Hak cipta dan penggunaan kembali:
Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah,
memperbaiki, dan membuat ciptaan turunan bukan untuk
kepentingan komersial, selama anda mencantumkan nama
penulis dan melisensikan ciptaan turunan dengan syarat
yang serupa dengan ciptaan asli.
Copyright and reuse:
This license lets you remix, tweak, and build upon work
non-commercially, as long as you credit the origin creator
and license it on your new creations under the identical
terms.
KESTABILAN POSISI MERIAM PADA PROTOTIPE TANK MENGGUNAKAN KONTROLER PID
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro
Dimas Farid Arief Putra 00000017259
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA
TANGERANG 2020
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR
KESTABILAN POSISI MERIAM PADA PROTOTIPE TANK MENGGUNAKAN KONTROLER PID
Oleh
Nama : Dimas Farid Arief Putra NIM : 00000017259
Fakultas : Teknik dan Informatika Program Studi : Teknik Elektro
Telah diujikan pada hari Rabu, 30 Juni 2020 dan dinyatakan lulus dengan susunan Tim Penguji sebagai berikut,
Ketua Sidang, Dosen Pembimbing, Dosen Penguji,
Dr. Rangga Winantyo, Ph.D., M.Sc., BCS. Ahmad Syahril Muharom S.Pd., M.T. M.B. Nugraha, S.T., M.T.
Disahkan Oleh,
Ketua Program Studi Teknik Elektro
PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT
Dengan ini saya:
Nama : Dimas Farid Arief Putra
NIM : 00000017259
Fakultas : Teknik dan Informatika Program Studi : Teknik Elektro
menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “KESTABILAN POSISI MERIAM PADA PROTOTIPE TANK MENGGUNAKAN KONTROLER PID” ini adalah karya ilmiah saya sendiri, bukan plagiat dari karya ilmiah yang ditulis oleh orang lain atau lembaga lain, dan semua karya ilmiah orang lain atau lembaga lain yang dirujuk dalam tugas akhir ini telah disebutkan sumber kutipannya serta dicantumkan di Daftar Pustaka.
Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan / penyimpangan, baik dalam pelaksanaan tugas akhir maupun dalam penulisan laporan tugas akhir, saya bersedia menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk mata kuliah tugas akhir yang telah saya tempuh.
Tangerang, 13 Juni 2020
Dimas Farid Arief Putra 00000017259
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena atas rahmat-Nya penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “KESTABILAN POSISI MERIAM PADA PROTOTIPE TANK MENGGUNAKAN KONTROLER PID” dapat diselesaikan. Laporan tugas akhir ini disusun sebagai persyaratan kelulusan pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Informatika Universitas Multimedia Nusantara.
Tentu laporan ini dapat terselesaikan dengan adanya kerjasama, saran, dorongan, dan bimbingan yang didapat selama pengerjaan tugas akhir dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati, ucapan terima kasih disampaikan kepada:
1. Dr. Ninok Leksono, Rektor Universitas Multimedia Nusantara,
2. Friska Natalia, S.Kom., M.T., Ph.D., Ir. Andrey Andoko, M.Sc., Ika Yanuarti, S.E., MSF, Prof. Dr. Muliawati G. Siswanto, M.Eng.Sc., sebagai Wakil Rektor Universitas Multimedia Nusantara,
3. Dr. Eng. Niki Prastomo, S.T., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik dan Informatika Universitas Multimedia Nusantara.
4. Ahmad Syahril Muharom, S.Pd., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Multimedia Nusantara,
5. Ahmad Syahril Muharom, S.Pd., M.T., selaku dosen pembimbing yang telah membimbing saya dalam pengerjaan tugas akhir ini,
6. M.B. Nugraha, S.T., M.T., Dyah Ayu Anggreini Tuasikal, S.T., M.T., Dr. Rangga Winantyo, Ph.D., M.Sc., BCS., Dwi Dharma Arta Kusuma, S.T., M.Eng., Hira Meidia, Ph.D., Wolfgang Xaverius Dorojatun Jalma Nuswantara, S.T., M.Sc., selaku dosen Program Studi Teknik Elektro Universitas Multimedia Nusantara yang telah membimbing penulis selama kegiatan perkuliahan.
