BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.10 Hasil Perbandingan Simulasi dengan Rancang Bangun Sistem
Pengendalian yang digunakan adalah kendali logika fuzzy tipe-2 dengan FOU
±0.3. Hasil tanggapan menunjukan tegangan keluaran DC-DC buck converter dapat mencapai set point dan stabil pada nilai 12 Volt pada saat tegangan masukan bervariasi pada rentang 13-20 Volt. Hasil tersebut menunjukan bahwa sistem pengendalian tegangan dengan kendali logika fuzzy tipe-2 (FOU ±0.3) yang dirancang dan dapat bekerja dengan baik saat diimplementasikan.
4.10 Hasil Perbandingan Simulasi dengan Rancang Bangun Sistem Pengendalian Tegangan
Hasil dari simulasi dan rancang bangun menunjukan bahwa sistem pengendalian tegangan dengan pengendali logika fuzzy tipe-2 (FOU ±0.3) mempunyai performansi tanggapan terbaik jika dibandingkan dengan pengendali lainnya. Hasil perbandingan tanggapan sistem pengendalian tegangan antara hasil simulasi dengan hasil rancang bangun ditampilkan pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Hasil Perbandingan Performansi Tanggapan Sistem Pengendalian Tegangan
Spesifikasi Tanggapan Sistem
Jenis Pengendali Fuzzy Tipe-2 (FOU ±0.3)
Simulasi Rancang
Tabel 4.9 menunjukan terdapat perbedaan nilai spesifikasi tanggapan sistem antara simulasi dengan hasil rancang bangun. Faktor yang pertama dikarenakan pada simulasi mempunyai kondisi yang ideal, sedangkan pada rancang bangun tidak. Waktu transien pada simulasi mempunyai orde mili detik dan pada rancang bangun mempunyai orde detik. Perbedaan ini dikarenakan elemen pengendali pada rancang bangun menggunakan Ardunio dengan kemampuan mencacah waktu sebesar 0,064 detik. Sensor tegangan yang digunakan pada rancang bangun mempunyai ketidakpastian diperluas sebesar 0,134 Volt, sedangkan pada simulasi sensor mempunyai kondisi yang ideal.
Komponen-komponen penyusun DC-DC buck converter memilki pengaruh terhadap tanggapan sistem pengendalian. Komponen induktor mempunyai pengaruh terhadap pengisian dan pengosongan arus pada rangkaian DC-DC buck converter. Nilai komponen induktor yang semakin besar menyebabkan pengisian dan pengosongan arus pada induktor semakin lama, sehingga kinerja induktor sebagai penyimpan energi tidak maksimal. Nilai induktor yang sesuai untuk DC-DC buck converter ini adalah sebesar 2,2 mH.
Komponen kapasitor mempunyai pengaruh terhadap riak tegangan masukan dan tegangan keluaran, apabila nilai kapasitor terlalu kecil, maka riak tegangan masukan dan tegangan keluaran akan semakin besar, sehingga dipilih nilai kapasitor yang sesuai yaitu sebesar 33 µC. Komponen resistor mempunyai
pengaruh terhadap arus dan tegangan keluaran rangkaian DC-DC buck converter.
Resistor dengan nilai resistansi yang besar menyebabkan tegangan keluaran juga semakin besar namun arus yang dihasilkan semakin kecil. Pemilihan komponen resistor berfungsi sebagai pengganti beban resistif untuk mencari nilai daya keluaran yang dihasilkan oleh DC-DC buck converter. Nilai komponen resistor dipilih dengan berbagai variasi nilai untuk mengetahui nilai daya yang dihasilkan.
Rangakain DC-DC buck converter ini kedepannya diharapkan mampu dalam melakukan mekanisme charging.
Halaman ini sengaja dikosongkan
BAB 5 KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah
koefisien FOU (footprint of uncertainty) sebesar ±0.3 pada logika fuzzy tipe-2 mempunyai performansi tanggapan sistem pengendalian tegangan DC-DC buck converter terbaik jika dibandingkan variasi koefisien FOU sebesar
±0.1 dan ±0.2.
tanggapan sistem pengendalian tegangan dengan kendali berbasis logika fuzzy tipe-2 memiliki performansi lebih baik jika dibandingkan dengan kendali berbasis logika fuzzy tipe-1 pada rangkaian DC-DC DC-DC buck converter.
