SIMULASI PENGENDALIAN TEGANGAN ALTERNATOR PADA SISTEM PENGISIAN BATERAI MENGGUNAKAN METODE FUZZY SLIDING MODE CONTROL (FSMC) Oleh : Sigit Prayitno 1206 100 719 Dosen Pembimbing : Drs. I Gst Ngr Rai Usadha, M.Si Drs. Kamiran, M.Si Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011 ABSTRAK Sekarang ini perkembangan dunia industri semakin pesat, terutama di bidang Otomotif. Berbagai macam temuan dan terobosan baru telah banyak diaplikasikan termasuk penerapan bidang Otomotif dengan bidang-bidang yang lain. Contoh penerapan yang saat ini digunakan adalah penggunaan komponen elektronika pada Sistem Pengisian Baterai pada mobil. Komponen tersebut bekerja mengendalikan tegangan pengisian sehingga besarnya tegangan pengisian harus selalu berada pada rentang yang diijinkan. Sliding Mode Control (SMC) merupakan salah satu metode kontrol yang bersifat sangat robust, sehingga mampu bekerja dengan baik pada sistem nonlinear yang mempunyai ketidakpastian model atau parameter. Namun dalam aplikasi praktis, pada SMC murni sering muncul chattering yang merupakan osilasi keluaran pengendali dengan frekuensi tinggi. Untuk memperbaiki performansi sistem, SMC murni dimodifikasi dengan Fuzzy Logic Control (FLC) yang bekerja secara kualitatif, sehingga disebut Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC). Pada Tugas Akhir ini dilakukan penelitian mengenai penerapan metode Fuzzy Sliding Mode Control pada sistem pengendalian tegangan pengisian baterai. Hasil dari penerapan metode Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC) pada sistem pengisian baterai diperoleh kesimpulan bahwa, waktu respon lebih cepat, lebih kuat dalam menghadapi segala jenis gangguan, dan perancangannya tidak serumit SMC murni. Kata kunci : Sliding Mode Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC), Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC), Alternator. suatu mobil. Beberapa sistem yang terdapat pada mobil saling berhubungan satu sama lain sehingga gangguan yang terjadi pada satu sistem dapat mempengaruhi kinerja sistem yang lain. Misalnya jika terjadi gangguan pada sistem pengisian baterai maka kinerja sistem penerangan dan beberapa sistem lainnya juga mengalami gangguan. Saat ini sistem pengendalian tegangan pengisian yang digunakan pada mobil tergolong menjadi dua tipe, yaitu tipe point (point type) dan tipe tanpa point (pointless type). Untuk tipe point, pengendalian tegangan dilakukan dengan
1. Pendahuluan Bidang Otomotif di jaman modern seperti sekarang ini merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu perkembangan teknologinya selalu mengalami kemajuan terutama dalam bidang Otomotif mesin ringan. Salah satu contoh penggunaan mesin ringan untuk kehidupan sehari-hari yaitu mobil. Di dalam suatu mobil terdapat banyak sistem yang sengaja didesain untuk keamanan dan kenyamanan pengendaraan, performa kerja mobil serta untuk keefisienan penggunaan komponen-komponen yang ada di dalam
1
menggunakan suatu kontak point yang digerakkan oleh gaya magnet dari suatu kumparan sehingga besarnya arus yang masuk ke field coil sesuai kebutuhan. Sedangkan untuk tipe tanpa point, pengendalian tegangan langsung dilakukan di dalam alternator menggunakan suatu komponen elektronika yang dipasang di dekat rectifier end frame, sehingga output dari alternator sudah berupa tegangan yang sudah dikendalikan. Tipe tanpa point biasanya disebut dengan IC Regulator karena terdiri dari komponen Integrated circuit (PT. Toyota. 2003). Dari dua tipe di atas masing-masing mempunyai kekurangan dan kelebihan tersendiri. Kekurangan dari tipe point yaitu membutuhkan perawatan yang lebih diantaranya adalah perlu dilakukan penyetelan. Sedangkan untuk tipe tanpa point cenderung menghasilkan output yang terlalu tinggi (PT. Toyota. 2003). Penerapan metode Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC) pada sistem pengendalian tegangan pengisian akan dirancang dan disimulasikan dalam Tugas Akhir ini, sehingga dapat ditarik kesimpulan mengenai kelebihan dan kekurangan dari metode ini. Pengendalian tegangan dilakukan dengan mengatur besarnya daya yang masuk ke field coil berdasarkan tegangan output alternator.
arus listrik bolak-balik. Energi mekanik dari mesin yang berupa gerak putar dihubungkan dengan rotor pada alternator melalui pulley dan sebuah belt. Pada saat rotor berputar, alternator menghasilkan arus listrik bolak-balik yang kemudian disearahkan oleh diode-diode yang biasa disebut dengan rectifier.