7. Elia Dita dan Untung Sumartono selaku Orang tua. Amalia Ayu Maharani, Bagas Rizky Dwi Putra dan Catur Dharma Ramadhan Tri Putera selaku kakak dan Eliza Meinisa Puteri Maharani selaku adik penulis yang selalu memberikan semangat dan dukungan,
8. Hira Meidia, Ph.D., sosok ibu yang telah menyelamatkan serta memberikan saya kesempatan sehingga saya bisa sampai pada titik ini,
9. Stefanus, Eldo Ramadhan dan Sandy Prawira sebagai sahabat seperjuangan Teknik Elektro sejak awal perkuliahan,
10. Clara Tania, Krisna Imanuel, Atika Widyasari, Steffie Lienanta, Joshua Eas dan Nadhira Athirah sebagai sahabat yang telah menyelamatkan dan memotivasi saya,
11. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulisan laporan tugas akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik sebagai sumber informasi, maupun sebagai inspirasi bagi para pembaca.
Tangerang, Juni 2020
ABSTRAK
KESTABILAN POSISI MERIAM PADA PROTOTIPE TANK MENGGUNAKAN KONTROLER PID
Oleh
Dimas Farid Arief Putra NIM: 00000017259
(Program Studi Teknik Elektro)
Tank merupakan kendaraan perang berlapis baja yang dapat dioperasikan diberbagai medan. Penelitian ini membahas tentang menciptakan kestabilan posisi meriam pada prototipe tank menggunakan sistem kendali PID. Meriam pada prototipe tank digerakkan menggunakan tiga buah servo yang masing-masing mewakili sumbu x, sumbu y dan sumbu z. Komponen PID didapatkan menggunakan metode Ziegler Nichols tipe 2. Didapatkan nilai rata-rata error terbesar senilai 4.67 derajat ketika prototipe tank dimiringkan secara bebas pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z.
ABSTRACT
THE STABILITY OF CANNON POSITION ON PROTOTYPE TANK USING PID CONTROLLER
By
Dimas Farid Arief Putra NIM: 00000017259 (Electrical Engineering)
Tank is a war vehicle made of steel that can be operated on various fields. This study discusses the stability of the position of the cannon on the prototype tank using the PID control system. The cannon on the prototype tank were driven using three servos, each representing the x-axis, y-axis and z-axis. The PID component is obtained using the Ziegler Nichols type 2 method. The highest average error value is 4.67 degrees when the prototype tank is tilted freely on the x axis, y axis and z axis.
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... ii
PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 17
1.1 Latar Belakang Masalah ... 17
1.2 Perumusan Masalah ... 18
1.3 Batasan Masalah ... 18
1.4 Tujuan Penelitian ... 19
1.5 Manfaat Penelitian ... 19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 21
2.2.2 Power ... 24
2.2.3 Memori ... 25
2.2.4 Input dan Output ... 25
2.2.5 Komunikasi ... 26
2.2.6 Pemograman ... 26
2.2 Motor Servo (MG996R) ... 27
2.3 MPU6050 Accelerometer and Gyroscope ... 30
2.4 Kontroler PID ... 32
2.4.1 Kontrol Propotional ... 32
2.4.2 Kontrol Derifatif ... 33
2.4.3 Kontrol Integral ... 34
2.4.4 Kontrol PID ... 34
2.5 Metode Ziegler Nichols ... 36
2.5.1 Metode ke-1 Ziegler Nichols ... 36
2.5.2 Metode ke-2 Ziegler Nichols ... 37
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ... 39
3.1 Diagram Blok ... 39
3.1.1 Diagram Blok Sistem ... 39
3.2 Flow Chart Sistem ... 43
3.3 Perancangan Hardware ... 44
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ... 47
4.1 Penentuan Parameter ... 47
4.1.1 Fungsi Alih Servo ... 47
4.1.2 Pemodelan Kontroler PID ... 50