5.2 Saran
Saran untuk perbaikan dari penelitian ini adalah
rangkaian DC-DC buck converter sebaiknya diuji dengan power supply yang mempunyai kestabilan nilai yang baik.
pemilihan komponen untuk rangkaian DC-DC buck converter sebaiknya dengan kualitas yang baik.
rangkaian DC-DC buck converter sebaiknya ditambah dengan DC-DC isolated supaya tidak terjadi short circuit.
Halaman ini sengaja dikosongkan
DAFTAR PUSTAKA
A.R. Jha. (2011). Wind Turbine Technology. United States of America: CRC Press.
Adritya, C. H. (2014). Rancang Bangun Dual-Axis PV Solar Tracker System Menggunakan Interval Type-2 Fuzzy Logic Controller. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Ali, M. M. (2012). Application of an Intelligent Self-Tuning Fuzzy PID Controller on DC-DC Buck Converter. International Journal of Advanced Science and Technology, 48(Ic), 139–148. Retrieved from http://www.earticle.net/Article.aspx?sn=206826
Arifin, Z., Riawan, D. C., & Suryoatmojo, H. (2016). Perancangan dan Implementasi Multi-Input Konverter Buck Untuk Pengisian Baterai Menggunakan Panel Surya dan Turbin Angin. Jurnal Teknik ITS, 5(2), 83–
88.
Ashari, M. (2012). Sistem Konverter DC Desain Rangkaian Elektronika Daya (1st ed.). Surabaya: ITS Press.
Atacak, I., & Bay, O. F. (2012). A type-2 fuzzy logic controller design for buck and boost DC-DC converters. Journal of Intelligent Manufacturing, 23(4), 1023–1034. https://doi.org/10.1007/s10845-010-0388-1
Bambang, R. T., & Dwiyono, W. (2006). Sistem Kendali Fuzzy Bertipe-2 Interval dengan Struktur Adaptif Beracuan Model Sistem Kendali Fuzzy Bertipe-2 Interval dengan Struktur Adaptif Beracuan Model. Proceeding ITB Sains &
Teknologi, 38A(2), 181–200. https://doi.org/10.5614/itbj.sci.2006.38.2.7 BPPT. (2016). Indonesia Energy Outlook 2016. Retrieved from www.bppt.go.id Cahyadi, L. W., Andromeda, T., & Facta, M. (2017). KINERJA KONVERTER
ARUS SEARAH TIPE BUCK CONVERTER DENGAN UMPAN BALIK TEGANGAN BERBASIS TL494. TRANSIENT, 6(1), 162–167.
Castillo, O., & Melin, P. (2008). Type-2 Fuzzy Logic: Theory and Applications. (J.
Kacprzyk, Ed.), Springer. Berlin: Springer.
Converter Dengan PID Diskrit Sebagai Pengendali Tegangan Keluaran Universitas Indonesia Rancang Bangun Dc-Dc Buck Converter Dengan Pid.
Universitas Indonesia.
Guo, L., Hung, J. Y., & Nelms, R. M. (2009). Evaluation of DSP-Based PID and Fuzzy Controllers for DC–DC Converters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 5(6), 2237–2248. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2016955 Himawan, H. M., Setyawati, O., & Suyono, H. (2016). Pemodelan Fuzzy Logic
Control untuk Pengendali PWM pada Buck Converter. Jurnal Nasional Teknik Elektro Dan Teknologi Informasi, 5(1).
John P. Bentley. (2005). Principles of Measurement Systems (fouth). Edinburgh Gate: Pearson Education Limited.
Lin, P.-Z., Hsu, C.-F., & Lee, T.-T. (2005). Type-2 Fuzzy Logic Controller Design for Buck DC-DC Converters. The 14th IEEE International Conference on Fuzzy Systems, 2005. FUZZ ’05., 365–370.
https://doi.org/10.1109/FUZZY.2005.1452421
M, M. G. N., Kiran, Y., & Parthasarthy, S. S. (2014). Modelling of Buck DC-DC Converter Using Simulink. International Journal of Innovative Research in Science, 3(7), 14965–14975.
