Pembahasan unjuk kerja Kontrol PID

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

B. Hasil pengujian

1. Pembahasan unjuk kerja Kontrol PID

1. Pembahasan Unjuk Kerja kontrol PID a. Pengujian pertama

Pengujian pertama dilakukan dengan memberikan nilai awal yaitu 15 cm untuk posisi vertical dan 30° untuk posisi horizontal. Kemudian setpoint vertical dinaikkan menjadi 20 cm dan setpoint

horizontal menjadi 60° sehingga didapatkan respon sistem untuk

posisi vertical yang ditampilkan pada gambar 4.4.

SSE

stabil

Gambar 4.4. Respon sistem posisi vertical pada pengujian pertama untuk kontrol PID berbasis LabVIEW

Grafik setpoint ditunjukkan dengan grafik berwarna biru dan grafik feedback ditunjukkan dengan grafik berwarna merah. Pada gambar 4.4, nilai feedback berubah dari 9 sampai 13 cm saat diberi masukan setpoint sebesar 20 cm.

Berdasarkan gambar 4.4, dapat dikatakan bahwa respon sistem untuk posisi vertical tersebut stabil, dengan toleransi perubahan nilai yang ditunjukkan dengan garis putus-putus berwarna merah. Toleransi nilai tersebut menunjukkan nilai 13,5 cm maka dapat dicari besarnya % toleransi nilai saat stabil sebagai berikut :

% toleransi = 13 13 5 , 13 − x 100% = 13 5 , 0 x 100% = 3,846%

Namun demikian, nilai feedback yang stabil tersebut belum sesuai dengan nilai setpoint yang diinginkan. Selisih nilai ini merupakan nilai steady state error (SSE). Berdasarkan gambar 4.4, dapat dicari besar nilai SSE sebagai berikut :

SSE = 100% 20 71 , 13 20 x − = 100% 20 29 , 6 x = 31,45%

Steady state error ini disebabkan karena sinyal kesalahan yang

belum mencapai nilai 0. Nilai ini sangat sulit dicapai karena keluaran blok PID tidak boleh bernilai 0 yang berarti juga motor penggerak akan off sehingga stabilitas posisi akan terganggu. Grafik sinyal kesalahan pada posisi vertical dengan setpoint 20 cm ditampilkan pada gambar 4.5 dan menunjukkan nilai sebesar 0,18 volt. Nilai ini jika dikonversikan dalam nilai ketinggian maka akan bernilai sama dengan selisih nilai ketinggian yang terjadi. Konversi nilai tegangan menjadi ketinggian berdasarkan persamaan konversi yang dapat dilihat pada gambar 3.7.

Gambar 4.5. Sinyal kesalahan pada posisi vertical pada pengujian pertama untuk kontrol PID berbasis LabVIEW

Respon sistem posisi horizontal ditunjukkan pada gambar 4.6.

Grafik setpoint ditunjukkan dengan grafik berwarna biru dan grafik

feedback ditunjukkan dengan grafik berwarna merah.

SSE

stabil

Gambar 4.6. Respon sistem posisi horizontal pada pengujian pertama untuk kontrol PID berbasis LabVIEW

Pada gambar 4.6, nilai feedback berubah dari 25° sampai 55° saat diberi masukan setpoint sebesar 60°.

Berdasarkan gambar 4.6, dapat dikatakan bahwa respons sistem untuk posisi horizontal tersebut stabil, dengan toleransi perubahan nilai yang ditunjukkan dengan garis putus-putus berwarna merah. Toleransi nilai tersebut menunjukkan nilai 57,5° maka dapat dicari besarnya % toleransi nilai saat stabil sebagai berikut :

% toleransi = 55 55 5 , 57 − x 100% = 55 5 , 2 x 100% = 4,5454 %

Namun demikian, nilai feedback yang stabil tersebut belum sesuai dengan nilai setpoint yang diinginkan. Selisih nilai ini merupakan nilai steady state error (SSE). Berdasarkan gambar 4.6, dapat dicari besar nilai SSE sebagai berikut :

SSE = 100% 60 05 , 55 60 x − = 100% 60 95 , 4 x = 8,25%

Pengujian yang sama dilakukan pada kontrol PID berbasis Rangkaian analog sehingga didapatkan nilai parameter-parameter karakteristik respon sistem untuk pengujian pertama yang ditampilkan pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Perbandingan karakteristik respon sistem pada pengujian pertama Parameter Posisi - Basis

t

M

t

s SSE _%toleransi Vertical – LabVIEW _{0,8 s} _{0,6 s} _{23,077% 15,6s} _{31,45 %} _{3,846 %} Vertical – Analog 2 s 1,3 s 0 3 s -0,878 % 2,439 % Horizontal-LabVIEW 2,25 s 1,3 s 54,54 % 14 s 8,25 % 4,5454 % Horizontal - Analog 2,5 s 2,3 s 0 4 s 34,278 % 2,564 %

Berdasarkan tabel 4.2, dapat diketahui bahwa pada pengujian pertama kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki waktu tunda dan waktu naik yang lebih cepat jika dibandingkan dengan kontrol PID berbasis rangkaian analog. Hal ini menunjukkan bahwa kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki tanggapan yang cepat terhadap perubahan nilai masukan. Namun, respon ini memiliki kelemahan yaitu waktu penetapan yang lebih lama. Hal ini didukung dengan data overshoot pada kontrol PID berbasis LabVIEW yang lebih besar dan mengalami beberapa kali osilasi sebelum stabil. Data %Mp

memperlihatkan bahwa pada kontrol PID berbasis LabVIEW khususnya untuk posisi horizontal mengalami lewatan berlebih.

