BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.2 Saran
Setelah mengamati hasil dari penelitian maka terdapat beberapa saran untuk penelitian berikutnya, yaitu:
1. Kendala yang dialami saat penelitian adalah pembacaan sensor ultrasonik yang masih memiliki error dalam proses pencuplikan data, supaya sistem berkerja dengan optimal maka dapat menambahkan sensor jarak jenis lain atau mengganti sensor jarak yang lebih baik dalam pembacaannya.
2. Kendala yang dialami saat penelitian ini adalah pengaruh tempat terhadap nilai tuning yang didapat, supaya sistem berkerja dengan optimal modul ini harus ditempatkan secara tetap, jika tempat berbeda maka dilakukan tuning ulang.
DAFTAR PUSTAKA
Arduino.2015.”Arduino Rev 3”.Diakses dari www.arduino.cc pada 5 Februari 2020.
Asa . 2016. Sistem Pembelajaran Kontrol PID (Proporsional Integral Derivative) Pada Pengatur Kecepatan Motor DC,.Skripsi Sarjana .Yogyakarta:Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Chintia Putri Unarya dan Puput Wanarti Rusimamto. 2020. “ Perancangan Sistem Pengaturan Gerakan Vertikal Pada Towercopter Menggunakan Kontrol PID Berbasis Labview “. Jurnal Teknik Elektro. 8 (01), Hal.765-772. Universitas Negeri Surabaya.
Elang.2015.”Cara Kerja Sensor Ultrasonik, Rangkaian, dan Aplikasinya”.Diakses dari www.elangsakti.com pada tanggal 7 Februari 2020.
Elektror.2019.”Ultrasonic HY-SRF05”.Diakses dari www.elektror.com pada tanggal 7 Februari 2020.
Exceldia Eureka.2018.Rancang Bangun Sistem Buck Converter Dengan Kendali PI Pada Panel Surya.Tugas Akhir.Yogyakarta :Universitas Gadjah Mada.
Fitriani Ulil . 2014 . Sistem Kendali PID Untuk Kecepatan Motor DC Berbasis Mikrokontroler ATMEGA16 . Skripsi Sarjana.Yogyakarta: Institut Sains &
Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Groover MP . 2001. Otomasi, Sistem Produksi dan Computer-Intergrated Manufacturing .Surabaya :Guna Widya Kertajaya.
Ican.2019.”Jurusan Kuliah Paling Diminati”.Diakses dari www.ican-education.com pada 31 Januari 2020.
Muttaqin.2018.Perbandingan Tuning PID dengan Metode Kecerdasan Buatan dan Dengan Metode Ziegler-Nichols dalam Kendali Tower Copter. Tugas Akhir.Yogyakarta:Universitas Gadjah Mada.
Ogata Katsuhiko . 1997 . Modern Control Engineering. Amerika : Prentice Hall.
Pitowarno E . 2006 . Robotika Desain, Kontrol, dan Kercedasan Buatan . Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta.
Rindang Rajib.2018.Purwarupa Sistem Pemantauan Dan Kendali Pintu Air Bendungan Berbasis Labview.Tugas Akhir.Yogyakarta :Universitas Gadjah Mada.
Riza.2018.Rancang Bangun SCADA pada Sistem Pengisian Tangki Berbasis Kendali PI Menggunakan LabView. Skripsi Sarjana . Yogyakarta : Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Setyawan Edhi, Eko Setiawan, dan Wijaya Kurniawan.2015.”Sistem Kendali Quadcopter Mengguanakan PID”. Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer , Vol 2, 125-131 . Universitas Brawijaya.Malang.
Suendri Nensy . 2018 . Analisis Performa Brushless Motor DC Pada Mobil Listrik Molista . Skripsi Sarjana . Yogyakarta: Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Wintersnato Ery. 2014 . Aplikasi Sistem Kendali PID Pada Tangki Pemanas Air Sebagai Teknologi Pemanas Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 32. Skripsi Sarjana.Yogyakarta : Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
Zufur Rifqi Nabila dan Puput Wanarti Rusimamto. 2019 .”Rancang Bangun Sistem Kendali Posisi Ketinggian pada Towercopter Berbasis Propotional Intergrl Menggunakan Tuning Artificial Neural Network”. Jurnal Teknik Elektro, 8 (03), Hal.663-671.Universitas Negeri Surabaya.
