BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

(1)

35 Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

4.1. Pengujian Rangkaian Driver Pemanas

Pengujian rangkaian driver pemanas pada plant pemanas dilakukan dengan memberikan input tegangan dari potensiometer sebesar 8,04 V. Pengujian ini menghasilkan empat sinyal. Sinyal-sinyal tersebut diamati melalui osiloskop digital dan disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Sinyal-sinyal pengujian rangkaian driver pemanas (a) Sinyal sinkronisasi; (b) Sinyal ramp; (c) Sinyal output; (d) Sinyal TRIAC

Gambar 4.1 (a) adalah sinyal sinkronisasi, yaitu sinyal hasil cuplikan dari sumber tegangan AC yang digunakan sebagai referensi untuk memotong gelombang sinyal. Selanjutnya Gambar 4.1 (b) adalah sinyal ramp, yaitu sinyal yang digunakan untuk menentukan lebar pulsa berdasarkan input tegangan (𝑉₁₁) dan trimpot yang terhubung pada pin 9 IC TCA 785. Tegangan maksimal sinyal ramp yang terukur yaitu 10 V, dikarenakan trimpot yang terhubung pada pin 9 IC TCA 785 diatur sebesar 2,296 V. Berikutnya Gambar 4.1 (c) adalah sinyal output, yaitu sinyal yang menunjukkan berapa besar derajat sudut penyulutan. Sinyal output yang terukur ditunjuk oleh anak panah dengan sudut penyulutan berdasarkan Persamaan (2.6) yaitu 144,72°. Terakhir, Gambar 4.1 (d) adalah sinyal TRIAC, yaitu bentuk perpotongan sinyal pada TRIAC berdasarkan input tegangan.

(a) (b)

(c) (d)

(2)

Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

4.2. Pengujian Plant Pemanas

Pengujian terhadap plant pemanas dilakukan bertujuan untuk mencari karakterisitik plant pemanas. Pengujian plant pemanas dibagi menjadi 3 bagian, yaitu sudut penyulutan, tegangan beban, dan suhu yang terukur selama 2 menit.

Adapun dokumentasi pengujian plant pemanas dapat dilihat pada Lampiran B.

a. Sudut penyulutan

Sudut penyulutan yang dihasilkan oleh driver pemanas dapat diketahui berdasarkan Persamaan (2.6). Diketahui tegangan maksimal sinyal ramp yaitu 10 V. Besar sudut penyulutan berdasarkan input tegangan yang diberikan disajikan dalam bentuk grafik (lihat Gambar 4.2) dan tabel (lihat Lampiran G).

Gambar 4.2 Input tegangan vs sudut penyulutan

Berdasarkan Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa input tegangan berbanding lurus dengan sudut penyulutan. Dapat disimpulkan bahwa input tegangan yang diperoleh dari NI USB 6008, yaitu output kendali, dapat disebut sebagai sudut penyulutan.

b. Tegangan beban

Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan beban pada plant pemanas berdasarkan input tegangan yang diberikan. Diketahui sumber Vac yaitu 220 V.

Tegangan beban yang terukur berdasarkan input tegangan yang diberikan disajikan dalam bentuk grafik (lihat Gambar 4.3) dan tabel (lihat Lampiran G).

Gambar 4.3 Input tegangan vs tegangan beban

(0, 0)

1, 18 (2, 36)

(3, 54) (4, 72) (5, 90)

(6, 108)

(7, 126) (8, 144)

(9, 162)

(10, 180)

0 30 60 90 120 150 180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sudut Penyulutan (°)

Input Tegangan (V)

(0.01, 212)

(1.01, 205)

(2.02, 192)

(3.03, 176)

(4.08, 151)

(5.03, 126) (6, 94)

(7.01, 50) (8.02, 25)

(9.02, 13)

(10.04, 0.8) 0

40 80 120 160 200 240

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tegangan Beban (V)

(3)

Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa semakin besar input tegangan maka akan semakin kecil tegangan beban yang terukur. Nantinya, data ini digunakan sebagai acuan dalam merancang sistem kendali suhu.

c. Suhu yang terukur selama 2 menit

Pengujian dilakukan dengan melihat suhu yang terukur selama 2 menit setiap diberikan input tegangan yang bervariasi. Diketahui suhu ruang sebesar 28°C. Suhu yang terukur selama 2 menit berdasarkan input tegangan yang diberikan disajikan dalam bentuk grafik (lihat Gambar 4.4) dan tabel (lihat Lampiran G).