Manyonge, A. W., & Al., E. (2012). Mathematical Modelling of Wind Turbine in a Wind Energy - Conversion System Power Coefficient Analysis. Applied Mathematical Sciences, 6, 4527–4536.
Martinez, J. S., Hissel, D., & Péra, M.-C. (2012). Type-2 fuzzy logic control of a DC/DC buck converter. Power Plants and Power Systems Control, 103–108.
https://doi.org/10.3182/20120902-4-FR-2032.00020
Musyafa, A. (2012). Comparative Analysis of Small-Scale Wind Turbine Design for the Low Rate Wind Speed. Asian Journal of Natural & Applied Sciences, 1(3), 2186–8476.
Musyafa, A., & Ibrohim, M. (2013). Development of Buck Converter Based Fuzzy Logic Control in Small Scale Wind Turbine System Implemented in East-Java. Asian Journal of Natural & Applied Sciences, 2(4), 46–55.
Ogata, K. (1972). Modern Control Engineering. Prentice Hall (Vol. 5).
https://doi.org/10.1109/TAC.1972.1100013
Patil, M. B. U. (2015). Design of Fuzzy Based Controlling System for Buck Converter. International Journal of Advanced Research in Computer Engineering & Technology (IJARCET), 4(6), 2730–2733.
PT PLN. (2016). Statistik PLN 2015.
Ragheb, M., & Ragheb, A. M. (2011). Wind Turbines Theory - The Betz Equation and Optimal Rotor Tip Speed Ratio. Fundamental and Advanced Topics in Wind Power.
Robandi, I., & Kharisma, B. (2009). Design of Interval Type-2 Fuzzy Logic Based Power System Stabilizer. Proceedings of World Academy of Science,
…, 3(10), 593–600. Retrieved from http://waset.org/journals/waset/v17/v17-118.pdf
Rojas, M., Ponce, P., & Molina, A. (2014). Novel Fuzzy Logic Controller based on Time Delay Inputs for a Conventional Electric Wheelchair. Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica, 35(2), 125–142.
Saputra, W. N., Despa, D., Soedjarwanto, N., & Samosir, A. S. (2017).
PROTOTYPE GENERATOR DC DENGAN PENGGERAK TENAGA ANGIN.
Sekretariat Jendral Dewan Energi Nasional. (2016). Outlook Energi 2016.pdf.
Setiyawan, H. R., Widyono, H., & Hardianto, T. (2017). Sistem Kontrol Fuzzy Logic pada Generator DC Penguatan Terpisah Berbasis Arduino UNO R3.
BERKALA SAINSTEK, 5(1), 55–60.
Sharma, N., Chaturvedi, P., & Dubey, R. (2013). Comparative Study of PI Controlled and Fuzzy Controlled Buck Converter. International Journal of Engineering Trends and Technology, 4(3), 451–457.
Silvia, A. F., Haritman, E., & Muladi, Y. (2014). RANCANG BANGUN AKSES KONTROL PINTU GERBANG BERBASIS ARDUINO DAN ANDROID.
ELECTRANS, 13(1), 1–10.
Wagner, C., & Hagras, H. (2007). Evolving Type-2 Fuzzy Logic Controllers for Autonomous Mobile Robots. Analysis and Design of Intelligent Systems Using Soft Computing Techniques, 41, 16–25. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-72432-2_3
Wan, S., Cheng, L., & Sheng, X. (2015). Effects of Yaw Error on Wind Turbine Running Characteristics Based on the Equivalent Wind Speed Model, 6286–
6301. https://doi.org/10.3390/en8076286
Halaman ini sengaja dikosongkan
LAMPIRAN A
PENURUNAN PERSAMAAN FUNGSI ALIH DC-DC BUCK CONVERTER
DC-DC buck converter memilki dua kondisi operasi yaitu saat saklar dalam keadaan tertutup (Gambar A-1) dan saat saklar dalam keadaan tertutup (Gambar A-2).