Gambar 3.1 Alternator Komponen utama alternator antara lain rotor coil yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet, stator coil yang berfungsi untuk menghasilkan arus listrik bolak-balik dan beberapa diode yang berfungsi untuk menyearahkan arus. Sistem pengendalian tegangan pengisian pada mobil secara sederhana terlihat seperti gambar berikut (PT. Toyota, 2003):
2. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah: 1. Studi Literatur 2. Perancangan Pengendali Tegangan Pengisian Menggunakan Metode Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC) 3. Implementasi pada Matlab 4. Simulasi Sistem Pengendali Tegangan Pengisian 5. Analisis Hasil Simulasi 6. Penyimpulan Hasil Simulasi dan Pemberian Saran
Gambar 3.2 Diagram Sistem Pengisian secara visual Gambar 3.2 memperlihatkan diagram sistem pengisian baterai yang dirangkai secara visual. Alternator berputar digerakkan oleh mesin, kemudian output dari alternator disalurkan ke baterai dengan kondisi dikendalikan oleh suatu pengendali.
3. Sistem Pengisian Baterai 3.1. Alternator Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik dari putaran mesin menjadi
2
Gambar 3.3 Diagram Kelistrikan Sistem Pengisian 3.2. Field Coil (Rotor Coil) (a)
sebuah alternator berdasarkan diagram kelistrikan yang ada di dalamnya dan penampang stator coil dari sebuah alternator secara visual. Dari Gambar 3.3 dapat dituliskan model matematika untuk Stator Coil sebagai berikut (Nurhadi. A, 2011):
(b)
…(3.2) Gambar 3.4 Penampang Rotor Coil
…(3.3)
Pada Gambar 3.4 (a) dan 3.4 (b) memperlihatkan penampang rotor coil dari sebuah alternator berdasarkan diagram kelistrikannya dan penampang rotor coil dari sebuah alternator secara visual. Field coil dari sebuah alternator ditempatkan pada rotor dengan 12 kutub. Sedangkan frekuensi yang dihasilkan sangat tinggi walaupun pada saat mesin berputar dengan kecepatan paling rendah. Pencapaian frekuensi yang sangat tinggi dimaksudkan agar grafik yang terbentuk mendekati garis lurus dengan nilai konstan sehingga pada saat disearahkan, arus yang terbentuk sudah menyerupai sumber arus DC yang sebenarnya. Dari Gambar 3.3 dapat dituliskan model matematika untuk field coil sebagai berikut (Nurhadi. A, 2011):
…(3.4) dengan,
k g = Konstanta generator
(V/rpm A)
n f = Kecepatan putaran alternator (rpm) 4. Sistem Pengendalian Secara umum suatu sistem dapat digambarkan dalam diagram sebagai berikut:
…(3.1)
Gambar 4.1 Diagram Blok Sistem Loop Tertutup dengan r adalah reference point atau nilai yang diinginkan, d gangguan bagi sistem, e sinyal error, u control input, y keluaran sistem, C sistem pengendali, dan P adalah plant. Salah satu tujuan dari penggunaan sistem pengendali pada suatu plant adalah untuk memperoleh suatu sistem yang stabil.