Gambar 4.4 Input tegangan vs suhu

Berdasarkan Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa semakin besar input tegangan maka akan semakin kecil suhu yang terukur. Nantinya, data ini juga digunakan sebagai acuan dalam merancang sistem kendali suhu.

4.3. Pengujian Rangkaian Penguat Transistor

Pengujian rangkaian penguat transistor dilakukan untuk memastikan output penguatan tegangan sesuai berdasarkan data yang terdapat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4. Terdapat dua input tegangan yang diberikan, yaitu output kendali dari NI USB 6008 dan input referensi sebesar 10 V dari modul step up tegangan DC (XL6009). Hasil pengujian rangkaian penguat transistor disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil pengujian rangkaian penguat transistor Vin dari NI DAQ 6008 (V) Vout (V)

0 9,65

1 9,26

2 8,28

3 7,28

4 6,29

5 5,29

(0, 64)

(1, 64)

(2, 62)

(3, 61)

(4, 54)

(5, 49) (6, 42)

(7, 36) (8, 30) (9, 28) (10, 28)

10 20 30 40 50 60 70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Suhu (°C)

(4)

Berdasarkan Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa hasil penguatan tegangan terkecil yaitu 5,29 V saat input tegangan sebesar 0 V dan penguatan tegangan terbesar yaitu 9,65 V saat input tegangan sebesar 5 V. Adapun dokumentasi proses pengujian dapat dilihat pada Lampiran B.

4.4. Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal

Pengujian dilakukan menggunakan 2 alat instrumen, yaitu multimeter dan Labview melalui perangkat akuisisi data, yaitu NI USB 6008. Termokopel diletakkan berada di suhu ruang sebesar 28°C dan RV1 (trimpot yang terhubung ke pin 2 IC OP07, lihat Gambar 3.6) diatur paling kecil. Hasil pengujian melalui multimeter dapat dilihat pada Lampiran B, sedangkan hasil pengujian melalui Labview dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Output tegangan terukur pada Labview

Hasil pengujian melalui multimeter menghasilkan tegangan sebesar -0.447 V, sedangkan hasil pengujian pada Labview menghasilkan tegangan termokopel yang sangat bervariasi selama 200 detik. Maka, sinyal tersebut harus di-filter dengan low pass filter. Sebelum sinyal termokopel di-filter, terlebih dahulu dijumlah dengan bilangan positif sebesar 0,8. Hal tersebut bertujuan agar sinyal termokopel bernilai positif.

4.5. Pengujian Low Pass Filter

Pengujian low pass filter dilakukan untuk melihat apakah sinyal termokopel ter-filter dengan baik atau tidak. Low pass filter membutuhkan input 𝑇_𝑓 (filter time constant) dan 𝑇_𝑠 (sampling time). Hasil pengujian low pass filter dengan 𝑇_𝑓 sebesar 25 dan 𝑇_𝑠 sebesar 1 dapat dilihat pada Gambar 4.6.

0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tegangan (V)

Waktu (s)

Tegangan Awal

(5)

Gambar 4.6 Pengujian low pass filter

Gambar 4.6 memperlihatkan bahwa tegangan sensor termokopel dapat ter-filter dengan baik. Saat sinyal termokopel mengalami kenaikan suhu yang tinggi, sinyal termokopel yang ter-filter hanya naik sedikit. Adapun program low pass filter dapat dilihat pada Lampiran E.