4.2 Pemograman Sistem Prototipe Tank ... 54
4.3 Pengujian Sistem ... 60
4.3.1 Pengujian pada Sumbu X ... 61
4.3.2 Pengujian pada Sumbu Y ... 65
4.3.3 Pengujian pada Sumbu Z ... 69
4.3.4 Pengujian pada Sumbu X, Y dan Z ... 75
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 78
5.1 Simpulan ... 78
5.2 Saran ... 79
DAFTAR PUSTAKA ... 80
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arduino Mega2560 (Tampak depan) ... 22
Gambar 2.2 Arduino Mega2560 (Tampak belakang) ... 23
Gambar 2.3 Pin out Arduino Mega2560 ... 23
Gambar 2.4 Digital pin D22-D53 Arduino Mega2560 ... 24
Gambar 2.5 Closed Loop Feedback Motor Servo ... 25
Gambar 2.6 Motor Servo MG996R ... 28
Gambar 2.7 Pinout Motor Servo MG996R ... 29
Gambar 2.8 Komponen Utama Servo ... 30
Gambar 2.9 Hubungan Pulsa dengan Posisi Poros ... 30
Gambar 2.10 MPU6050 ... 31
Gambar 2.11 Diagram Blok Kontroler Proporsional ... 33
Gambar 2.12 Diagram Blok Kontroler Derifatif ... 33
Gambar 2.13 Diagram Blok Kontroler Integrator ... 34
Gambar 2.14 Diagram Blok Kontroler PID ... 35
Gambar 2.15 Respond unit step dari plant & kurva respond bentuk S ... 36
Gambar 2.16 Sistem closed loop dengan gain dari plant & kurva output berbentuk osilasi ... 38
Gambar 3.2 Rangkaian Listrik Servo ... 40
Gambar 3.3 Diagram Blok Servo (1) ... 42
Gambar 3.4 Diagram Blok Servo (2) ... 43
Gambar 3.5 Flowchart Sistem ... 44
Gambar 3.6 Mekanisme kendali pada prototipe tank (tampak samping)... 45
Gambar 3.7 Mekanisme kendali pada prototipe tank (tampak depan)... 46
Gambar 3.8 Diagram sirkuit prototipe tank ... 46
Gambar 4.1 Perhitungan Torsi Servo ... 48
Gambar 4.2 Diagram Blok Servo dengan Rasio Gir dan Torsi disturbance ... 49
Gambar 4.3 Diagram Blok servo x Simulink ... 50
Gambar 4.4 Diagram Blok servo y Simulink ... 50
Gambar 4.5 Diagram Blok servo z Simulink ... 51
Gambar 4.6 Grafik Osilasi ... 51
Gambar 4.7 Grafik PID Servo x ... 53
Gambar 4.8 Grafik PID Servo y ... 54
Gambar 4.9 Grafik PID Servo z ... 54
Gambar 4.10 Inisialisasi pada Arduino ... 55
Gambar 4.11 Setup Arduino ... 56
Gambar 4.13 Akselero Calculation ... 58
Gambar 4.14 Arduino Gyroscope ... 58
Gambar 4.15 Arduino Gyro Calculation ... 59
Gambar 4.16 Arduino Yaw, Pitch, Roll Mapping ... 59
Gambar 4.17 Arduino PID ... 60
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Mega2560 ... 22
Tabel 2.2 Spesifikasi Motor Servo MG996R ... 28
Tabel 2.3 Pinout MPU6050 ... 31
Tabel 2.4 Ziegler Nichols Tipe 1 ... 37
Tabel 2.5 Ziegler Nichols Tipe 2 ... 38
Tabel 4.1 Tabel Ziegler Nichols tipe 2 Servo x ... 52
Tabel 4.2 Tabel Ziegler Nichols tipe 2 Servo y ... 52
Tabel 4.3 Tabel Ziegler Nichols tipe 2 Servo z ... 53
Tabel 4.4 Alamat Register MPU6050 ... 56
Tabel 4.5 Sensitivitas Akselerometer ... 57
Tabel 4.6 Sensitivitas Gyroscope ... 58
Tabel 4.7 Percobaan Pertama Sumbu X ... 61
Tabel 4.8 Percobaan Kedua Sumbu X ... 62
Tabel 4.9 Percobaan Ketiga Sumbu X ... 64
Tabel 4.10 Percobaan Pertama Sumbu Y ... 65
Tabel 4.11 Percobaan Kedua Sumbu Y ... 67
Tabel 4.12 Percobaan Ketiga Sumbu Y ... 68
Tabel 4.14 Percobaan Kedua Sumbu Z ... 72
Tabel 4.15 Percobaan Ketiga Sumbu Z... 74
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A. TAMPAK DEPAN TANK ... 81
LAMPIRAN B. TAMPAK SAMPING TANK ... 82
LAMPIRAN C. DESAIN SERVO X... 83
LAMPIRAN D. DESAIN SERVO Y ... 84
LAMPIRAN E. DESAIN SERVO Z ... 85
LAMPIRAN F. TAMPILAN SERIAL MONITOR ... 86
LAMPIRAN G. PROGRAM ARDUINO ... 87