LAMPIRAN Hangout
Praktikum Sistem Kendali PID Menggunakan Tuning Manual Pada Modul Towercopter
I. Tujuan Praktikum
1. Mampu Memahami Karakterisitik Kendali PID 2. Mampu Melakukan Tuning PID Secara Manual 3. Mampu Mengendalikan Sistem
II. Alat dan Bahan 1. Komputer / Laptop
2. Software Labview Ver 2013 3. Modul Praktikum Towercopter III. Dasar Teori
3.1 Sistem Kendali PID
Sistem kendali PID adalah sistem kendali dengan metode Propotional, Intergral, Derivative yang merupakan salah satu metode kendali yang banyak digunakan dalam dunia industri (Ulil, 2014). Pada saat ini banyak sistem kendali yang menggunakan kontroller digital sebagai pengganti kontroller analog, hal ini disebabkan kontroller digital lebih cepat dan lebih mudah dalam perbaikan perfoma sistem kendali dengan cara merubah software dibandingkan kontroller analog dengan merubah hardware (Ulil, 2014). Berikut sistem kendali tertutup (close loop) motor DC tanpa penguatan kendali PID.
Gambar 3.1 Close Loop Motor DC (Pitowarno, 2006)
Gambar 3.1 menunjukan kendali motor DC dengan loop tertutup, dimana r merupakan masukan (setpoint). Setpoint adalah nilai yang ingin dicapai oleh pengguna atau sistem. G(s) adalah controller yang berfungsi sebagai pengendali dari sistem. U adalah sinyal keluaran dari G(s) untuk mengendalikan H(s), H(s) sendiri adalah motor dc yang diatur, keluaran motor dc adalah Y. e merupakan error, error sendiri merupakan e=r-Y. Sinyal error diproses oleh G(s) menghasilkan sinyal controller (u) yang dilimpahkan ke H(s) motor DC, dengan tujuan akhir agar keluaran (Y) sama dengan nilai setpoint (r) atau dimana sinyal error mendekati nol. Bagaimana G(s) didesain dalam metode kendali PID, yaitu sinyal kontrol yang dihasilkan dengan cara memperkuat sinyal error (propotional), mengintergralkan sinyal error (intergral) dan membuatnya sebanding dengan laju perubahan sinyal error itu sendiri (derivative) (Ulill, 2014).
5. Kendali Propotional (P)
Kendali propotional berfungsi untuk memperkuat sinyal error pada sistem, sehingga akan mempercepat keluaran sistem mencapai titik refensi. Hubungan antara input controller u(t) dengan sinyal error e(t) terlihat pada persamaan berikut (3-1) (Pitowarno, 2006).
u(t) = Kp * e(t) (3-1)
Nilai Kp adalah konstanta propotional. Diagram blok kendali propotional ditunjukan paga Gambar 3.2
Gambar 3.2 Diagram Blok Kendali Propotional (Pitowarno, 2006)
Penggunaan kendali propotional memiliki beberapa keterbatasan karena sifat kontrolnya yang tidak dinamik, namun dalam beberapa aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol propotional ini cukup mampu untuk mencapai konvergensi meskipun error keadaan tenangnya (stady-state error) yang relatif besar.
6. Kendali Integral (I)
Kendali integral digunakan untuk menghilangkan kesalahan keadaan tunak (offset error) yang biasanya dihasilkan oleh kontrol propotional. Hubungan antara output kendali integral u(t) dengan sinyal error e(t) dapat dilihat pada persamaan (3-2).
u(t) = Ki *∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡0𝑡 (3-2)
Nilai Ki adalah konstanta kendali integral. Berikut diagram blok kendali integral ditunjukan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Diagram Blok Kendali Integral (Pitowarno, 2006) 7. Kendali Derivative (D)
Kendali derivative dapat disebut pengendalian laju, karena output controller sebanding dengan laju perubahan sinyal error. Hubungan antara output kendali derivative u(t) dengan sinyal error e(t) terlihat pada persamaan (3-3).
u(t) = Kd𝑒(𝑡)(𝑑𝑒)
𝑑𝑡 (3-3)
Kendali derivative tidak pernah digunakan sendirian atau berdiri sendiri, karena controller ini hanya aktif pada periode peralihan. Pada periode peralihan, kendali derivative menyebabkan adanya redaman pada sistem, sehingga lebih memperkecil lonjakan. Blok diagram kendali derivative ditunjukan pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Diagram Blok Kendali Derivative (Pitowarno, 2006) 8. Kombinasi Kendali P, I, dan D
Penggabungan kendali P, I, dan D dengan kelebihan masing-masing dapat disatukan untuk mendapatkan kendali yang ideal. Gabungan dari ketiga kendali tersebut menjadi kendali PID. Namun demikian, suatu sistem kombinasi hanya dapat bekerja dengan baik untuk sistem H(s) yang cenderung linier dalam fungsi waktu. Artinya, persamaan model H(s) relatif tidak berubah selama waktu pengontrolan. Padahal pada kenyataanya, tidak ada sistem linier yang benar benar nyata, bahkan hampir semua fenomena sistem kendali contohnya kendali motor dc, jika dilakukan pemodelan secara rinci dan lengkap adalah sangat tidak linier (non-linier). Setiap sistem nyata selalu berhadapan dengan gangguan (disturbance). Motor dc memiliki gangguan dengan friksi pada poros, gearbox, perubahan karakteristik karena temperatur dan lain-lain (Ulil, 2014).