4.6. Pengujian Kalibrasi Sensor Termokopel

Pengujian kalibrasi sensor termokopel pada Labview dilakukan untuk memastikan sinyal termokopel yang terukur dalam satuan (V) dapat berubah menjadi satuan suhu (°C). Kalibrasi sensor termokopel dibagi menjadi dua bagian, yaitu kalibrasi 1 dan kalibrasi 2. Kalibrasi 1 dilakukan bertujuan agar tegangan termokopel yang sudah di-filter sesuai dengan datasheet sensor termokopel tipe K saat berada di suhu 28°C. Diketahui tegangan termokopel pada datasheet saat suhu berada di 28°C yaitu sebesar 1,122 V. Adapun tegangan yang terukur pada Labview setelah ditambah 0,8 menjadi 0,35 V. Maka, output yang terukur harus ditambah bilangan sebesar 0,77 dan dilabeli dengan Tegangan Akhir.

Kalibrasi 2 dilakukan agar nilai tegangan termokopel dikonversi ke satuan suhu (°C) menggunakan metode perbandingan suhu yang terukur pada termometer dengan tegangan termokopel yang terukur pada Labview. Sistem kalang terbuka digunakan untuk mengamati perubahan suhu dengan input step 2 V. Respon sistem kalang terbuka disajikan pada Gambar 4.7. Adapun program sistem kalang terbuka dapat dilihat pada Lampiran E.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Tegangan (V)

Waktu

Tegangan Awal Tegangan Filter

(6)

Gambar 4.7 Respon sistem kalang terbuka pada plant pemanas

Berdasarkan Gambar 4.7 diperoleh rata-rata tegangan akhir sebesar 1,68 V saat suhu 68°C dan rata-rata tegangan awal yang terukur sebesar 1,12 V saat suhu 28°C.

Setelah diketahui tegangan awal, tegangan akhir, suhu awal, dan suhu akhir, maka diperoleh Persamaan (4.1) berdasarkan Persamaan (2.9), yaitu:

𝑦 = 70,18𝑥 − 50,60 (4.1) Kemudian, dilakukan pengujian kalibrasi termokopel dengan Persamaan (4.1) yang telah diperoleh. Pengujian kalibrasi sensor termokopel menggunakan sistem kalang terbuka dengan input step sebesar 2 V dan hasilnya disajikan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Pengujian kalibrasi sensor termokopel

Gambar 4.8 menunjukan hasil pengukuran termokopel sudah dilabeli dengan Suhu (°C). Dapat dilihat bahwa sensor termokopel dapat dikalibrasi dan dapat dikonversi dari satuan tegangan (V) ke satuan suhu (°C).

4.7. Pengujian Pengendali PID pada Rancangan Sistem

Pengujian pengendali PID dilakukan pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dengan program pengendali PID pada Labview. Hasil perancangan sistem kendali suhu dapat dilihat pada Lampiran A. Adapun program pengendali PID dapat dilihat pada Lampiran E, sedangkan untuk front panel pengendali PID dapat dilihat pada Lampiran D.

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Tegangan (V)

Waktu (s)

Tegangan Input Tegangan Akhir

0 10 20 30 40 50 60 70

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Unit

Waktu (s)

Suhu (°C) Tegangan Input (V)

(7)

4.7.1. Penalaan Pengendali PID a. Metode pertama Ziegler-Nichols

Metode pertama Ziegler-Nichols membutuhkan parameter nilai 𝐾, 𝐿, dan 𝑇 yang diperoleh dengan pengujian sistem kalang terbuka dengan input step tegangan sebesar 2 V. Salah satu hasil percobaan sistem kalang terbuka dengan 𝐾, 𝐿, dan 𝑇 yang sudah diketahui dapat dilihat pada Lampiran H. Adapun program sistem kalang terbuka dapat dilihat pada Lampiran E.

