hasil output bila tdk ada p rubahan pada input Sinyal error berubah thd waktuoutput tergantung pada nilai Td dan laju p rubahan sinyal error Kontroler menghasilkan koreksi yg signifikan sblm pembangkit error semakin besar

PID Merupakan jumlahan dari kontroler proposional, integral dan diferensial

Blok diagram kontroler PID analog

Pengaruh tiap kontroler pada sistem Respon loop Waktu naik Overshoot Settling time Kesalahan tertutup keadaan tunak K P Menurun Meningkat Perubahan kecil Menurun K I Menurun Meningkat Meningkat Hilang K D Perubahan kecil Menurun Menurun Perubahan kecil

Genetika Algoritma Reproduksi Crossover Pertukaran gen scr langsung 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 INDI #4 INDI #3 INDI #1 INDI #2 P= 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 Pertukaran gen scr aritmatik 1.2 0.2 1.5 1.2 0.2 2.0 1.0. 2 1.0 0.2 2.5. 2 Z 1.2 0.7 1.2 1.2 0.2 (0.4)(0.2)+(0.6)(1.0) = 0.68 (0.4)(1.0)+(0.6)(0.2) = 0.52 2.0 0.5 1.3 0.2 2.5 Mutasi ANAK A 10111011001101001111 Hasil Mutasi ANAK A 10111011001101001110 (0.4)(1.5)+(0.6)(1.0) = 1.2 (0.4)(1.0)+(0.6)(1.5) = 1.3 Rekombinasi INDUK A 10111011001101001101 INDUK B 101110111101111011111 Hasil Rekombinasi Titik Rekombinasi ANAK A 10111011001101001111 ANAK B 101110111101111011101

Desain parameter kontroler PID Model plan Spesifikasi : 2 Hp, 230 Volt, 8.5 A, 1500 rpm Parameter : Ra=2.45 ohm, La=0.035H, Kb=1.2V, J=0.022Kg-m 2 /rad, B=0.5*10^-3 N-m/(rad/sec) Model Matematika plan:

Osilasi yang tidak diredam dengan periode Per

Amplitude Respon step sistem terbuka 1400 Respon Step Sistem Terbuka 1200 1000 800 600 400 200 0 0 500 1000 1500 Time (sec)

Amplitude Respon step sistem tertutup 1 Step Respon Sistem Tertutup 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Time (sec)

Amplitude Respon step sistem keseluruhan 1.6 1.4 1.2 1 0.8 System: sys Peak amplitude: 1.6 Overshoot (%): 59.6 At time (sec): 0.064 System: sys Rise Time (sec): 0.0246 Step Response sys System: sys Settling Time (sec): 0.342 System: sys Final Value: 1 0.6 0.4 0.2 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Time (sec)

Amplitude Respon step dgn Kp=18,Ki=0.045 dan Kd=0.0182 1.4 1.2 1 0.8 Step Response System: sys Peak amplitude: 1.09 Overshoot (%): 9.09 At time (sec): 0.176 System: sys Settling Time (sec): 0.247 System: sys Rise Time (sec): 0.0811 System: sys Final Value: 1 0.6 0.4 0.2 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Time (sec)

Model penyelesaian GA Spesifikasi sistem yang akan dicari System specification Maximum overshoot (%) Rise-time(sec) Settling-time(sec) 10 < 0.08 < 0.25 Kontrol PID Kp input + error Genetik Algortima Ki Motor DC output - Kd

Respon PID dgn Populasi = 20 Analisa respon sistem secara detail diperoleh sebagai berikut : Peak amplitudo = 1.11 Overshot = 10.6% Settling-time = 6.97 Rise-time = 0.666 sec

Respon PID dgn Populasi = 40 Nilai respon yang diperoleh sebagai berikut : Peak amplitudo = 1.07 Overshot = 6.98% Settling-time = 2.2 Rise-time = 0.64 sec

Respon PID dgn Populasi = 50 Nilai respon yang diperoleh sebagai berikut : Peak amplitudo = 1.06 Overshot = 5.74% Settling-time = 1.91 sec Rise-time = 0.618 sec

Parameter Algoritma Genetika Proferti Algoritma Genetika Nilai Populasi 60 Jumlah Generasi 30 Indeks Performansi/Fitness Mean Square Error Metode Seleksi Roulette-Wheel Probabilitas Seleksi 0.05 Pindah Silang Uniform Crossover Metode Mutasi Mutasi Uniform Probabilitas Mutasi 0.1

Tabel Perbandingan Metode Tuning Kp Ki Kd Maximum Overshoot Time Rise- Settlingtime Mean Square Error Metode ZN 18 0.045 0.0182 1.08504 0.08504 0.246479 0.05945 Metode GA-PID 1 Metode GA-PID 2 19.88 0.1376 0.5578 1 0.1 0.1 0.0033 17.5293 1.29734 231.955 1.02975 0.039604 0.09901 0.0167