Kondisi saat saklar dalam keadaan tertutup Hukum Kirchoff Tegangan
Kondisi saat saklar dalam keadaan terbuka Hukum Kirchoff Arus Gambar A-1. Kondisi saat Saklar
Tertutup
Gambar A-2. Kondisi saat Saklar Terbuka
L o
Halaman ini sengaja dikosongkan
LAMPIRAN B
DIAGRAM BLOK SIMULASI
Gambar B-1 Diagram Blok Sistem Pengendalian Tegangan Pada Generator Turbin Angin berbasis Logika Fuzzy Tipe-2 pada Simulasi
Halaman ini sengaja dikosongkan
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN KECEPATAN PUTAR ROTOR
Rentang ukur Hasil Pengukuran
Hasil Pendekatan Linier
Selisih Perhitungan Regresi Linier Kecepatan
Angin (m/s)
Kecepatan Putar Rotor (RPM)
Kecepatan Putar Rotor (RPM)
xi ωi yi xiyi x2 yreg R R2
2,4 43 41,074 -1,926 -82,818 1849 0,781 -2,707 7,330
2,6 53 46,946 -6,054 -320,862 2809 0,616 -6,670 44,484
2,9 56 55,754 -0,246 -13,776 3136 0,566 -0,812 0,659
3,5 70 73,37 3,370 235,900 4900 0,334 3,036 9,218
3,8 74 82,178 8,178 605,172 5476 0,268 7,910 62,573
4,2 93 93,922 0,922 85,746 8649 -0,047 0,969 0,939
4,4 100 99,794 -0,206 -20,600 10000 -0,163 -0,043 0,002
4,6 104 105,666 1,666 173,264 10816 -0,229 1,895 3,593
4,9 110 114,474 4,474 492,140 12100 -0,329 4,803 23,067
5,1 123 120,346 -2,654 -326,442 15129 -0,544 -2,110 4,451
5,3 130 126,218 -3,782 -491,660 16900 -0,660 -3,122 9,746
5,5 136 132,09 -3,910 -531,760 18496 -0,760 -3,150 9,925
Jumlah 1092 1092 -0,168 -195,696 110260 -0,168 0,000 175,986
Rata-rata 91 90,986 -0,014 -16,308 9188,333
Persamaan selisih yi = ωi - xi
Persamaan regresi linier (yreg):
yreg = a + b(xi)
Ketidakpastian hasil pengukuran (UA2) :
2 2
n UA SSR
UA2 = 4,195 RPM
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN KECEPATAN PUTAR GENERATOR
Rentang ukur Hasil Pengukuran
Hasil Pendekatan Linier
Selisih Perhitungan Regresi Linier Kecepatan
Angin (m/s)
Kecepatan Putar Generator
(RPM)
Kecepatan Putar Generator (RPM)
xi ωi yi xiyi x2 yreg R R2
2,4 56 55,7478 -0,252 -14,123 3136 0,877 -1,129 1,274
2,6 71 63,2872 -7,713 -547,609 5041 0,670 -8,383 70,279
2,9 75 74,5963 -0,404 -30,277 5625 0,615 -1,019 1,039
3,5 94 97,2145 3,215 302,163 8836 0,354 2,860 8,180
3,8 98 108,5236 10,524 1031,313 9604 0,299 10,224 104,534
4,2 124 123,6024 -0,398 -49,302 15376 -0,058 -0,340 0,115
4,4 133 131,1418 -1,858 -247,141 17689 -0,182 -1,677 2,811
4,6 138 138,6812 0,681 94,006 19044 -0,250 0,931 0,868
4,9 145 149,9903 4,990 723,594 21025 -0,346 5,337 28,481
5,1 158 157,5297 -0,470 -74,307 24964 -0,525 0,055 0,003
5,3 170 165,0691 -4,931 -838,253 28900 -0,690 -4,241 17,985
5,5 176 172,6085 -3,391 -596,904 30976 -0,773 -2,619 6,859
Jumlah 1438 1437,992 -0,008 -246,842 190216 -0,008 0,000 242,429
Rata-rata 119,833 119,833 -0,001 -20,570 15851
Persamaan selisih yi = ωi - xi
Persamaan regresi linier (yreg):
yreg = a + b(xi)
Ketidakpastian hasil pengukuran (UA2) :
2 2
n UA SSR
UA2 = 4,924 RPM
Rentang ukur Hasil Pengukuran
Hasil Pendekatan Linier
Selisih Perhitungan Regresi Linier Kecepatan