Setelah dilakukan beberapa kali percobaan, diperoleh 𝐾 sebesar 2, 𝐿 sebesar 3,3125, dan 𝑇 sebesar 7,4665. Parameter 𝐾_𝑝, 𝑇_𝑖, dan 𝑇_𝑑 untuk setiap tipe kendali PID menggunakan metode pertama Ziegler-Nichols disajikan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Nilai 𝐾_𝑝, 𝑇_𝑖, dan 𝑇_𝑑 menggunakan metode pertama Ziegler-Nichols

𝐾_𝑝 𝑇_𝑖 𝑇_𝑑

P 2,25404 ∞ -

PI 2,02863 11,0417 -

PID 2,70485 6,625 1,65625

Parameter pengendali PID yang terlihat pada Tabel 4.2 akan duji pada sistem kendali suhu yang telah dirancang. Hasil pengujian untuk setiap tipe kendali akan dilihat respon sistemnya, output kendalinya, dan tergolong tipe sistem apa. Adapun fungsi alih sistem kendali suhu yang diperoleh berdasarkan Persamaan (2.4) yaitu:

𝑃(𝑠) = 2𝑒^{−3,3125𝑠}

7,4665𝑠 + 1 (4.2) Persamaan (4.2) akan digunakan untuk menentukan karakteristik tipe sistem.

Setelah diketahui tipe sistemnya, maka akan diketahui berapa kesalahan keadaan tunak yang harusnya dimiliki sistem tersebut berdasarkan Tabel (2.1).

b. Metode kedua Ziegler-Nichols

Metode kedua Ziegler-Nichols membutuhkan parameter nilai 𝐾_𝑐𝑟 dan 𝑃_𝑐𝑟 yang diperoleh dengan melakukan pengujian sistem kalang tertutup. Set point diatur sebesar 70°C, 𝐾_𝑝 awal diatur dari nilai 3, 𝑇_𝑖 diatur menjadi tak terhingga, dan 𝑇_𝑑 diatur menjadi nol. Saat PV menyentuh set point, 𝐾_𝑝 dikali-gandakan sehingga menjadi 9. Saat PV menyentuh suhu maksimal yaitu sebesar 87°C, 𝐾_𝑝 diubah menjadi 4,5. Saat 𝐾_𝑝 bernilai 4,5, respon sistem mulai mengalami osilasi yang

(8)

konstan dengan amplitudo yang konstan. Namun, nilai rentang waktu antar puncak amplitudo berbeda-beda. Maka, 𝑃_𝑐𝑟 diperoleh dengan mencari nilai rata-ratanya, sehingga dihasilkan 𝑃_𝑐𝑟 sebesar 575 s atau 9,58 menit. Lalu, parameter pengendali PID dapat diketahui dan disajikan pada Tabel 4.3. Respon sistem kalang tertutup dengan variasi nilai 𝐾_𝑝 dapat dilihat pada Lampiran H. Adapun program untuk sistem kalang tertutup dengan pengaturan 𝐾_𝑝 dapat dilihat pada Lampiran E.

Tabel 4.3 Nilai 𝐾_𝑝, 𝑇_𝑖, dan 𝑇_𝑑 menggunakan metode kedua Ziegler-Nichols

𝐾_𝑝 𝑇_𝑖 𝑇_𝑑

P 2,25 ∞ -

PI 2,025 7,98333 -

PID 2,7 4,79 1,1975

Parameter pengendali PID yang terlihat pada Tabel 4.3 akan diuji pada sistem kendali suhu yang telah dirancang. Hasil pengujian untuk setiap tipe kendali akan dilihat respon sistemnya, output kendalinya, dan tergolong tipe sistem apa.

4.7.2. Pengujian Tipe Kendali P a. Respon sistem

Hasil pengujian tipe kendali P menggunakan metode pertama Ziegler-Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Diketahui suhu ruang sebesar 27°C dan set point diatur menjadi 70°C.

Gambar 4.9 Pengujian PID tipe P untuk metode pertama Ziegler-Nichols

Respon sistem dengan tipe kendali P yang disajikan pada Gambar 4.9 memiliki overshoot maksimum sebesar 79°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 7°C (16,28%), dan mengalami osilasi. td, tr, dan tp untuk respon sistem ini masing-masing adalah 214 s, 327 s, dan 445 s. Respon sistem ini tidak memiliki ts dikarenakan process value tidak menetap di daerah set point.

