OLEH : WAWAN ISMANTO ( ) DOSEN PEMBIMBING: Dra. Mardlijah, M.T ( ) Drs. I Gst Ngr Rai Usadha, M.

(1)

PERANCANGAN DAN SIMULASI SISTEM KONTROL

POSISI PADA PANEL SURYA DENGAN

MENGGUNAKAN METODE

MENGGUNAKAN METODE FUZZY

FUZZY SLIDING MODE

SLIDING MODE

CONTROL

CONTROL ((F

FSMC)

SMC)

OLEH :

WAWAN ISMANTO

(1205 100 063)

DOSEN PEMBIMBING:

Dra. Mardlijah, M.T

(131 933 301)

(2)

DAFTAR ISI

1.

LATAR BELAKANG

2.

RUMUSAN DAN BATASAN MASALAH

3.

TUJUAN DAN MANFAAT

4.

SISTEM PENGENDALIAN

5.

DESKRIPSI DAN SISTEM KERJA PANEL SURYA

6.

EFEKTIVITAS PANEL SURYA

7.

MOTOR SERVO DC, AMPLIFIER, TAKOMETER, DAN RODA GIGI

8.

SLIDING MODE CONTROL (SMC)

9.

FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)

10.

FUZZY SLIDING MODE CONTROL (FSMC)

11.

METODE PENELITIAN

12.

PEMODELAN MATEMATIKA SISTEM PANEL SURYA

13.

PERANCANGAN PENGENDALI SMC

14.

PERANCANGAN PENGENDALI FLC

15.

PERANCANGAN PENGENDALI FSMC

16.

HASIL SIMULASI DENGAN TANPA GANGGUAN

17.

HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN INTERNAL

18.

HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN EKSTERNAL

19.

KESIMPULAN DAN SARAN

20.

SIMULASI MATLAB DAN FLASH

(3)

LATAR BELAKANG

INDONESIA

POTENSI ENERGI

TERBATAS

SO, WHAT???

ENERGI SURYA

PANEL SURYA

PID, SMC, FLC

FSMC

SISTEM

PENGENDALI

ROBUST

T U G A S A K H I R

(4)

RUMUSAN DAN BATASAN MASALAH

Bagaimana rancangan sistem kontrol posisi pada

pelacak matahari dengan menggunakan metode

SMC

Bagaimana performansi sistem kontrol posisi

pada pelacak matahari dengan menggunakan

metode SM

• Model fuzzy yang digunakan adalah model fuzzy mamdani

• Diasumsikan

sistem

dari

panel

surya

bersifat

terkontrol

(controllable).

• Diasumsikan bahwa model pergerakan matahari adalah konstan.

• Posisi yang dimaksud dalam tugas akhir ini adalah posisi sudut.

• Model dari sistem panel surya sudah diambil dari referensi.

• Gangguan pada sistem adalah semua gangguan yang berhubungan

dengan berubahnya pergerakan panel surya

(5)

TUJUAN DAN MANFAAT

TUJUAN :

Merancang sistem kontrol posisi pada panel surya

dengan menggunakan metode FSMC.

Menganalisa performansi sistem kontrol posisi

pada panel surya dengan menggunakan metode

FSMC.

MANFAAT :

Diperoleh rancangan sistem kontrol posisi pada panel surya

dengan menggunakan metode FSMC yang robust terhadap

sistem nonlinier serta memiliki banyak ketidakpastian

sehingga

dapat

diterapkan

pada

sel

surya

dalam

memaksimalkan penyerapan cahaya matahari.

(6)

SISTEM PENGENDALIAN

SISTEM PENGENDALI

OPERATORNYA

MANUAL

OTOMATIK

JARINGAN

LOOP TERBUKA

LOOP TERTUTUP

(7)

DESKRIPSI DAN SISTEM KERJA

PANEL SURYA

Sensor

Matahari

Pengendali

Driver

Motor

+

Laju sinar matahari

Laju motor perintaah Laju Trim Galat posisi i

θ

Pengurang

Kecepatan

+

Piringan Pengumpul Beban Usikan torsi Td

o

θ

Panel surya yang dapat dikendalikan

(Junaidi, 2009)

Diagram skematik sistem panel surya

(Kuo, 1996)

(8)

EFEKTIVITAS PANEL SURYA

PANEL SURYA

EFEKTIF = MAKSIMUM

POSISI SUDUT

(9)

MOTOR SERVO DC, AMPLIFIER,

TAKOMETER, DAN RODA GIGI

( )

e

( )

t dt t di L t i R t e b a a a a a = + +

( )

t K

( )

t e_b = _b

ω

_m

( )

t K i

( )

t T_m = _m _a

Motor Servo DC Amplifier

( )

t K

[

e

( ) ( )

t e t

]

Ke

( )

t e_a = - _o + _t = - _s Takometer

( )

t K

( )

t e_t = _t

ω

_m

( )

t K i

( )

t T_m = _m _a

( )

B

( )

t dt t d J t T m m m ω ω + = Roda Gigi m nθ θ0 =1

(10)

SLIDING MODE CONTROL (SMC)

( )

(

)

( 1 ) 1 1

1 ,

k n k n n

e

k

n

k

e

dt

d

t

x

S

− − − = −











 −

=













₊

=

λ

∑

λ

Fungsi Switching Sistem Dinamis 0 k

k

dt



=











∑

atau

Permukaan Sliding Kondisi Sliding

Kondisi sliding

(11)

FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)

Harga kebenaran logika fuzzy diberikan dalam

terminologi linguistik dengan menyertakan predikat

kekaburan (fuzzines) pada proposisinya

suatu himpunan fuzzy (fuzzy set) A dalam semesta

pembicaraan (Universe of discourse) U dinyatakan

dengan fungsi keanggotaan (membership function)

µ

_A

, yang harganya berada dalam interval [0,1].

