TUGAS AKHIR PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROL

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROL

Disusun Oleh : YEYEN KARUNIA NIM. 201810150511015

D-III TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

i

LEMBAR PERSETUJUAN

PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROL

TUGAS AKHIR Disusun Oleh :

YEYEN KARUNIA NIM : 201810150511015

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi D3 Teknik Elektronika

Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang

Telah diperiksa dan disetujui oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Diding Suhardi, M.T. Novendra Setyawan, S.T., M.T.

NIDN : 0706066501 NIDN : 0719119201

ii

LEMBAR PENGESAHAN

PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROL

TUGAS AKHIR Disusun Oleh : YEYEN KARUNIA NIM : 201810150511015

Telah Dipertahankan Di Depan Penguji dan Dinyatakan Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md)

Tanggal Ujian : 21 Desember 2021 Wisuda Periode : I Tahun 2022 Disetujui Oleh :

1. Ir. Diding Suhardi, M.T. ( Pembimbing I )

NIDN : 0706066501

2. Novendra Setyawan, S.T., M.T. ( Pembimbing II )

NIDN : 0719119201

3. M. Chasrun Hasani, M.T. ( Penguji I )

NIDN : 0007086808

4. Widianto, S.T., M.T. ( Penguji II )

NIDN : 0722048202

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Yeyen Karunia

NIM : 201810150511015

Fakultas/Jurusan : Teknik / D3 Teknik Elektronika

Judul Tugas Akhir / : Perancangan Sistem Keseimbangan Ball And Beam Berbasis Fuzzy Logic Control

Menyatakan dengan sebenar – benarnya bahwa hasil penelitian / tugas akhir dengan judul diatas merupakan karya saya sendiri dan tidak terdapat unsur – unsur penjiplakan karya penelitian atau karya ilmiah yang pernah dilakukan atau dibuat orang lain , kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

Apabila ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur – unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sanksi serta proses sesuai peraturan yang berlaku.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan segala kesadaran dan sebenar – benarnya.

Malang, 28 Desember 2021 Yang menyatakan,

Yeyen Karunia

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Diding Suhardi, M.T. Novendra Setyawan, S.T., M.T.

NIDN : 0706066501 NIDN : 0719119201

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Dengan memanjatkan puja dan puji syukur kehadirat Allah Azza Wa Jalla atas segala rahmat serta hidayah-Nya kepada penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul:

“Perancangan Sistem Keseimbangan Ball And Beam Berbasis Fuzzy Logic Control”

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat studi yang harus ditempuh oleh seluruh mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang, guna menyelesaikan akhir studi pada jenjang program Diploma 3.

Dalam penulisan laporan ini penulis tentu tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang telah dengan ikhlas memberikan bantuan baik secara moril maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Penulis sangat menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan perkembangan teknologi kedepannya.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Malang, 28 Desember 2021

Yeyen Karunia

viii DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

LEMBAR PERNYATAAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

LEMBAR PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB 1 ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