Gambar 3.5 Diagram Blok Kendali PID (Pitowarno, 2006) Sehingga persamaan untuk kendali PID adalah:
u(t) =Kp.e(t)+Ki.∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡0𝑡 +Kd.𝑑𝑒(𝑡)
𝑑𝑡 (3-4)
Keterangan:
u(t) = Sinyal output pengendali PID Kp = Konstanta Propotional
Ki = Konstanta Intergral Kd = Konstanta Derivative
e(t) = Sinyal error (setpoint - nilai terukur)
Dari persamaan (3-1) hingga (3-4) adalah persamaan dalam kawasan waktu kontinyu (analog), sedangkan agar persamaan-persamaan tersebut dapat
direalisasikan kedalam bentuk program, maka persamaan dalam kawasan waktu kontinyu harus diubah dalam bentuk diskret dahulu (Ulil, 2014).
d. Kendali Propotional
Persamaan (3-1) jika diubah menjadi diskret akan menjadi:
(u)k = Kp.e(k) (3-5)
e. Kendali Intergral
Persamaan (3-2) jika diubah menjadi diskret maka akan menjadi:
u(k) = Ki∫ 𝑒(𝑘). 𝑇𝑐𝑖𝑘
u(k) = Ki Tc∫ 𝑒(𝑘)𝑘𝑖 (3-6)
Tc = waktu sampling atau waktu cuplik
Intergral (∫) adalah suatu operator matematika dalam kawasan kontinyu, jika didiskretisasi maka akan menjadi sigma ( ∑ ) dalam kawasan diskret. Sigma sendiri merupakan penjumlahan suatu nilai yang dimulai menjumlahkan nilai ke i sampai dengan nilai ke k. Berdasarkan persamaan (3-6) variabel error (e) yang diintegralkan akan menjadi e(0)+e(1)+e(2)……+e(k) atau dengan kata lain penjumlahan nilai error sebelumnya dengan nilai error yang sekarang.
f. Kendali Derivative
Persamaan (3-3) jika diubah kebentuk diskret, maka akan menjadi:
u(k) = Kd e(k)
𝑑𝑒 𝑑𝑡
𝑇𝑐 (3-7) Penjelasaan persamaan (3-7) adalah:
Derivative (𝑑𝑒
𝑑𝑡) adalah suatu operator matematis dalam kawasan kontinyu, jika dalam kawasan diskret maka akan menjadi operator limit, yang dimana operator limit adalah mengurangkan nilai k dengan nilai k-1. Berdasarkan perhitungan persamaan (3-7) , variable error (e) yang di derivative kan maka sama dengan error saat ini dikurangi error sebelumnya.
Tc (waktu sampling) adalah lamanya waktu yang digunakan untuk mencuplik nilai dari pembacaan sensor. Data pencuplikan akan digunakan untuk mendapatkan error (error (e) = setpoint - nilai terbaca ). Waktu sampling ini berpengaruh pada kesensitifan sistem yang dikendalikan.
Persamaan-persamaan (3-5), (3-6), dan (3-7) merupakan persamaan digital yang telah didiskretisasi, sehingga dapat langsung direalisasikan ke dalam bahasa pemprograman.
3.2 Tuning PID
Tuning adalah penyesuaian parameter-parameter pengendali PID. Nilai optimum reaksi kendali yang diinginkan pada suatu proses atau setpoint tergantung pada pengaplikasiannya. Ada beberapa metode untuk melakukan penyetelan PID.
Pemilihan metode tergantung pada pengambilan setting PID dan tanggapan sistem.
Metode terbaik yaitu melibatkan pokok sistem dalam masukan, mengukur keluaran sebagai fungsi waktu dan menggunakan tanggapan ini untuk menentukan parameter-parameter kendali.
4. Tunning Manual
Tuning manual dapat dikatakan menentukan nilai parameter-parameter kendali dengan cara menebak-menebak yang kemungkinan mendekati nilai terbaik.
Pengaturan PID dilakukan dengan memberikan nilai nol (0) pada konstanta I dan D, meningkatkan konstanta P hingga plant bergerak, selanjutnya menambahkan konstanta I hingga plant bergerak mendekati atau melewati setpoint (overshoot).
