TUGAS AKHIR – SM 1330
RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA
MOTOR INDUKSI DENGAN
SLIDING MODE CONTROL
DAN ANALISIS PERFORMANSINYA
LUSIANA PRASTIWI NRP 1205 100 048 Dosen Pembimbing Dra. Mardlijah, M.T. JURUSAN MATEMATIKA
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember
TUGAS AKHIR – SM 1330
RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA
MOTOR INDUKSI DENGAN
SLIDING MODE CONTROL
DAN ANALISIS PERFORMANSINYA
LUSIANA PRASTIWINRP 1205 100 048 Dosen Pembimbing Dra. Mardlijah, M.T. JURUSAN MATEMATIKA
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember
FINAL PROJECT SM 1330
DESIGN OF SPEED CONTROLLER IN INDUCTION MOTOR
WITH
SLIDING MODE CONTROL AND PERFORMANCE
ANALYSIS
LUSIANA PRASTIWI NRP 1205 100 048 Supervisor Dra. Mardlijah, M.T. DEPARTMENT OF MATHEMATICSFaculty of Mathematics and Natural Science Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009
HALAMAN PENGESAHAN
RANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE
CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
pada
Bidang Studi Model dan Simulasi Sistem Program Studi S-1 Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh :
LUSIANA PRASTIWI
Nrp. 1205 100 048 Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir :
Dra. Mardlijah, M.T. ( ... ) NIP 131 933 301
Bismillahirrohmaanirrohim, Alhamdulillah… Ini semua kupersembahkan untuk ayah dan ibu. Semoga Allah selalu menyayangi dan melindungi mereka, Amiin.
PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI KECEPATAN PADA MOTOR INDUKSI DENGAN
SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA
Nama Mahasiswa : Lusiana Prastiwi
NRP : 1205 100 048
Jurusan : Matematika
Dosen Pembimbing : Dra. Mardlijah, M.T. Abstrak :
Motor induksi banyak dipakai dalam perindustrian karena memiliki beberapa keuntungan, tetapi motor induksi juga memiliki kekurangan yaitu kecepatan motor induksi tidak dapat berubah tanpa adanya pengorbanan efisiensi dan kecepatannya menurun seiring bertambahnya beban.
Karena ketidakmampuan motor induksi mempertahankan kecepatannya dan memperbaiki kinerjanya, maka dibutuhkan suatu rangkaian sistem pengendali untuk mengendalikan kecepatannya.
Salah satu metode perancangan sistem pengendali yang dapat digunakan adalah Sliding Mode Control. Dalam tugas akhir ini, dilakukan pengontrolan kecepatan pada motor induksi dengan menggunakan Sliding Mode Control untuk memperoleh rancangan sistem pengendali yang dapat bekerja pada sistem dinamis motor induksi.
Dari hasil diperoleh kesimpulan bahwa perancangan sistem pengendali dengan metode SMC pada motor induksi memiliki respon transien yang lebih cepat, memiliki sedikit overshoot dan memperlambat respon transien sistem untuk mencapai nilai yang diinginkan jika diberi gangguan. Secara umum pengendali SMC robust terhadap gangguan.
Kata Kunci : Sistem Kontrol, Motor Induksi, Sliding Mode Control.
DESIGN OF SPEED CONTROLLER INDUCTION MOTOR WITH SLIDING MODE CONTROL AND
PERFORMANCE ANALYSIS
Nama Mahasiswa : Lusiana Prastiwi
NRP : 1205 100 048
Jurusan : Matematika
Dosen Pembimbing : Dra. Mardlijah, M.T. Abstract :
Induction motor is used in industries because it has many advantages, but it also has disadvantages that is speed of induction motor which couldn’t change without efficiency sacrifice and its speed decreases in a row increasingly load.
Because induction motor couldn’t maintain its speed and repair its work, so it is needed a controller to control its speed.
One of controller desain method used is Sliding Mode Control. In this final project, we control speed of induction motor using Sliding Mode Control to get controller design that can work in dynamic system of induction motor.
From simulation result, we conclude that Sliding Mode Control in induction motor has transient response faster, has a little overshoot, and if it get disturbance, it can delay transient response of system to reach the desired value. Generally, SMC controller is robust to disturbance.
Keyword : Control System, Induction Motor, Sliding
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kesempatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir yang berjudul :
“RANCANGAN SISTEM PENGENDALI PADA MOTOR INDUKSI DENGAN SLIDING MODE CONTROL DAN ANALISIS PERFORMANSINYA”
Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, tentunya penulis dibantu oleh berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Allah SWT. atas limpahan rahmat-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
2. Bapak Prof. DR. Basuki Widodo, MSc selaku Ketua Jurusan Matematika ITS.
3. Ibu Dra. Mardlijah, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya memberi bimbingan dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir
4. Ibu Dra. Rinurwati, M.Si selaku koordinator Tugas Akhir Jurusan Matematika ITS dan dosen penguji.
5. Drs. Kamiran, M.Si dan Dra. Nur Asiyah, M.Si selaku dosen penguji.
6. Bapak Ibu dosen serta seluruh staf Tata Usaha Jurusan Matematika ITS.
Penulis menyadari bahwa selama masa penelitian dan penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu penulis memohon saran dan kritik dari berbagai pihak yang bersifat membangun sebagai bahan perbaikan di masa yang akan datang. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak.
Surabaya, Juli 2009 Penulis
Special Thanks to :
1. Ibu, Ibu, dan Ibu, you are the most wonderful precious gift that I’ve ever had.
2. Bapak, Mbak Irma, Mas Nyoto, dan seluruh keluarga besar yang telah memberikan dorongan moral, materi, dan do’anya kepada penulis sehingga penulis bisa mencari ilmu sampe sekarang.