Pada pengujian ini diketahui pula bahwa nilai steady state error

(SSE) untuk posisi vertical pada kontrol PID berbasis LabVIEW lebih besar daripada SSE pada kontrol PID berbasis rangkaian analog. Sedangkan pada posisi horizontal terjadi hal yang sebaliknya yaitu nilai SSE pada kontrol PID berbasis LabVIEW jauh lebih kecil daripada nilai SSE pada kontrol PID berbasis rangkaian analog.

Pada pengujian pertama ini, baik kontrol PID berbasis LabVIEW maupun rangkaian analog memiliki % toleransi yang kecil yaitu kurang dari 5%. Sehingga dapat dikatakan sistem ini stabil. Kestabilan disini juga ditentukan dari pengamatan pada lengan plant.

b. Pengujian kedua

Pengujian kedua dilakukan dengan memberikan nilai awal yaitu 15 cm untuk posisi vertical dan 30° untuk posisi horizontal. Kemudian setpoint vertical dinaikkan menjadi 25 cm dan setpoint

horizontal menjadi 50°. Pengujian ini dilakukan pada kontrol PID

berbasisi LabVIEW dan Rangkaian analog.

Pengamatan respon sistem dilakukan seperti pada pengujian pertama untuk mendapatkan data karakteristik sistem. Data pengamatan ini dapat dilihat pada lembar lampiran.

parameter karakteristik respon sistem untuk pengujian kedua ditampilkan pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Perbandingan karakteristik respon sistem pada pengujian kedua Parameter Posisi - Basis

t

M

t

s SSE _%toleransi Vertical – LabVIEW _{1 s} _{0,5 s} _{51,42 %} _{4,2 s} _{29,96 %} _{2,857 %} Vertical – Analog 2 s 7 s 0 17,5 s -3,482 % 1,923 % Horizontal-LabVIEW 1 s 2 s 11,76 % 5 s 14,44 % 5,8823 % Horizontal - Analog 1,75 s 3 s 0 5 s 44,226 % 3,703 %

Berdasarkan tabel 4.3, dapat diketahui bahwa pada pengujian kedua ini kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki waktu tunda dan waktu naik yang lebih cepat jika dibandingkan dengan kontrol PID berbasis rangkaian analog. Nilai overshoot pada kontrol PID berbasis LabVIEW juga masih jauh lebih tinggi daripada kontrol PID berbasis rangkaian analog. Namun %Mp pada pengujian kedua ini mengalami kenaikan untuk posisi vertical dan penurunan untuk posisi

horizontal. Hal ini menunjukkan hubungan %Mp dengan nilai input

yang berbanding lurus.

Namun, waktu penetapan (ts) pada pengujian ini berbeda dengan data pada pengujian pertama. Untuk posisi vertical, kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki waktu penetapan (ts) yang lebih cepat dibandingkan ts pada kontrol PID berbasis rangkaian analog. Hal ini berkebalikan dengan yang terjadi pada posisi horizontal. Sehingga dapat diketahui hubungan waktu penetapan (ts) dengan pemberian masukan setpoint. Untuk posisi vertical, semakin besar input yang diberikan maka waktu penetapan pada kontrol PID berbasis LabVIEW akan makin cepat jika dibandingkan dengan ts pada kontrol PID berbasis rangkaian analog. Sedangkan untuk posisi

Nilai steady state error (SSE) untuk posisi vertical pada kontrol PID berbasis rangkaian analog mengalami perubahan yang berarti. Nilai SSE ini mengalami kenaikan jika nilai input dinaikkan. Sedangkan untuk posisi horizontal, perubahan nilai SSE berbanding terbalik dengan perubahan nilai input.

Pada pengujian kedua ini, baik kontrol PID berbasis LabVIEW maupun rangkaian analog memiliki % toleransi yang kecil yaitu kurang dari 5%. Sehingga dapat dikatakan sistem ini stabil.

c. Pengujian ketiga

Pengujian ketiga dilakukan dengan memberikan nilai awal yaitu 35 cm untuk posisi vertical dan 180° untuk posisi horizontal. Kemudian setpoint vertical dinaikkan menjadi 25 cm dan setpoint

horizontal menjadi 160°. Pengujian ini dilakukan pada kontrol PID

berbasisi LabVIEW dan Rangkaian analog.