Harga kebenaran dalam logika fuzzy dinyatakan

berdasarkan fungsi keanggotaan

µ

_A

, dimana untuk

µ

_A

= 1 berarti memiliki keanggotaan penuh,

sedangkan

µ

_A

= 0 berarti tidak termasuk sebagai

anggota dari himpunan bagian tersebut

(12)

LANJUTAN FLC

STRUKTUR DASAR PEGEDALI FUZZY

• Rule-base, berisi sekumpulan aturan fuzzy dalam mengendalikan sistem.

• Inference mechanism, mengevaluasi aturan kontrol yang relevan dan

mengambil keputusan masukan yang akan digunakan untuk plant.

• Fuzzifikasi, mengubah masukan sehingga dapat digunakan pada aturan di

rule-base, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy.

base, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy.

• Defuzzifikasi, mengubah kesimpulan yang diperoleh dari inference mechanism

menjadi masukan plant, dari nilai fuzzy menjadi nilai crisp.

(13)

FUZZY SLIDING MODE CONTROL

(FSMC)

menunjukkan jarak antara titik

Interpretasi grafis dari S

p

dan d (Palm, 1997)

menunjukkan jarak antara titik

keadaan dan permukaan sliding. d

menunjukkan jarak antara titik keadaan

dan garis normal dari permukaan

sliding yang melalui titik asal bidang

(14)

METODE PENELITIAN

1. Studi Literatur.

2. Pemodelan Sistem Posisi Panel Surya.

3. Perancangan Pengendali Sistem

Posisi Panel surya.

4. Simulasi Sistem Pengendali Pada

Matlab.

5. Analisa Hasil Simulasi.

6. Penyimpulan Hasil Simulasi dan

Pemberian Saran.

(15)

PEMODELAN MATEMATIKA PADA

SISTEM POSISI PANEL SURYA

(16)

PERANCANGAN PENGENDALI

SMC

1 2

ˆ

(

)

ˆ

d

D

u

d

C

λ

ω

−

ω

=

+

&

+

&

−

1 1 2 2

ˆ

max

D

max

D

max

d

K

C

η

ω



_

₋

_

₋



=







+















&

1 2 1 1 2 2

ˆ

max

(

)

ˆ

d

D

d

S

u

Sat

C

λ

η

ω



−



ω





−



ω

−

ω

−



=

+

_

_

+

−



_

_

+



Φ





(17)

PERANCANGAN PENGENDALI

FLC

) pada FLC

Fungsi keanggotaan dari selisih pergerakan kecepatan sudut pada FLC

Fungsi keanggotaan control input u pada FLC

(18)

PERANCANGAN PENGENDALI

FSMC

Fungsi Switching S

Permukaan Sliding

Fungsi keanggotaan d pada FSMC

(19)

HASIL SIMULASI DENGAN TANPA

GANGGUAN

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,x 10 -5 K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada pergerakan panel surya

FSMC SMC FLC 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,x 10 -4 P e rc e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k 2)

Perbandingan respon selisih percepatan sudut (omegadot) pada pergerakan panel surya

FSMC SMC FLC 0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 1, Waktu (detik) FLC 0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, -1, 0, Waktu (detik)

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan tanpa gangguan

Perbandinga respon selisih Omegadot pada pergerakan panel surya dengan tanpa gangguan

(20)

HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN

EKSTERNAL

0,6 0,7 0,8 0,9 1,x 10 -3 K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

FSMC SMC FLC 0,8 1, 1,2 1,4x 10 -3 K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

FSMC SMC FLC

SINYAL IMPULS

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Waktu (detik) K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k ) 0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 0,2 0,4 0,6 Waktu (detik) K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal impuls kecil

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal impuls besar

(21)

0,02 0,025 0,03 K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

FSMC SMC FLC 0,04 0,05 0,06 K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

Perbandingan respon selish kecepatan sudut (omega) pada pergerakan panel surya

FSMC SMC FLC

SINYAL SQUARE

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 0,005 0,01 0,015 Waktu (detik) K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k ) 0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 0,01 0,02 0,03 waktu (detik) K e c e p a ta n s u d u t (r a d /d e ti k )

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal square kecil

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal square besar

(22)

HASIL SIMULASI DENGAN

GANGGUAN INTERNAL

Perbandingan respon kecepatan sudut (omega) pada pergerakan panel surya

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 1, 2, Waktu (detik) FSMC SMC FLC 0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 0, 1, Waktu (detik) FSMC SMC FLC

