Laporan Optimasi Sistem - Siso [PDF]

Citation preview

LAPORAN OPTIMASI SISTEM SISO (SINGLE INPUT SINGLE OUTPUT)



Oleh : NAMA



: Widya Primaswari P



NRP



: 0920040068



Kelas



: TOVC



PROGRAM STUDI D4 TEKNIK OTOMASI JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA TAHUN AJARAN 2021/2022



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang



Pada era sekarang ini suatu control optimal telah menarik perhatian yang besar. Dan penyebabnya yaitu adanya kebutuhan sistem dengan performasi yang sangat tinggi. Konsep optimal control ini merupakan pilihan dari peformasi dan juga rekayasa yang menghasilkan kontol sistem dengan batas kendala fisik. Dengan itu diharapkan mencari aturan untuk mengambil keputusan perilaku yang ideal dengan meminimumkan dari suatu sistem simpangan. Pada kesempatan kali ini, laporan yang saya buat berkaitan dengan SISO (Single Input Single Output) dimana materi ini didapatkan pada mata kuliah optimasi sistem. Dalam teknik kontrol, sistem SISO atau sistem input tunggal output tunggal adalah sistem kontrol univariabel sederhana dengan satu input dan satu output. Implementasi sistem SISO sering digunakan pada sistem kontrol sederhana untuk perangkat elektronik seperti: Pengontrol kecepatan motor AC Fan, sistem kerja elevator gedung, atau pengontrol kecepatan eskalator. Sistem SISO sangat penting untuk dipadukan dengan disiplin optimasi sistem untuk mencapai sweet spot alat dan mengurangi kesalahan sehingga Anda dapat menyesuaikan pekerjaan alat sesuai keinginan Anda. Pada laporan kali ini membahas penerapan sistem SISO menggunakan kontroler, aktuator, dan dengan plant motor DC yang telah disertai datasheet. Datasheet tersebut akan digunakan untuk mencari model matematis Motor DC dengan orde 1 dan orde 2 kemudian disimulasikan menggunakan software MATLAB Simulink untuk melihat respon dari motor DC yang telah ditentukan. Motor DC yang digunakan yaitu tipe IG-42CRGM yang dilengkapi dengan gearbox sehingga terdapat reduction ratio atau redaman rasio yang dapat digunakan mencari damping value untuk perhitungan model matematis yang lebih kompleks. Dengan meminimalkan jumlah keerroran yang ada.



BAB 2 DASAR TEORI 2.1



SISO (Single Input Single Output) SISO adalah sistem kontrol variabel tunggal sederhana dengan satu input dan



satu output. Diagram blok sistem dari sistem SISO dapat dilihat pada Gambar 2.1.



Gambar 2. 1 Diagram Blok Sistem SISO Gambar diatas merupakan diagram blok sistem SISO dimana dapat dilihat bahwa masukan atau input akan diteruskan pada controller yang berfungsi sebagai mengkontrol suatu sistem yang ada. Sehingga nilai output atau keluaran akan sesuai dengan nilai input atau masukannya. Setelah itu menuju ke target sistem. Dimana target sistem yang dimaksud merupakan akuator atau benda yang akan dikontrol oleh controller. Dan plant berfungsi sebagai variable kontrol yang dikendalikan. Dan setelah itu akan berumpan balik pada sensor atau tranduser untuk mengukur keluaran dari plant apakah sudah sesuai dengan yang ditentukan. Jika tidak sesuai maka pengukuran akan diproses kembali dengan controller sampai menemukan hasil yang sesuai dengan yang kita inginkan. 2.2



Mikrokontroler Mikrokontroler



adalah sistem komputer yang dikemas dalam sebuah



Integrated Circuit (IC). Dimana didalam IC terdapat komponen-komponen penting yang ada pada komputer pada umumnya seperti komputer Central Processing Unit (CPU), RAM, ROM, Port IO. Secara sederhananya Mikrokontroler dapat diartikan sebagai suatu sistem komputer yang dikemas dalam IC, dimana sebelum digunakan



kita menigisi suatu program atau perintah yang akan kita perlukan sehingga mikrokontroler hanya dapat berjalan bila telah diisi suatu perintah atau program terlebih dahulu. Contoh mikrokontroler pada Gambar 2.2.



Gambar 2. 2 Mikrokontroler 2.3



Minimum System Minimum System adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat



digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Pemakaian Minimum System sudah terdengar sangat familiar di kalangan engineer, researcher, bahkan pemula yang ingin mendalami teknologi kontrol. Secara sederhana minimum system merupakan perangkat yang dapat digunakan untuk melakukan suatu perintah yang telah di program. Gambar minimum system seperti pada Gambar 2.3.



Gambar 2. 3 Minimum System



2.4



Driver Motor DC Rangkaian driver berfungsi untuk mengendalikan motor arus searah (dc) yang



dihasilkan dari port paralel I/O komputer. Sinyal dari keluaran port komputer biasanya berupa sinyal-sinyal yang kecil, sehingga tidak mampu untuk menggerakan sistem daya berupa motor arus searah. Transistor di rangkaian driver berfungsi sebagai penguat sinyal dan switching, serta relay penggerak motor dc. Driver motor dc selain sebagai penguat dan switching, sekaligus difungsikan untuk mengendalikan motor dc dalam sistem pembalik putaran. Jadi driver motor dc ini dapat mengatur arah putaran motor forward dan reverse.