20 30 40 50 60 70 80

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

Suhu

Waktu (s)

Set Point (°C ) Process Value (°C)

(9)

Selanjutnya, hasil pengujian tipe kendali P menggunakan metode kedua Ziegler-Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.10. Diketahui suhu ruang sebesar 28°C dan set point diatur menjadi 70°C.

Gambar 4.10 Pengujian PID tipe P untuk metode kedua Ziegler-Nichols

Respon sistem dengan tipe kendali P yang disajikan pada Gambar 4.10 memiliki overshoot maksimum sebesar 78°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 8°C (19,05%), dan mengalami osilasi. td, tr, dan tp, untuk respon sistem ini masing-masing adalah 213 s, 323 s, dan 411 s. Respon sistem ini tidak memiliki ts dikarenakan process value tidak menetap di daerah set point.

b. Output sinyal kendali

Penjelasan mengenai output sinyal kendali yang dihasilkan oleh respon sistem menggunakan kendali tipe P dapat dilihat pada Lampiran J. Dapat dilihat bahwa output sinyal kendali untuk kedua metode memiliki karakteristik yang sama, yaitu berbanding terbalik dengan respon sistem. Adapun output sinyal kendali pada kedua metode saat mencapai keadaan tunak yaitu 1,8 V.

c. Klasifikasi tipe sistem

Berdasarkan hasil perhitungan yang terdapat pada Lampiran K, sistem yang telah dirancang menggunakan kendali tipe P diklasifikasikan ke dalam sistem tipe 0. Adapun kesalahan keadaan tunak yang dimiliki sistem tersebut berdasarkan Tabel 2.1 adalah 19,68%.

4.7.3. Pengujian Tipe Kendali PI a. Respon sistem

Hasil pengujian tipe kendali PI menggunakan metode pertama Ziegler- Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.11. Diketahui suhu ruang sebesar 27°C dan set point diatur menjadi 70°C.

20 30 40 50 60 70 80

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500

Suhu

Waktu (s)

Set Point (°C) Process Value (°C)

(10)

Gambar 4.11 Pengujian tipe kendali PI untuk metode pertama Ziegler-Nichols

Respon sistem dengan tipe kendali PI yang disajikan pada Gambar 4.11 memiliki overshoot maksimum sebesar 87°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 1°C, dan mengalami osilasi. td, tr, tp, dan ts untuk respon sistem ini masing-masing adalah 218 s, 311 s, 457 s, dan 2949 s.

Selanjutnya, hasil pengujian tipe kendali PI menggunakan metode kedua Ziegler-Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.12. Diketahui suhu ruang sebesar 28°C dan set point diatur menjadi 70°C.

Gambar 4.12 Pengujian tipe kendali PI untuk metode kedua Ziegler-Nichols

Respon sistem dengan tipe kendali PI yang disajikan pada Gambar 4.12 memiliki overshoot maksimum sebesar 92°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 1°C, dan mengalami osilasi. td, tr, tp, dan ts untuk respon sistem ini masing-masing adalah 210 s, 287 s, 417 s, dan 2833 s.

Penjelasan mengenai output sinyal kendali yang dihasilkan oleh respon sistem menggunakan kendali tipe PI dapat dilihat pada Lampiran J. Dapat dilihat bahwa output kendali untuk kedua metode memiliki karakteristik yang sama, yaitu berbanding terbalik dengan respon sistem. Adapun output kendali saat mencapai keadaan tunak yaitu 2,2 V untuk metode pertama dan 2,1 V untuk metode kedua.

20 30 40 50 60 70 80 90

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4000

Suhu

Waktu (s)

20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600

Suhu

Waktu (s)

(11)

Berdasarkan hasil perhitungan yang terdapat pada Lampiran K, sistem yang telah dirancang menggunakan tipe kendali PI diklasifikasikan ke dalam sistem tipe 1. Adapun kesalahan keadaan tunak yang dimiliki sistem tersebut berdasarkan Tabel 2.1 adalah 0%.