Putar Rotor (RPM)
Kecepatan Putar Generator
(RPM)
Kecepatan Putar Generator (RPM)
xi ωi yi xiyi x2 yreg R R2
43 56 55,9 -0,1 -5,6 3136 -2,399 2,299 5,285
53 71 68,9 -2,1 -149,1 5041 -2,204 0,104 0,011
56 75 72,8 -2,2 -165 5625 -2,152 -0,048 0,002
70 94 91 -3 -282 8836 -1,905 -1,095 1,199
74 98 96,2 -1,8 -176,4 9604 -1,853 0,053 0,003
93 124 120,9 -3,1 -384,4 15376 -1,515 -1,585 2,512
100 133 130 -3 -399 17689 -1,398 -1,602 2,566
104 138 135,2 -2,8 -386,4 19044 -1,333 -1,467 2,152
110 145 143 -2 -290 21025 -1,242 -0,758 0,575
123 158 159,9 1,9 300,2 24964 -1,073 2,973 8,839
130 170 169 -1 -170 28900 -0,917 -0,083 0,007
136 176 176,8 0,8 140,8 30976 -0,839 1,639 2,686
Jumlah 1092 1438 1419,6 -18,4 -1966,9 190216 -18,83 0,43
Rata-rata 119,833 118,3 -1,533 -163,908 15851,33
Persamaan selisih yi = ωi - xi
Persamaan regresi linier (yreg):
yreg = a + b(xi)
Ketidakpastian hasil pengukuran (UA2) :
2 2
n UA SSR
UA2 = 1,607 RPM
LAMPIRAN E
HASIL KALIBRASI SENSOR TEGANGAN
Analisa tipe A
Ketidakpastian hasil pengukuran (UA1) :
UA1 = n
Ketidakpastian hasil pengukuran (UA2) :
2 n
SSR
UA2 = 0,036 Volt
Derajat kebebasan (V2) = 9 Analisa tipe B
Ketidakpastian resolusi (UB1) :
UB1 = 3
Resolusi 2
1
UB1 = 0,003 Volt
Ketidakpastian alat standar (UB2) :
Asumsi k = 2,0 V4 = 60
UB2 = 0,003
Ketidakpastian gabungan (UC) :
𝑈𝑐 = 𝐶𝑛. 𝑈𝑛
Derajat kebebasan efektif (Veff) :
𝑉𝑒𝑓𝑓 = 𝑈𝑐 4
(𝑈𝑛 )4 𝑉𝑛 𝑛𝑘=1
Veff = 13,10
Pendekatan/pembulatan Veff = 13 k = 3,012
Ketidakpastian diperluas (U95) : U95 = k . UC
U95 = 0,134 Volt
LAMPIRAN F
Tanpa Resistor R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω R = 100 Ω
R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω R = 100 Ω
R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω R = 100 Ω
R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω R = 100 Ω
R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω R = 100 Ω
LAMPIRAN G
HASIL KARAKTERISASI DC-DC BUCK CONVERTER
Nilai duty
Nilai duty
LAMPIRAN H
HASIL KARAKTERISASI DC-DC BUCK CONVERTER YANG TERSAMBUNG GENERATOR TURBIN ANGIN
R = 18 Ω R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω
R = 18 Ω R = 25 Ω R = 47 Ω R = 75 Ω
BIODATA PENULIS
MUHAMMAD KHAMIM ASY’ARI merupakan nama lengkap penulis dengan nama panggilannya Khamim. Penulis dilahirkan di Jombang 07 November 1993 sebagai anak pertama dari dua bersaudara. Riwayat pendidikan penulis adalah SDN Sengon 2 Jombang (1999-2005), SMPN 1 Jombang (2005-2008), SMAN 2 Jombang (2008-2011), Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi ITS (2011-2014), Program Studi Lintas Jalur S1 Teknik Fisika ITS (2014-2016). Penulis diterima sebagai mahasiswa S2 Teknik Fisika ITS dengan bidang keahlian rekayasa instrumentasi industri pada tahun 2016. Penulis fokus pada bidang rekayasa instrumentasi dan kontrol untuk turbin angin sebagai penelitian tesisnya. Penulis dapat dihubungi melalui email [email protected].
Halaman ini sengaja dikosongkan