3. Sekali lagi, Bu Mardlijah, yang selalu memberi pencerahan dalam tiap bimbingan, motivasi, serta petuah-petuahnya dalam menyelesaikan Tugas Akhir maupun persolan hidup. Ibu adalah dosen pembimbing terhebat yang pernah saya temui. Mohon maaf jika selama ini saya berbuat salah dan membuat ibu kecewa. You’re my inspiration mom!!
4. Pak Era Purwanto, terima kasih meluangkan waktu untuk memberi pengetahuan tentang motor induksi. 5. Sahabatku Fitri, Terima kasih atas persahabatan,
inspirasi, dan nasehatnya.
6. Just-i, thanks for everything. Wish you all the best. 7. Buat Hence, makasih atas kamar kos, waktu, dan
tenaganya. You are so cute...
8. Jus dan mas sigit, terima kasih udah nemenin pas ngerjain TA. Nisa, makasih udah nemenin kemana-mana. Teman-teman kosku, Mawa, Dewi, Rizka, Ria, terimakasih buat tumpangan kamarnya.
9. Ajenk, Maya, Hilda, Nila, dan teman-temannya, makasih atas guyonan, becandaan, dan hiburan di kala stress mengerjakan TA.
10. Teman seperjuangan satu dosen pembimbing, Wilis, NCuz, Firman, Agus.
11. Arifin (elektro ’05), thanks buat tutorial simulink dan petuah-petuahnya. Arif (elektro ’05), makasih udah minjemin buku-buku tentang motor induksi.
13. Teman-teman angkatan 2005 yang tercinta. Love u guys..^_^
14. Seluruh pihak yang turut serta dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, baik secara langsung maupun tak langsung yang belum disebutkan. Terima kasih banyak dan mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kesalahan dan kekurangan penulis.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
ABSTRAK ... v
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI……… ... xii
DAFTARGAMBAR……… ... .xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang Masalah ... 1
1.2Rumusan Masalah ... 2
1.3Batasan Masalah ... 2
1.4Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2
1.5Kerangka Penulisan ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Motor Induksi ... 5
2.1.1 Bagian-Bagian Motor Induksi ... 6
2.1.2 Prinsip Kerja Motor Induksi 7 2.1.3 Model Dinamis Motor Induksi ... 8
2.2 Sistem Kontrol ... 9
2.2.1 Sistem Kontrol Lup Terbuka ... 10
2.2.2 Sistem Kontrol Lup Tertutup ... 10
2.3 Sliding Mode Control ... 10
2.3.1 Fungsi Switching ... 11
2.3.2 Permukaan Sliding ... 11
2.1.3 Kondisi Sliding ... 12
2.4 Fenomena Chattering ... 14
2.5 Performansi Sistem ... 15
BAB III METODE PENELITIAN ... 19
3.1 Studi Penunjang ... 19
3.2 Rancangan Sistem Pengendali ... 19
3.4 Analisis Hasil Simulasi ... 20
3.5 Penyimpulan Hasil Simulasi dan Pemberian Saran ... 20
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 21
4.1 Rancangan Sistem Pengendali Kecepatan Pada Motor Induksi ... 21
4.1.1 Rancangan Sistem Pengendali Untuk Kecepatan ... 21
4.1.2 Rancangan Sistem Pengendali Untuk Arus ... 24
4.3.3 Rancangan Sistem Pengendali Untuk Fluks Rotor ... 26
4.2 Simulasi dan Analisis Hasil Rancangan Pengendali .... 28
4.2.1 Simulasi Sebelum Diberi Sliding Mode Control ... 30
4.2.2 Simulasi Dengan Sliding Mode Control ... 31
BAB V PENUTUP ... 37 5.1 Kesimpulan ... 37 5.2 Saran ... 38 DAFTAR PUSTAKA ... 39 LAMPIRAN A ... 14 LAMPIRAN B ... 43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Squirrel Cage Rotor dan Phase Wound otor . 6
Gambar 2.2 Sistem Kontrol Lup Terbuka ... 10
Gambar 2.3 Sistem Kontrol Lup Tertutup ... 10
Gambar 2.4 Kondisi Sliding... 13
Gambar 2.5 Fenomena Chattering ... 14
Gambar 2.6 Error yang diharapkan saat dalam kondisi sliding mode ... 14
Gambar 2.7 Spesifikasi Respon Transien ... 16
Gambar 4.1 Diagram Blok Motor Induksi ... 22
Gambar 4.2 Diagram blok ... 23
Gambar 4.3 Diagram blok ... 25
Gambar 4.4 Diagram Blok Control Input Usd ... 27
Gambar 4.5 Diagram blok plant motor induksi yang diberi kontroler SMC ... 29
Gambar 4.6 Respon Fluks Terhadap Waktu ... 30
Gambar 4.7 Respon Kecepatan Terhadap Waktu ... 31
Gambar 4.8 Respon Fluks Pada Motor Induksi dengan Sliding Mode Control ... 31
Gambar 4.9 Respon Fluks Dengan SMC dan Gangguan Cr... 32
Gambar 4.10 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan Sliding Mode Control ... 33
Gambar 4.11 Respon Kecepatan Dengan SMC dan Gangguan Cr ... 33
Gambar 4.12 Respon Fluks Pada Motor Induksi dengan 0.34Ω ... 34
Gambar 4.13 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan 0.55Ω ... 35
Gambar 4.12 Respon Kecepatan Pada Motor Induksi dengan 0.29 ... 35
