Kontrol Posisi Motor DC [PDF]

Citation preview

Kontrol Posisi Motor DC Plant yang akan dikontrol:



Komponen yang akan dikontrol terdiri dari motor dan sebagai deteksi posisi menggunakan sensor roda yang dapat memberikan informasi posisi motor saat itu. Adapun nilai-nilai yang terdapat pada plant tersebut meliputi: • Moment of inertia of the rotor ( j )=3.2284E-6 kg.m • Damping ratio of the mechanical system ( b )=3.5077E-6Nms • Electromotive force resistance( K=Ke=Kt)=0.0274 Nm/Amp • Electric resistance(R)=4 ohm • Electric inductance(L)=2.75E-6 H • Input (V): source voltage • Output (theta):position of shaft • Rotor dan baling-baling sudah di set tetap. Design requirement(design yang kita inginkan) Kita menginginkan perubahan posisi motor dapat tepat.error stady state motor menjadi nol.kita juga ingin dapat mengendalikan motor yang mendapat pengaruh dari luar dengan error stady state mendekati 0.jika kita simulasi dengan inputan (R) sebagai input fungsi step diharapkan keluaran motor akan sesuai dengan: Settling time less than 40 milliseconds Overshot less than 16% No steady-state error No steady-state error walau mendapat gangguan dari luar system. 1.Tranfer function Kita dapar mencari transfer function dengan cara mendifinisikan system dengan numenator dan denominator sebagai vectors.



j=3.2284E-6; b=3.5077E-6; K=0.0274; R=4; L=2.75E-6; num=k; den=[(j*L) ((j*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2) 0]; step(num,den,0:0.001:0.2); Step Response 7



6



Amplitude



5



4



3



2



1



0



0



0.02



0.04



0.06



0.08



0.1



0.12



0.14



0.16



0.18



0.2



Time (sec)



Gambar1 2.state space (menentukan skala) Kita dapat menentukan skala pada matlab dengan mendifinisikan system,smatric berikut: tscale = 1000; J=3.2284E-6*tscale^2; b=3.5077E-6*tscale; K=0.0274*tscale; R=4*tscale; L=2.75E-6*tscale^2; A=[0 1 0 0 -b/J K/J 0 -K/L -R/L]; B=[0 ; 0 ; 1/L]; C=[1 0 0]; D=[0];



[y,x,t]=step(A,B,C,D); plot(t/tscale,y) ylabel('Amplitude') xlabel('Time (sec)')



6



5



Amplitude



4



3



2



1



0



0



0.02



0.04



0.06



0.08 0.1 Time (sec)



0.12



0.14



0.16



0.18



Gambar 2 Dari permasalahan diatas didapat trafer fanction sebagai berikut:



Q K = V s (( Js + b)( Ls + R) + K 2 ) Dalam scematiknya dapat lihat dibawah



Gambar 3 Dengan menganggap step 1 rad/sec.dengan criteria •



Settling time kurang lebih 0.04 second



•



Overshort kurang lebih 16%



•



Tidak error saat stady state



•



Ketika ada gangguan dari luar stadystate Tidak ada error..



Sekarang kita akan mengunakan PID control dengan matlab J=3.2284E-6; b=3.5077E-6; K=0.0274; R=4; L=2.75E-6; num=K; den=[(J*L) ((J*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2) 0];



sekarang kita ingat tranfer function PID kontrol



PROPORTIONAL CONTROL Yang pertama mengunakan konstanta proposional control (kp) Kp=1.7; numcf=[Kp]; dencf=[1]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf); t=0:0.001:0.2; step(numc,denc,t) Step Response 1.4



1.2



Amplitude



1



0.8



0.6



0.4



0.2



0



0



0.02



0.04



0.06



0.08



0.1



0.12



0.14



0.16



0.18



0.2



Time (sec)



Gambar 4 Respon sistem tanpa gangguan



Sekarang kita lihat respon sistem dengan adanya gangguan Kp=1.7; numcf=[Kp]; dencf=[1]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf); t=0:0.001:0.2; step(numc,denc,t) numdcl=conv(numc,1); dendcl=conv(denc,Kp); step(numdcl,dendcl,t); Step Response 0.7



0.6



Amplitude



0.5



0.4



0.3



0.2



0.1



0



0



0.02



0.04



0.06



0.08



0.1



0.12



0.14



0.16



0.18



0.2



Time (sec)



Gambar 5 Respon sistem terhadap gangguan



PROPOSIONAL INTEGRAL CONTROL Dari Gambar dapat kita lihat stady state masih error tapi setting time bagus dengan overshoot masih lebar.sekarang kita akan menggunakan control PI .untuklangkah dapat dilihat pada perintah dibawah: J=3.2284E-6; b=3.5077E-6; K=0.0274; R=4; L=2.75E-6;



num=K; den=[(J*L) ((J*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2) 0]; Kp=1.7; Ki=20; numcf=[Kp Ki]; dencf=[1 0]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf,-1); t=0:0.001:0.4; step(numc,denc,t) Step Response 1.5