Gambar 2. 4 Driver Motor DC



2.5



Motor DC Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah



energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti vibrator ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Konstruksi motor DC seperti pada Gambar 2.5.



Gambar 2. 5 Konstruksi Motor DC 2.6



Sensor Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran



fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya. Jenis-jenis sensor seperti pada Gambar 2.6.



Gambar 2. 6 Macam Jenis Sensor 2.7



Software MATLAB MATLAB adalah platform pemrograman yang menggunakan bahasa berbasis



matriks sehingga umumnya digunakan untuk menganalisis data, membuat algoritma,



serta menciptakan pemodelan dan aplikasi. Tampilan software MATLAB seperti pada Gambar 2.7.



Gambar 2. 7 Tampilan MATLAB Pada simulasi untuk melihat respon yang dihasilkan oleh motor DC penulis menggunakan fitur Simulink pada MATLAB. Simulink merupakan salah satu komponen dari MATLAB yang berperan sebagai pemrograman grafis. Kegunaan utama dari Simulink adalah untuk membuat simulasi sistem dinamik. Proses simulasi dilakukan menggunakan diagram fungsional yang meliputi blok yang terhubung dengan fungsinya masing-masing secara ekuivalen. Simulink dapat digunakan sebagai sarana pemodelan, simulasi dan analisis dari sistem dinamik dengan menggunakan antarmuka pengguna grafis. Simulink terdiri dari beberapa kumpulan kotak perkakas yang dapat digunakan untuk analisis sistem linier dan non-



linier.



Gambar 2. 8 Tampilan Simulink MATLAB



BAB 3 MODEL PERANCANGAN SISTEM 3.1



Pemodelan Motor DC



Gambar 3. 1 Datasheet Motor DC 63ZYT03A



Spesifikasi



Pemodelan orde 1 Bentuk umum dari fungsi alih orde 1 ialah sebagai berikut : G(s)=



K τs+1



 Orde 1 motor DC Berdasarkan datasheet motor DC maka dari itu diperoleh persamaan orde 1: Dimana dengan diketahui τ =K .i sehingga τ 7,65 K= = =14,434 i 0,53



Persamaan orde 1 motor dc : G( s)=



14,434 7,65 s+ 1



 Pemodelan orde 2 Bentuk umum fungsi alih orde 2 G(s)= G (s)=



( s )=



2



ωn 2 s +2 ϛωns+ ωn2 2



2 πf 2 2 s +2 ϛ (2 πf ) s+2 πf



2 π 502 2 2 s +2.19 . ( 2 π 50 ) s+ 2 π 50



G(s)=



98596 s +11932 s+ 98596 2



3.2



Merancang Sistem SISO pada Simulink Tabel 3. 1 Daftar Komponen yang Dibutuhkan Daftar Komponen Simulink







Mengatur konfigurasi tiap komponen Konfigurasi Komponen



STEP



SUM



TRANSFER



Orde 1



FCN



Orde 2 



Merancang sistem SISO dengan pemodelan motor IG-32 GM orde 1



Gambar 3. 2 SISO Motor IG-32 GM Orde 1 



Merancang sistem SISO dengan pemodelan motor IG-32 GM orde 2



Gambar 3. 3 SISO Motor IG-32GM Orde 2



BAB 4 HASIL SIMULASI 4.1



Hasil Simulasi Pemodelan Motor IG-32 GM Orde 1



Gambar 4. 1 Tampilan Step Response Orde 1 Pada Gambar 4.1 dapat dilihat terdapat dua grafik yaitu berwarna biru yang merupakan nilai input yang diberikan pada sistem dan berwarna kuning yang merupakan grafik step response dari pemodelan motor IG-32GM Orde 1. Step response dari motor IG-32GM hanya mencapai amplitudo sebesar 0,27 sehingga masih belum mencapai setpoint yang diinginkan.` 4.2



Hasil Simulasi Pemodelan Motor IG-42GM Orde 2



Gambar 4. 2 Tampilan Step Response Orde 2 Pada Gambar 4.2 dapat dilihat terdapat dua grafik yaitu berwarna biru yang merupakan nilai input yang diberikan pada sistem dan berwarna kuning yang merupakan grafik step response dari pemodelan motor IG-32GM Orde 2. Step response dari motor IG-32GM hanya mencapai amplitudo sebesar 0,5 sehingga masih belum mencapai setpoint yang diinginkan.



BAB 5 KESIMPULAN 1. Data sheet dangat diperlukan dalam pengerjaan model matematis dari orde 1 dan orde 2. Pada laporan kali ini, motor DCD yang digunakan ialah jenis IG32GM sehingga didapatkan damping ratio dan reduction ratio. 2. Simulasi sistem SISO dilakukan menggunakan software MATLAB yang didapat dari model matematis pada orde 1 dan orde 2.