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan perubahan parameter minimum

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan perubahan parameter maksimum

(23)

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada sistem pengendali FSMC pada plant sistem panel surya diperoleh kesimpulan bahwa :

1. Rancangan sistem pengendali FSMC pada sistem panel surya yang robust terhadap berbagai gangguan terdiri dari

fungsi keanggotaan fuzzy, aturan fuzzy, dan susunan diagram blok dari pengendali pada sistem panel surya telah dikerjakan sebelumnya

2. Rancangan pengendali FSMC dimulai dengan pembentukan fungsi switching S, yaitu :

Performansi sistem pengendali FSMC pada sistem panel surya memilki beberapa kelebihan dibandingkan sistem pengendali SMC dan FLC, yaitu :

Lebih robust terhadap berbagai gangguan eksternal yang bersifat kecil maupun besar. Lebih robust terhadap gangguan internal yang berupa ketidakpastian parameter. Lebih mudah dan sederhana dalam perancangannya.

Waktu respon lebih cepat.

Namun, masih terdapat beberapa kekurangan yang dimilki sistem pengendali FSMC, yaitu :

1. Membutuhkan penalaan gain agar logika fuzzy dapat mencapai performansi yang baik serta dapat bekerja dengan baik.

2. Adanya overshoot pada pengujian gangguan yang bersifat ekstenal, tetapi overshoot yang ada masih dapat ditolerir.

(24)

Lanjutan...

Saran

Dalam tugas akhir ini pengontrolan panel surya agar

mengikuti

arah

gerak

matahari

adalah

melalui

kecepatan sudut dari motor servo DC, oleh karena

itu akan lebih baik lagi apabila pengontrolan dilakukan

dengan melihat sudut dari matahari dikaji lebih lanjut

itu akan lebih baik lagi apabila pengontrolan dilakukan

dengan melihat sudut dari matahari dikaji lebih lanjut

pada penelitian selanjutnya agar memperoleh hasil

yang maksimal.

Setelah pengujian sistem pengendali FSMC pada

sistem panel surya diperoleh hasil yang baik, maka

sebaiknya sistem pengendali FSMC diuji lebih lanjut

pada sistem-sistem lainnya.

(25)

SIMULASI MATLAB DAN FLASH

(26)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta: PT PRADNYA PARAMITA

Junaidi, M.A. 2009. Perancangan dan Simulasi Sistem Kontrol Posisi Pada Panel Surya dengan Menggunakan Metode

Sliding Mode Control (SMC). Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kuo, C. B. 1998. Teknik Kontrol Automatik Jilid 1. Jakarta: Prenhallindo

Leksono, E. dan Hadi, S. 2000. “Perancangan Sistem Sliding Mode Control dengan Penala Logika Fuzzy untuk Manipulator Robot”.

Proceeding Seminar of Intelligent Technology and Its Applications. SITIA’2000.

Messner, W. dan Tilbury, D. 1998. Control Tutorials for Matlab and Simulink. <URL: http: //www. engin. umich. edu/ class/

ctms/ simulink/ examples/ pend/ pendsim. htm

Mintorogo, D.S. 2000. Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cells) Pada Perumahan dan Bangunan Komersial.

Surabaya: Universitas Kristen Petra. Surabaya: Universitas Kristen Petra.

Musafa, A. 2003. Perancangan dan Simulasi Sistem Kontrol Posisi Pelacak Matahari Dengan Pengendali PID. Fakultas

Teknik Universitas Budi Luhur.

Ogata, K. 1996. Teknik Kontrol Automatik Edisi Kedua Jilid 1. Jakarta: Erlangga

Palm, R., Driankov, D., dan Hellendoorn, H. 1997. Model Based Fuzzy Control: Fuzzy Gain Schedulers and Sliding Mode

Fuzzy Controllers. Berlin: Springer-Verlag.

Passino, K.M. dan Yurkovich, S. 1998. Fuzzy Control. California: Addison Wesley Longman, Inc.

Perruquetti, W. dan Barbot, J.P. 2002. Sliding Mode Control in Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc.

Rizan, R.I. 2008. Analisis dan Perancangan Sistem Pengendali Pada Inverted Pendulum Menggunakan Metode Fuzzy

Sliding Mode Control. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Setiadi, I. 2009. Optimalisasi Arah Solar Cell Terhadap Intensitas Cahaya Matahari Dalam Dua Sumbu Berbasis

Mikrokontroller. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Tien, N.T. 2002. Sliding Control. Applied Nonlinear Control. <URL:

https://www2.hcmut.edu.vn/~nttien/Lectures/Applied%20nonlinear%20control/ C.7%20Sliding%20Control.pdf>

Zhang, H. dan Liu, D. 2006. Fuzzy Modeling and Fuzzy Control. Boston: Birkhäuser.

Zhu, F.Q.Q.M., Winfield, A., dan Melhuish, C. 2003. “Fuzzy Sliding Mode Control for Discrete Nonlinear Sistems”. Transactions of