Amplitude



1



0.5



0



0



0.05



0.1



0.15



0.2



0.25



0.3



0.35



0.4



Time (sec)



Gambar 6 Kontrol PI tanpa gangguan Sekarng kita lihat respon sistem terhadap gangguan yang timbul dengan mengetikan program seperti berikut: J=3.2284E-6; b=3.5077E-6; K=0.0274; R=4; L=2.75E-6; num=K; den=[(J*L) ((J*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2) 0];



Kp=1.7; Ki=20; numcf=[Kp Ki]; dencf=[1 0]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf,-1); t=0:0.001:0.4; step(numc,denc,t) figure numdcl=conv(numc,dencf); dendcl=conv(denc,numcf); step(numdcl,dendcl,t); Step Response 0.7



0.6



Amplitude



0.5



0.4



0.3



0.2



0.1



0



0



0.05



0.1



0.15



0.2



0.25



0.3



0.35



0.4



Time (sec)



Gambar 7 Respon control PI dengan adannya error atau gangguan Kita akan mencoba nilai kp dan ki yang lain 1.mencoba dengan nilai kp=17 dam ki =200 J=3.2284E-6; b=3.5077E-6; K=0.0274;



R=4; L=2.75E-6; num=K; den=[(J*L) ((J*R)+(L*b)) ((b*R)+K^2) 0]; Kp=17; Ki=200; numcf=[Kp Ki]; dencf=[1 0]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf,-1); t=0:0.001:0.4; step(numc,denc,t) figure numdcl=conv(numc,dencf); dendcl=conv(denc,numcf); step(numdcl,dendcl,t); Step Response 1.8 1.6 1.4



Amplitude



1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0



0



0.05



0.1



0.15



0.2



0.25



0.3



0.35



0.4



Time (sec)



Gambar 8 respon sistem dengan kp=17 dan ki200 tanpa gangguan



Step Response 0.1 0.09 0.08 0.07



Amplitude



0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0



0



0.05



0.1



0.15



0.2



0.25



0.3



0.35



0.4



Time (sec)



Gambar 9.respon sistem dengan kp=17 dan ki 200 ditambah gangguan KONTOL PID PROPOSIONAL INTEGRAL DERIVATIF



Sekarng kita akan menggunakan kontrol PID pada sistem dari gambar diatas belum dipeoleh hasil sesuia dengan ketentuan awal.sekarang kita mulai dengan membuka m file denagn nilai kp=17 ki=200 dan kd=0,015 Kp=17; Ki=200; Kd=0.15; numcf=[Kd Kp Ki]; dencf=[1 0]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf,-1); t=0:0.001:0.1; step(numc,denc,t) figure numdcl=conv(numc,dencf);



dendcl=conv(denc,numcf); step(numdcl,dendcl,t); Step Response 1.4



1.2



Amplitude



1



0.8



0.6



0.4



0.2



0



0



0.01



0.02



0.03



0.04



0.05



0.06



0.07



0.08



0.09



0.1



Time (sec)



Gambar 10. respon sistem terhadap pengaturan PID tanpa ada gangguan dari luar Step Response 0.06



0.05



Amplitude



0.04



0.03



0.02



0.01



0



0



0.01



0.02



0.03



0.04



0.05



0.06



0.07



0.08



0.09



0.1



Time (sec)



Gambar 11 respon sistem terhadap masukan yang terdapat error Kita sekarang mencoba lagi dengan kombinasi kp ki dank d yang berbeda Kp=17; Ki=600; Kd=0.15; numcf=[Kd Kp Ki]; dencf=[1 0]; numf=conv(numcf,num); denf=conv(dencf,den); [numc,denc]=cloop(numf,denf,-1);



t=0:0.001:0.1; step(numc,denc,t) figure numdcl=conv(numc,dencf); dendcl=conv(denc,numcf); step(num dcl,dend Step Response



cl,t);



1.4



1.2



Amplitude



1



0.8



0.6



0.4



0.2



0



0



0.01



0.02



0.03



0.04



0.05



0.06



0.07



0.08



0.09



0.1



Time (sec)



Gambar 12 Gambar respon system dengan PID control menggunakan nilai yang berbeda Step Response 0.05



0.04



Amplitude



0.03



0.02



0.01



0



-0.01



0



0.01



0.02



0.03



0.04



0.05



0.06



0.07



0.08



0.09



0.1



Time (sec)



Gambar 13. tanggapan system terhadap gangguan dari luar



MAKALAH



Apikasi Control P.I.D Untuk Control Posisi Motor DC



Disusun Oleh : D 400 020 069 D 400 020 120 D 400 020 102



DARI SUPARNO SUNARNO ADE AGUNG S



FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA



2005