3.3. Generator Coil (Stator Coil) Generator coil atau biasa disebut Stator Coil merupakan sebuah kumparan yang berfungsi untuk membangkitkan induksi mutual sehingga muncul ggl pada ujung-ujung kumparan sebagai sumber arus listrik pada sistem pengisian. Besarnya tegangan yang muncul bergantung pada besarnya flux magnet dan kecepatan potong flux magnet dari field coil. (a) (b)
4.1. Sliding Mode Control (SMC) Sliding Mode Control merupakan metode pengendalian yang bekerja secara robust, baik untuk sistem linier maupun nonlinear, yang memiliki ketidakpastian model ataupun parameter
Gambar 3.5 Penampang Stator Coil
Pandang suatu sistem dinamis dari (Zhu, 2003):
Pada Gambar 3.5 (a) dan 3.5 (b) memperlihatkan penampang stator coil dari
3
Fungsi keanggotaan adalah suatu kurva yang menunjukan pemetaan titik-titik input data kedalam nilai keanggotaanya (biasa disebut derajat keanggotaan) yang memiliki nilai interval 0 sampai 1 dan . Fungsi dilambangkan dengan keanggotaan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah fungsi keanggotaan segitiga dan trapesium. Suatu pengendali fuzzy (fuzzy logic controller) tersusun dari empat buaah komponen yang bekerja bersamaan dan dapat diuraikan sebagai: 1. Rule-base, berisi sekumpulan aturan fuzzy dalam mengendalikan sistem. 2. Inference mechanism, mengevaluasi aturan kontrol yang relevan dan mengambil keputusan masukan yang akan digunakan untuk plant. 3. Fuzzifier, mengubah masukan sehingga dapat digunakan pada aturan di rulebase, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy. 4. Defuzzifier, mengubah kesimpulan yang diperoleh dari inference mechanism menjadi masukan plant, dari nilai fuzzy menjadi nilai crisp.
……(4.1) dengan u control input, merupakan vektor dan berupa fungsi keadaan, gangguan eksternal. Jika terbatas, merupakan x yang diinginkan, maka tracking error-nya ialah . Permukaan atau disebut juga switching function (Tien, 2002) di dalam memenuhi persamaan: ruang keadaan ….(4.2) dengan λ konstanta positif. yang = 0 disebut sliding memenuhi surface yang berupa suatu garis lurus dengan gradien -λ. Jika u memenuhi pertidaksamaan: atau ... (4.3) dengan η konstanta positif, dikatakan sistem berada pada kondisi sliding (Tien, 2002).
Gambar 4.2 Kondisi Sliding Perilaku sistem saat pertama kali berada pada kondisi ini disebut sliding mode.
Gambar 4.3 Struktur Dasar Dengendali Fuzzy
4.2. Fuzzy Logic Control (FLC) Fuzzy Logic Control (FLC) merupakan penerapan teori himpunan fuzzy pada bidang pengendalian sistem. Teori himpunan fuzzy pertama kali diperkenalkan oleh Prof. Lotfi A. Zadeh tahun 1965 dari Universitas California Berkeley. Pengendali fuzzy (fuzzy controller) umumnya bekerja secara heuristic (trial and error) dan berdasarkan pengalaman manusia. Dalam teori himpunan fuzzy, himpunan klasik disebut himpunan crisp untuk membedakanya dari himpunan fuzzy. Himpunan fuzzy A ditentukan oleh himpunan tupel: A = { (u, (u) / u U) } …(4.4)
4.3. Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC) Untuk memperbaiki performansi sistem SMC, dilakukan modifikasi pada SMC dengan menggunakan FLC. Modifikasi ini umumnya disebut sebagai fuzzy sliding mode control (FSMC) atau sliding mode fuzzy logic control (SMFLC). Suatu pengendali FSMC memiliki skema dasar seperti berikut:
4
dengan aturan fuzzy untuk FSMC seperti persamaan (4.5) dapat dinyatakan oleh Tabel berikut: Tabel 4.1 Aturan Umum Umtuk Pengendali FSMC (Palm,1997)
Gambar 4.4 Skema Dasar Pengendali FSMC Pada Suatu Sistem Langkah dalam merancang pengendali FSMC berbeda dengan merancang pengendali SMC, terutama dalam hal menentukan besarnya control input u. Karena pada FSMC, besarnya u diperoleh dari aturan fuzzy dengan bentuk : Jika
5.
Perancangan Sistem Pengendali FSMC Arus yang mengalir pada rangkaian sistem pengisian memenuhi persamaan berikut:
dan
maka ….(4.5) dimana s adalah jarak antara vektor keadaan dan permukaan sliding, dan d adalah jarak antara vektor keadaan dan vektor normal ke permukaan sliding dimana vektor normal melalui titik asal dari ruang keadaan. dan masingmasing adalah nilai fuzzy dari variabel keadaan fuzzy s dan d pada daerah fuzzy adalah ke-i dari ruang keadaan fuzzy. vektor masukan fuzzy yang berkorespondensi pada daerah fuzzy ke-i dari ruang keadaan fuzzy. TS, TD dan TU adalah himpunan dari s, d dan u yang mencakup range dari nilai fuzzy s, d dan u.