4.7.4. Pengujian Tipe Kendali PID a. Respon sistem

Hasil pengujian tipe kendali PID menggunakan metode pertama Ziegler- Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.13. Diketahui suhu ruang sebesar 28°C dan set point diatur menjadi 70°C.

Gambar 4.13 Pengujian tipe kendali PID untuk metode pertama Ziegler-Nichols

Respon sistem dengan tipe kendali PID yang disajikan pada Gambar 4.13 memiliki overshoot maksimum sebesar 86°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 0°C, dan mengalami osilasi. td, tr, tp, dan ts untuk respon sistem ini masing-masing adalah 214 s, 302 s, 445 s, dan 2000 s.

Selanjutnya, hasil pengujian tipe kendali PID menggunakan metode kedua Ziegler-Nichols pada sistem kendali suhu yang telah dirancang dapat dilihat pada Gambar 4.14. Diketahui suhu ruang sebesar 28°C dan set point diatur menjadi 70°C.

Gambar 4.14 Pengujian tipe kendali PID untuk metode kedua Ziegler-Nichols

20 30 40 50 60 70 80 90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

Suhu

Waktu (s)

20 30 40 50 60 70 80 90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200

Suhu

Waktu (s)

(12)

Respon sistem dengan tipe kendali PID yang disajikan pada Gambar 4.14 memiliki overshoot maksimum sebesar 87°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 0°C, dan mengalami osilasi. td, tr, tp, dan ts untuk respon sistem ini masing-masing adalah 209 s, 292 s, 427 s, dan 1902 s.

Penjelasan mengenai output sinyal kendali yang dihasilkan oleh respon sistem menggunakan kendali tipe PID dapat dilihat pada Lampiran J. Dapat dilihat bahwa output sinyal kendali untuk kedua metode memiliki karakteristik yang sama, yaitu berbanding terbalik dengan respon sistem. Namun kendali tipe PID memiliki perbedaan, yaitu setiap perubahan nilai suhu dalam sepersekian detik output sinyal kendali naik maksimum untuk setiap kenaikan suhu dan menurun untuk setiap penurunan suhu. Adapun output sinyal kendali saat mencapai keadaan tunak yaitu 2,2 V untuk kedua metode.

Berdasarkan hasil perhitungan yang terdapat pada Lampiran K, sistem yang telah dirancang menggunakan tipe kendali PID diklasifikasikan ke dalam sistem tipe 1. Adapun kesalahan keadaan tunak yang dimiliki sistem tersebut berdasarkan Tabel 2.1 adalah 0%.

4.8. Pengujian Kendali Fuzzy pada Rancangan Sistem

Kendali kedua yang digunakan pada sistem kendali suhu yang telah dirancang yaitu kendali Fuzzy dengan rule base 5x5. Adapun program kendali Fuzzy dapat dilihat pada Lampiran E, sedangkan untuk front panel kendali Fuzzy dapat dilihat pada Lampiran D. Pengujian dilakukan berdasarkan fungsi keanggotaan dengan domain range yang telah dirancang. Adapun fungsi keanggotaan variabel input dan output beserta domain range-nya, dapat dilihat pada Lampiran F.

Pengujian kendali Fuzzy dengan rule base 5x5 dilakukan dengan mengatur set point sebesar 70°C. Diketahui suhu ruangan sebesar 26°C. Respon sistem kendali suhu dengan rule base 5x5 dapat dilihat pada Gambar 4.15.

(13)

Gambar 4.15 Pengujian kendali Fuzzy dengan rule base 5x5

Berdasarkan Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa respon sistem dengan rule base 5x5 memiliki overshoot maksimum sebesar 80°C, kesalahan keadaan tunak sebesar 0°C (0%), dan mengalami osilasi. td, tr, tp, dan ts untuk respon sistem ini masing-masing adalah 225 s, 335 s, 445 s, dan 999 s.