Pengamatan respon sistem dilakukan seperti pada pengujian pertama dan kedua untuk mendapatkan data karakteristik sistem. Data pengamatan ini dapat dilihat pada lembar lampiran. Parameter-parameter karakteristik respon sistem untuk pengujian ketiga ditampilkan pada tabel 4.4.

Tabel 4.4. Perbandingan karakteristik respon sistem pada pengujian ketiga Parameter Posisi - Basis

t

M

t

s SSE _%toleransi Vertical – LabVIEW _{1,25s 0,75s} _{35,3 %} _{5,6 s} _{29,88 %} _{2,857 %} Vertical – Analog 4 s 1 s 26,92% 14,5s -11,712% 3,846 % Horizontal-LabVIEW 2,7 s 1 s 6 % 4,7 s 8,05 % 2 % Horizontal - Analog 5 s 6 s 0 7,5 s -6,6085% 2 %

Berdasarkan tabel 4.4, dapat diketahui bahwa pada pengujian ketiga, kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki waktu tunda dan

waktu naik yang lebih cepat jika dibandingkan dengan kontrol PID berbasis rangkaian analog. Perubahan nilai overshoot yang cukup besar terjadi pada posisi vertical untuk konrol PID berbasis rangkaian analog. Hal ini disebabkan oleh perubahan input dari posisi yang lebih tinggi ke posisi yang lebih rendah. Sehingga terjadi

overshoot ke bawah terlebih dahulu untuk mendapatkan tegangan

output lebih agar motor penggerak vertical dapat kembali ke posisi

yang diinginkan.

Namun, waktu penetapan (ts) pada pengujian ini hampir sama dengan data pada pengujian kedua. Hanya saja, nilai input yang diberikan merupakan kebalikan dari input yang diberikan pada pengujian kedua. Jika dibandingkan dengan hasil pengujian pertama, maka waktu penetapan (ts) pada kontrol PID berbasis LabVIEW lebih cepat daripada kontrol PID berbasis rangkaian analog. Sehingga dapat disimpulkan bahwa makin besar perubahan input

yang diberikan pada posisi vertical maka ts pada kontrol PID berbasis LabVIEW akan menjadi lebih kecil (cepat). Sedangkan pada kontrol PID berbasis rangkaian analog, nilai ts justru akan menjadi lebih besar (lambat). Hal ini akan terjadi pula pada posisi horizontal, hanya saja untuk perubahan input yang lebih kecil.

Nilai steady state error (SSE) pada kontrol PID berbasis rangkaian analog mengalami perubahan yang berarti. Untuk posisi

vertical, nilai SSE ini merupakan nilai terbesar sedangkan untuk

posisi horizontal, nilai SSE ini merupakan nilai terkecil. Hal ini menunjukkan bahwa untuk posisi vertical, perubahan nilai setpoint

berbanding terbalik dengan nilai SSE. Sedangkan untuk posisi

horizontal, nilai SSE lebih bergantung arah perubahan sudut yang

diberikan. Nilai SSE dapat diperkecil dengan membalikkan arah putar posisi horizontal, yaitu dari sudut yang lebih besar ke sudut yang lebih kecil.

Pada pengujian ketiga ini, baik kontrol PID berbasis LabVIEW maupun rangkaian analog memiliki % toleransi yang kecil yaitu kurang dari 5%. Sehingga dapat dikatakan sistem ini stabil.

Berdasarkan ketiga pengujian yang telah dilakukan, maka didapatkan data-data yang dapat menunjukkan unjuk kerja masing-masing kontrol PID pada posisi vertical maupun horizontal, yaitu :

1. Waktu tunda (td) dan waktu naik (tr) kontrol PID berbasis LabVIEW lebih cepat daripada kontrol PID berbasis yang berbasis rangkaian analog.

2. Maksimum overshoot (Mp) kontrol PID berbasis LabVIEW lebih besar daripada kontrol PID berbasis yang berbasis rangkaian analog. Selain itu, %Mp memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan nilai input.

3. Pada perubahan input yang lebih besar, waktu penetapan (ts) pada kontrol PID berbasis LabVIEW untuk posisi

vertical lebih cepat daripada kontrol PID berbasis

rangkaian analog. Sedangkan untuk posisi horizontal

terjadi hal yang sebaliknya.

4. Untuk posisi vertical, kontrol PID berbasis LabVIEW memiliki nilai SSE yang lebih besar daripada kontrol PID berbasis yang berbasis rangkaian analog. Sedangkan untuk posisi horizontal, nilai SSE berbanding terbalik dengan perubahan nilai input yang diberikan.

5. Kontrol posisi dapat menghasilkan output yang stabil dengan toleransi sebesar 5%.

Dalam dokumen PERBANDINGAN UNJUK KERJA KONTROL POSISI PID PADA MODEL HELIKOPTER BERBASIS LABVIEW DAN RANGKAIAN ANALOG TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro (Halaman 75-83)