… (5.1) Subtitusi Persamaan 3.2 ke Persamaan 5.1 … (5.2) Dari subbab sebelumnya telah dijelaskan bahwa FSMC merupakan kombinasi dari SMC dan FLC. Sehingga untuk merancang pengendali FSMC pun diperlukan suatu fungsi switching S sebagai berikut: …(5.3) Karena pada sistem berorde satu agar dapat diterapkan pada pengendali FSMC maka orde dari sistem harus dinaikkan satu tingkat oleh karena itu Switching functionnya dapat dituliskan sebagai berikut: …(5.4) Permukaan slidingnya adalah:
Gambar 4.5 Interpretasi Grafis dari dan d (Palm,1997) Dari gambar tersebut s dan d dapat dinyatakan dengan persamaan:
…(5.5) Penentuan nilai control input u pada FSMC menggunakan dua variabel masukan pada fuzzy, yaitu dan d. Oleh karena itu, ditentukan fungsi keanggotaan dari dan d dengan aturan fuzzynya. Pada penentuan fungsi keanggotaan, perlu diketahui batasan nilai dan d. Hal ini dapat dilihat dari
...(4.6) …(4.7)
5
nilai-nilai arus yang mengalir pada plant sebelum diberikan pengendali yaitu:
Dari data tersebut akan dicari nilai dari dan dengan menggunakan persamaan (4.6) dan (4.7) yang nantinya nilai tersebut dijadikan batasan untuk input fuzzy dengan mengcu pada interpretasi Grafis dari dan dengan nilai . Dari gambar akan ditentukan range dan , sehingga intervalnya :
Gambar 5.1 Diagram Blok Sistem Pengendali Tegangan dengan FSMC 5. Analisis dan Pembahasan Pada bab ini dilakukan tiga macam simulasi, yaitu dengan tanpa gangguan, dan lainnya menggunakan dua gangguan yang berbeda, yaitu gangguan putaran dan gangguan beban.
Rancangan fungsi keanggotaan masukan dan adalah:
5.1. Simulasi Sistem Pengendali Dengan Tanpa Gangguan Pada simulasi ini akan diberikan nilai–nilai parameter yang digunakan sesuai = 8, = 3, spesifikasi yaitu = 0.01, = 0.8, = 0.8, = 2700. Dari hasil rancangan tersebut diperoleh respon berikut:
Sedangkan keluaran kontrol u adalah:
Gambar 5.2 Tegangan Terminal pada Plant, SMC, dan FSMC Gambar 5.1 menunjukan bahwa pengendali FSMC lebih cepat mencapai keadaan stabil apabila di bandingkan dengan pengendali SMC. Pada Pengendali SMC mengalami keadaan stabil pada 0.4 detik, sedangkan pada FSMC stabil pada 0.015 detik. Untuk tegangan yang mengalir pada pengendali SMC dan FSMC juga setabil yaitu berada pada nilai 14.3 dan 14.2 Volt yang masih dalam rentang yang di ijinkan yaitu 13.8 Volt - 14.8 Volt. Sedangkan tanpa pengedali stabil lalam 0.8 detik tetapi nilainya terlalu tinggi yaitu
Untuk aturan fuzzy yang digunakan pada pengendali FSMC adalah seperti tabel 6. Hasil perancangan pengendali FSMC pada simulink dapat dilihat pada gambar berikut:
6
44.14 Volt yang sudah tidak sesuai spesifikasi. 5.2. Simulasi Sistem Pengendali Terhadap Gangguan Perubahan Putaran. Pada bab ini akan dilakukan pengujian performansi pengendali pada saat diberi gangguan. Jenis gangguan yang diberikan disesuaikan dengan kondisi yang dapat terjadi pada sistem saat bekerja. Gangguan-gangguan tersebut berupa gangguan perubahan putaran yang terjadi secara tiba-tiba maupun perlahan-lahan. Selain itu gangguan juga dapat terjadi akibat perubahan beban. Pengujian sistem pengendali tegangan terhadap gangguan perubahan putaran dilakukan dengan mengubah parameter n menjadi n+gangguan dengan gangguan tersebut terdiri atas bermacam-macam jenis. Gangguan-gangguan tersebut berupa fungsi yang dapat mewakili jenis perubahan putaran yang dapat terjadi pada saat mobil dijalankan.