Terakhir menambahkan konstanta D sampai menjangkau nilai setpoint tanpa mengalami overshoot. Dengan menggunakan nilai awal parameter kendali yang ditentukan, kita dapat mengamati keluaran dari sistem kemudian merubah nilai parameter awal tersebut hingga memperoleh keluaran sistem yang diinginkan.
Tabel 2.1 Pengaruh Penambahan Parameter (Ulil, 2014)
Konstanta Rise Overtime Overshoot Settling Time Stedy State
Kp Turun Naik Berubah Turun
Ki Turun Naik Naik Hilang
Kd Berubah Turun Turun Berubah
IV. Langkah Percobaan
4.1 Mempersiapkan Modul Towercopter
1. Menghubungkan modul pada power supply.
2. Menghidupkan modul dengan saklar on-off.
3. Menghubungkan kabel USB modul dengan komputer.
4. Membuka software Labview 2013 yang telah diprogram
4.2 Percobaan 1 Kendali P
1. Pilih menu untuk menjalankan program Labview.
2. Pilih “Serial Port” yang sesuai COM Pembacaan di komputer.
3. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
4. Tekan tombol ready untuk menjalakan towercopter pada kondisi standby.
5. Masukan parameter Kp, dengan nilai parameter Ki dan Kd nol.
6. Tekan tombol go untuk menjalakan towercopter pada kondisi siap terbang.
7. Masukan nilai setpoint, lalu tekan enter dan amati grafik.
8. Tekan tombol go untuk mematikan towercopter pada kondisi siap terbang (tombol go tidak aktif, tombol ready masih aktif).
9. Masukan nilai setpoint sama dengan nol.
10. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
11. Ulangi langkah nomor 5 – nomor 10 setiap perubahan parameter Kp.
4.2 Percobaan 2 Kendali I
1. Kondisi program Labview masih jalan.
2. Towercopter dalam kondisi standby.
(tombol ready aktif, tombol go tidak aktif ).
3. Masukan nilai setpoint sama dengan nol.
4. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
5. Masukan parameter Kp dan Ki, dimana parameter Kd adalah nol.
6. Tekan tombol go untuk menjalakan towercopter pada kondisi siap terbang.
7. Masukan nilai setpoint, lalu tekan enter dan amati grafik.
8. Tekan tombol go untuk mematikan towercopter pada kondisi siap terbang
(tombol go tidak aktif, tombol ready masih aktif).
9. Masukan nilai setpoint sama dengan nol.
10. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
11. Ulangi langkah nomor 5 - nomor 10 setiap perubahan parameter Kp dan Ki.
4.3 Percobaan 3 Kendali D
1. Kondisi program Labview masih jalan.
2. Towercopter dalam kondisi standby.
(tombol ready aktif, tombol go tidak aktif ).
3. Masukan nilai setpoint sama dengan nol.
4. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
5. Masukan parameter Kp, Ki, dan Kd.
6. Tekan tombol go untuk menjalakan towercopter pada kondisi siap terbang.
7. Masukan nilai setpoint, lalu tekan enter dan amati grafik.
8. Tekan tombol go untuk mematikan towercopter pada kondisi siap terbang (tombol go tidak aktif, tombol, ready masih aktif).
9. Masukan nilai setpoint sama dengan nol.
10. Tekan tombol reset untuk memulai parameter dari nol.
11. Ulangi langkah nomor 5 - nomor 10 setiap perubahan parameter Kp, Ki, dan Kd.
4.4 Mematikan Modul Towercopter
1. Masuk kondisi standby dengan cara menonaktifkan tombol go.
2. Nonaktifkan tombol ready.
3. Tekan tombol stop.
4. Tutup aplikasi Labview.
5. Lepaskan kabel USB.
6. Putus aliran listrik pada modul.
V. Analisa dan Pembahasaan
Bab ini terdiri dari pembahasaan data hasil yang didapatkan apakah sesuai teori yang telah disampaikan, serta melakukan analisa terhadap data hasil yang didapatkan. Berikut contoh tabel data hasil untuk setiap percobaan parameter PID.
Tabel 5.1 Contoh Tabel Data Hasil
Selain dengan tabel data hasil, pada bab ini terdapat data hasil grafik respon tanggapan terhadap nilai setpoint yang diberikan.
Gambar 5.1 Contoh Data Hasil Grafik Respon
Selanjutnya, praktikan membuat analisa terhadap data hasil yang didapat.
Analisa tersebut digunakan untuk mendapatkan kesimpulan dalam praktikum ini.
VI. Kesimpulan
Kesimpulan terdiri dari kesimpulan percobaan kendali PID yang berdasarkan dari pembahasaan dan analisa dengan tujuan dari praktikum sistem kendali.