Kesimpulan Respon yang dihasilkan dengan populasi yang makin banyak akan mendapat hasil yang lebih baik, namun dibutuhkan runing yang cukup lama. Dari perbandingan hasil yang dicapai, unuk metode GA- PID2 mndapatkan nilai rise-time dan settling time yang lebih baik dari kedua metode lainnya. Saran Perlu adaya penelitian lanjutan untuk penggunaan algortima dalam penyelesaian GA Penggunaan ukuran populasi yang besar perlu memory yang besar juga shg proses runing tdk memakan waktu

Tegangan terminal: Keterangan : V t = tegangan terminal R a = tahanan jangkar L a = induktansi jangkar i a = arus jangkar e a = tegangan terbangkitkan pada jangkar

Tegangan Induksi pada Jangkar: e a = K a Ф d ω m Volt...(2) K a = PC a / 2πm...(3) Keterangan : ω m = kecepatan putar rotor motor K a = konstanta motor Ф d = fluks celah udara sumbu langsung C a = jumlah lilitan konduktor pada armatur M = banyaknya lintasan pararel melalui lilitan Torka elektromagnetis pada motor T e = K a Ф d i a N.m T e = momen kakas magnet Percepatan pada motor

Transfer Function Motor DC Shunt Keterangan : R = R a = Armatur Resistance dalam Ohm L = L a = Armatur Induksi dalam Hendry i = i a = Armatur Arus dalam Ampere v = V a = Armatur Voltage dalam Volt e b = e(t) = back emf voltage dalam volt K b = konstanta back emf dalam volt(rad/sec) K = K t = konstanta torque dalam N-m/Ampere T m = torque developed oleh motor dalam N-m θ(t) = angular displacement of shaf dalam radian J = momen inertia motor dan beban dalam Kg-m 2 /rad B = konstanta gesek motor dan beban dalam N-m/(rad/sec)

Spesifikasi dan Parameter Spesifikasi : 2 HP, 230 volt, 8.5 ampere, 1500 rpm Parameter : Ra = 2.45 ohm, La = 0.035 H, Kb = 1.2 volt/(rad/sec), J = 0.022 Kg-m 2 /rad, B = 0.5*10^-3 N- m/(rad/sec). Transfer function motor DC Shunt :

Diagram blok system tertutup + Kp G(s) - H(s)

Model plant = PID kontroller = Untuk Ti = dan Td = 0, maka : 0.00077s 3 + 0.0539s 2 + 1.441s + (1 + 1.2Kp) = 0 S 3 0.00077 1.441 S 2 0.0539 1 + 1.2Kp S 1 b1 b2 S 0 c1 c2

Kriteria kestabilan routh harus memiliki koefisien pada tabel routh lebih besar dari nol, maka 0.0768999 0.000924Kp > 0 Kp < 83.225 Batas minimal nilai Kp sedemikian hingga system dapat dikatakan stabil, maka nilai range ke Kp yang harus dipenuhi adalah : 0 < Kp < 83.225

Dengan mensubstitusi nilai Kp diperoleh akar yang hanya terdiri dari komponen imajiner yaitu : S 0.00077 1.441 Row2 0.0539 100.87 Row3 0 0 Row4 Maka persamaan karakteristis yang diperoleh adalah : 0.0539s 2 + 100.87 = 0

Kp = Ker = 83.225 dan ɷ c = 43 rad/s Periode osilasinya adalah : Per = 2π/w = 2π/43 = 0.146 Sehingga untuk tabel diatas nilai parameter Kp, Ti, dan Td pada kontroller PID sebagai berikut : Kp = 83.225 x 0.6 = 49.9344 Ti = 0.5 x 0.146 = 0.073 Td = 0.125 x 0.146 = 0.01825

Tipe Kp Ti Td = 49.94 P 41.6125 0 0 PI 37.45125 0.122 0 PID 49.94 0.073 0.01825

%kalkulasi respon system seri menggunakan matlab num1=[0 1.519 49.94 1140.07]; den1=[0 0 1 0]; num2=[0 0 0 1.2]; den2=[0.00077 0.0539 1.441 0]; [num,den]=series(num1,den1,num2,den2); printsys(num,den) num/den = 1.8228 s 2 + 59.928 s + 1368.084 ---------------------------------------------- 0.00077 s 4 + 0.0539 s 3 + 1.441 s 2 Fungsi keseluruhan dengan feedback adalah sebagai berikut : % calculation of feedback system response using matlab num1=[0 0 1.8228 59.928 1368.084]; den1=[0.00077 0.0539 1.441 0 0]; num2=[0 0 0 0 1]; den2=[0 0 0 0 1]; [num,den]=feedback(num1,den1,num2,den2); printsys(num,den) num/den = 1.8228 s 2 + 59.928 s + 1368.084 ------------------------------------------------------------------------------ 0.00077 s 4 + 0.0539 s 3 + 3.2638 s 2 + 59.928 s + 1368.084 Keseluruhan respon system closed loop adalah sbb :

Respon unit step pada sistem ini dapat dilihat menggunakan matlab sbb: num=[0 0 1.8228 59.928 1368.084]; den=[0.00077 0.0539 3.2638 59.928 1368.084]; step(num,den); grid; title( Step Respon );