stabil dicapai dalam waktu 0.4 detik dan terdapat chattering tetapi sangat kecil dan nilai tegangan yang mengalir pada nilai 14.3 Volt. Sedangkan untuk pengendali FSMC hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.015 detik. Untuk nilai tegangan yang mengalir dengan nilai 14.02 Volt. Pada pengendali FSMC tidak terjadi chattering sehinga dapat di katakan pengendali FSMC lebih kuat dalam menghadapi gangguan sinyal square. b. Gangguan Berupa Sinyal Fungsi Sinus Gangguan perubahan putaran secara perlahan-lahan dapat diimplementasikan ke dalam bentuk gangguan berupa sinyal fungsi sinus. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengendali tegangan dengan pada Plant, SMC dan FSMC terhadap gangguan sinyal fungsi sinus dengan amplitudo 600.
a. Gangguan Berupa Sinyal Square Gangguan yang berupa sinyal square merupakan gangguan yang dapat mewakili terjadinya perubahan putaran secara tibatiba. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengendali tegangan pada Plant, SMC dan FSMC terhadap gangguan sinyal square dengan amplitudo 500.
Gambar 5.4 Tegangan Terminal pada Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan Fungsi Sinus Hasil simulasi memperlihatkan bahwa tanpa pengendali tegangan yang muncul pada saat terjadi gangguan perubahan putaran dengan jenis sinyal fungsi sinus besar tidak stabil dengan kondisi naik turun pada interval tegangan 34-54 Volt, nilai interval tegangan ini jauh diatas spesifikasi. Untuk SMC Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.45 detik pada nilai 13.81 Volt dan terdapat chattering yang sangat kecil. Sedangkan untuk pengendali FSMC hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.015 detik. Untuk nilai tegangan yang mengalir dengan nilai 14.02 Volt. Pada pengendali FSMC tidak terjadi chattering sehinga dapat di katakan
Gambar 5.3 Tegangan Terminal pada Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan Sinyal Square Hasil simulasi menunjukkan bahwa tanpa pengendali terjadi osilasi yang cukup besar antara 36.2-52.2 Volt yang jauh diatas spesifikasi. Dengan pengendali SMC Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan
7
pengendali FSMC lebih kuat dalam menghadapi gangguan sinyal fungsi sinus.
5.2.
Simulasi Sistem Pengendali Terhadap Gangguan Perubahan Beban Perubahan beban kelistrikan pada suatu mobil dapat terjadi sewaktu-waktu. Pada saat beban kelistrikan naik maka arus yang mengalir pada sistem juga naik. Untuk sistem tanpa pengendali, pada kondisi ini mengakibatkan terjadinya penurunan tegangan dan berlaku juga sebaliknya ketika beban turun menyebabkan naiknya tegangan. Oleh karena itu sistem pengendali harus mampu menstabilkan tegangan pada saat terjadi perubahan beban. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengisian tanpa pengendali dan terhadap gangguan perubahan beban.
c. Gangguan Berupa Sinyal Pulse Hampir sama dengan gangguan sinyal square gangguan sinyal pulse merupakan gangguan yang dapat mewakili terjadinya perubahan putaran secara tibatiba. Stabil sejenak, kemudian turun kembali. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengendali tegangan dengan pada Plant, SMC dan FSMC terhadap gangguan sinyal pulse dengan amplitudo 700.