BAB II ... 4

TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Sistem Ball and beam ... 4

2.2 Fuzzy logic control ... 4

2.3 Arduino Atmega 2560 ... 5

2.4. Motor Servo ... 6

ix

2.5. Sensor Ultrasonik ... 7

2.6 Perangkat Lunak Pendukung ... 8

2.6.1 Arduino IDE ... 8

BAB III ... 10

METODOLOGI ... 10

3.1 Perancangan Model Kontrol ... 10

3.2 Perancangan wiring Sistem ... 11

3.3 Perancangan Mekanik Sistem... 12

3.3.1 Perancangan Pengukur Keseimbangan ... 13

3.3.2 Perancangan Penggerak ... 14

3.4 Perancangan kendali logika fuzzy ... 15

BAB IV ... 21

HASIL DAN PENGUJIAN ... 21

4.1 Pengujian sensor ultrasonic. ... 21

4.2 Pengujian motor servo. ... 23

4.3 Hasil dan pengujian dari keseluruhan sistem. ... 24

4.3.1 Hasil dan pengujian bola dari dekat sensor. ... 25

4.3.2 Hasil dan pengujian bola dari jauh sensor. ... 26

BAB V ... 28

KESIMPULAN DAN SARAN ... 28

5.1 Kesimpulan ... 28

5.2 Saran ... 28

DAFTAR PUSTAKA ... 29

LAMPIRAN ... 31

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Arduino Atmega 2560 ... 5

Gambar 2. 2 Motor Servo... 7

Gambar 2. 3 Sensor Ultrasonic ... 8

Gambar 2. 4 Perangkat Lunak Arduino IDE ... 8

Gambar 3. 1 Blok diagram kontrol ... 10

Gambar 3. 2 Blok dari diagram wiring sistem ... 11

Gambar 3. 3 Mekanik Sistem ... 12

Gambar 3. 4 Perancangan Mekanik Sistem ... 12

Gambar 3. 5 Rancangan pengukur keseimbangan pada Arduino Atmega... 13

Gambar 3. 6 Rancangan penggerak pada Arduino Atmega ... 14

Gambar 3. 7 Diagram Alir Program ... 15

Gambar 3. 8 Fungsi keanggotaan masukan set point ... 19

Gambar 3. 9 Fungsi keanggotaan masukan posisi ... 19

Gambar 3. 10 Fungsi keanggotaan keluaran servo ... 20

Gambar 4. 1 Hasil pengujian sensor ultrasonic ... 21

Gambar 4. 2 Pengujian motor servo ... 23

Gambar 4. 3 Hasil pengujian bola dekat dari sensor ... 25

Gambar 4. 4 Hasil pengujian bola jauh dari sensor ... 26

Gambar 4. 5 Hasil pengujian keseluruhan sistem pada alat ... 27

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Datasheet Arduino Atmega 2560 [9]. ... 6

Tabel 3. 1 fuzzy rule base ... 18

Tabel 4. 1 Hasil pengujian sensor ultrasonic terhadap posisi bola. ... 22

Tabel 4. 2 Pengujian motor servo ... 24

Tabel 4. 3 Hasil dan pengujian keseluruhan sistem pada alat ... 27

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I ...31

29

DAFTAR PUSTAKA

[1] M. Keshmri, A. F. Jahromi, A. Mohbi, M. H. Amozgar, and W. F. Xie,

“Modeling and control of ball and beam system using model based and non- model based control approaches,” Int. J. Smart Sens. Intell. Syst., vol. 5, no.

1, pp. 14–35, 2012, doi: 10.21307/ijssis-2017-468.

[2] E. Orlanda Merti Wijaya, “Perancangan Sistem Keseimbangan Ball and beam Dengan Menggunakan Pengendali Pid Berbasis Arduino Uno,” J. Tek.

Elektro, vol. 7, no. 01, pp. 53–61, 2018.

[3] I. C. Utama and A. Kharis, “Kontrol PID Untuk Kesetimbangan Bola Ping- Pong Dengan Sensor Ultasonik Dan Motor Servo Berbasis Labview PID Control For Ping-Pong Balance With Ultrasonic Sensor And Servo Motor Based On Labview,”

[4] R. Arfamaini, “No 主観的感を中心とした在宅者における 健康指標に

関する共分散構造分析Title,” Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 85, no. 1, pp. 2071–2079, 2016.

[5] M. Virseda, “Modeling and control of the ball and beam process,” Dep.

Autom. Control. Lund Inst. …, no. March, 2004, [Online]. Available:

[6] A. Taifur Ali, A. A. M., A. H. A., O. A. Taha, and A. Nasraldeen A., “Design and Implmentation of Ball and beam System Using PID Controler,” Autom.

Control Inf. Sci., vol. 3, no. 1, pp. 1–4, 2017, doi: 10.12691/acis-3-1-1.

[7] S. T. Elektro, F. Teknik, U. Negeri, D. T. Elektro, F. Teknik, and U. N.

Surabaya, “PERANGKAT LUNAK LABVEW BERBASIS FUZZY LOGICCONTROLER Nurma Orfa Dewi Puput Wanarti Rusimanto Abstrak,” 2017.

30

[8] Sarwono, Cristian. 2007 . Perancangan Program Pengambilan Keputusan Dengan Menggunakan Fuzzy Query Database. Undrgraduate Thesis, BINUS.

[9] Arduino. 2017. Sekilas Mengenai Datasheet Arduino Atmega 2560., 17 Maret 2018

31

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Yeyen Karunia

NIM : 201810150511015

Program Studi : D3 Teknik Elektronika

Fakultas : Teknik

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan judul :

Perancangan Sistem Keseimbangan Ball And Beam Berbasis Fuzzy Logic Control

adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian ataupun keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku.

3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS ROYALTY NON EKSKLUSIF.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan sebagai mestinya.

Malang, 28 Desember 2021 Yang menyatakan

Yeyen Karunia

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO & D3 TEKNIK ELEKTRONIKA

Jl. Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Telp. 0341 - 464318 Ext. 129, Fax. 0341 - 460782

FORM CEK PLAGIASI LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama Mahasiswa : Yeyen Karunia

NIM : 201810150511015

Judul TA : Perancangan Sistem Keseimbangan Ball and Beam Berbasis Fuzzy Logic Control

Hasil Cek Plagiarisme dengan Turnitin

No. Komponen Pengecekan Nilai Maksimal Plagiasi (%)

Hasil Cek Plagiasi (%) *

1. Bab 1 – Pendahuluan 10 % 0%

2. Bab 2 – Studi Pustaka 25 % 10%

3. Bab 3 – Metodelogi Penelitian 35 % 5%

4. Bab 4 – Pengujian dan Analisis 15 % 5%

5. Bab 5 – Kesimpulan dan Saran 5 % 0%

6. Publikasi Tugas Akhir 20 % 19%

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

( Ir. Diding Suhardi, M.T.) (Novendra Setyawan,. S.T.,M.T.)