Penjelasan mengenai output sinyal kendali yang dihasilkan oleh respon sistem menggunakan kendali Fuzzy dapat dilihat pada Lampiran I. Dapat dilihat bahwa output sinyal kendali menggunakan Fuzzy memiliki karakteristik yang sama seperti pengendali PID, yaitu berbanding terbalik dengan respon sistem. Namun terdapat perbedaan pada kendali Fuzzy, yaitu setiap perubahan nilai suhu dalam sepersekian detik, output sinyal kendali naik sebesar x untuk setiap kenaikan suhu dan turun sebesar y untuk setiap penurunan suhu. Adapun output kendali saat mencapai keadaan tunak yaitu 2 V.

4.9. Pembahasan Hasil Respon Sistem Menggunakan Kendali

Metode penalaan yang digunakan ada dua, yaitu metode pertama Ziegler- Nichols dan metode kedua Ziegler-Nichols. Kedua metode tersebut menghasilkan respon sistem yang berbeda tergantung tipe kendali yang digunakan. Adapun rangkuman hasil respon sistem dari kedua metode tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5.

Tabel 4.4 Hasil respon sistem dengan metode pertama Ziegler-Nichols

td tr tp Mp ts ess Sistem

Tipe

P 214 s 327 s 445 s 12,87% - 16,28% 0

PI 218 s 311 s 457 s 24,28% 2949 s 2,33% 1

PID 214 s 302 s 445 s 22,86% 2000 s 0% 1

20 30 40 50 60 70 80 90

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

Suhu

Waktu (s)

(14)

Tabel 4.4 memperlihatkan bahwa pengendali PID dengan tipe PID memiliki respon sistem yang lebih baik daripada tipe kendali yang lainnya serta memiliki kesalahan keadaan tunak sebesar 0%. Hal ini dikarenakan kendali PID memiliki td, tr, tp, dan ts lebih cepat dibandingkan dengan tipe kendali PID yang lainnya. Dan juga, karakteristik kendali tipe PID sesuai dengan tipe sistemnya, yaitu memiliki ess

sebesar 0%.

Tabel 4.5 Hasil respon sistem dengan metode kedua Ziegler-Nichols

td tr tp Mp ts ess Sistem

Tipe

P 213 s 323 s 411 s 11,43% - 19,05% 0

PI 210 s 287 s 417 s 31,43% 2833 s 2,33% 1

PID 209 s 292 s 427 s 24,28% 1902 s 0% 1

Adapun Tabel 4.5 memperlihatkan bahwa pengendali PID dengan tipe PID juga memiliki respon sistem yang lebih baik daripada tipe kendali yang lainnya.

Penjelasannya pun sama seperti dengan Tabel 4.4. Dengan demikian, jika hasil pengujian dari Tabel 4.4 dan Tabel 4.5 dibandingkan, dapat disimpulkan bahwa tipe pengendali PID yang paling baik adalah kendali tipe PID menggunakan penalaan metode kedua Ziegler-Nichols.

Hasil pengujian yang terakhir yaitu pengujian kendali Fuzzy pada sistem kendali suhu yang telah dirancang mengunakan rule base 5x5. Hasil pengujian kendali Fuzzy dapat dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil respon sistem dengan kendali Fuzzy

td tr tp Mp ts ess

Rule base 5x5 225 s 335 s 445 s 14,28% 999 s 0%

Tabel 4.6 memperlihatkan bahwa kendali Fuzzy menghasilkan td, tr, tp, Mp, ts, dan ess masing-masing sebesar 225 s, 335 s, 445 s, 14,28%, 999 s, dan 0%. Jika hasil pengujian kendali Fuzzy dibandingkan dengan kendali PID, persentase maksimum overshoot dan ts pada kendali Fuzzy lebih baik dibandingkan dengan kendali tipe PID, yaitu 14,28% dan 999 s. Meskipun begitu, kendali Fuzzy dengan rule base 5x5 seharusnya memiliki persentase maksimum overshoot lebih kecil lagi jika dibandingkan dengan hasil penelitian dari Rendra dkk [2].