Gambar 5.5 Tegangan Terminal pada Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan Sinyal Pulse
Gambar 5.6 Tegangan Terminal Sistem Pengisian Baterai Tanpa Pengendali Terhadap Gangguan Perubahan Beban Gambar 5.5 memperlihatkan bahwa pada saat sistem pengisian baterai tanpa pengendali diberikan suatu gangguan yang berupa gangguan perubahan beban maka tegangan yang muncul mencapai stabil dalam waktu 0.6 detik. Tetapi nilai tegangan yang dicapai terlalu tinggi dan besarnya berbeda-beda terpengaruh oleh nilai beban yang berbeda. Pada saat Rb = 3
Hasil simulasi memperlihatkan bahwa ketika sistem pengisian baterai bekerja tanpa menggunakan pengendali maka tegangan yang muncul tidak stabil dengan kondisi naik turun pada interval tegangan 46 - 56 Volt, nilai interval tegangan ini jauh diatas spesifikasi. Dengan pengendali SMC hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.45 detik pada nilai 14.64 Volt dan terdapat chattering yang tidak terlalu besar pada kisaran 14.3 Volt 14.65 Volt yang masih dalam rentang yang diijinkan. Sedangkan untuk pengendali FSMC hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.015 detik. Untuk nilai tegangan yang mengalir dengan nilai 14.03 Volt yang masih dalam spesifikasi yang diijinkankan yaitu 13,8 V 14,8 V. Pada pengendali FSMC tidak terjadi chattering sehinga dapat di katakan pengendali FSMC lebih kuat dalam menghadapi gangguan sinyal pulse.
Ohm, Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm, Tegangan pengisiannya pun juga berbedabeda berdasarkan beban yaitu berturut-turut VT = 44,18 Volt, VT = 32.4 Volt, dan VT = 54 Volt. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengisian baterai dengan pengendali SMC terhadap gangguan perubahan beban.
8
Volt, VT = 13.95 Volt, dan VT = 13.97 Volt. Dari hasil simulasi menunjukkan tegangan pengisian masih stabil dalam range yang di ijinkan dan stabil dalam waktu 0.015 detik. Sehingga dapat dikatakan pengendali FSMC mampu menyetabilkan tegangan terhadap gangguan perubahan beban. 6. Kesimpulan dan Saran 6.1. Kesimpulan Berdasarkan analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya yaitu mengenai performansi dari sistem pengendalian tegangan pengisian dengan metode FSMC diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Rancangan sistem pengendali FSMC pada sistem pengisian baterai terdiri dari fungsi keanggotaan fuzzy, aturan fuzzy, dan susunan diagram blok dari pengendali sistem pengisian baterai. 2. Rancangan pengendali FSMC dimulai dengan pembentukan fungsi switching S, yaitu:
Gambar 5.7 Tegangan Terminal Sistem Pengisian Baterai Dengan Pengendali SMC Terhadap Gangguan Perubahan Beban Gambar 5.5 memperlihatkan tegangan hasil simulasi dengan nilai beban yang berbeda-beda. Pada saat nilai Rb = 3 Ohm,
Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm. Walaupun dalam keadaan arus berbeda-beda karena terpengaruh beban, tegangan pengisiannya tetap stabil pada nilai 14,3 Volt dan dicapai dalam waktu kurang dari 0.6 detik. Sehingga dapat dikatakan sistem pengendali dengan SMC mampu menstabilkan tegangan pada nilai sesuai spesifikasi dalam kondisi perubahan beban. Berikut ini adalah gambar hasil simulasi sistem pengisian baterai dengan pengendali FSMC terhadap gangguan perubahan beban.
dengan:
Permukaan slidingnya adalah: Setelah merancang bagian SMC dari FSMC, selanjutnya adalah merancang bagian FLC, yaitu merancang fungsi keanggotaan dari dan d.
Gambar 5.8 Tegangan Terminal Sistem Pengisian Baterai dengan Pengendali FSMC Terhadap Gangguan Perubahan Beban Gambar 5.6 memperlihatkan tegangan hasil simulasi sistem pengisian dengan pengendali FSMC dengan nilai beban yang berbeda-beda. Pada saat nilai Rb = 3 Ohm, Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm, Tegangan pengisian yang muncul pada sistem berturut-turut adalah VT = 14.02
Setelah itu, rancangan pengendali SMC dikombinasikan dengan pengendali FLC dengan aturan fuzzy-nya. 3. Pengendali dengan FSMC mampu menstabilkan tegangan pengisian baterai pada posisi 14,03 Volt baik tanpa gangguan maupun dengan gangguan perubahan putaran dan perubahan beban. Angka ini sudah sesuai dengan spesifikasi yang diberikan yaitu 13.8 Volt – 14.8 Volt.
9
4. Stabilnya nilai tegangan sistem pengisian tanpa pengendali dicapai dalam waktu 0.8 detik, untuk sistem pengisian dengan pengendali SMC tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.4 detik, Sedangkan dengan pengendali FSMC stabil dalam 0.015 detik. Jadi dapat dikatakan sistem pengendali dengan FSMC mampu menstabilkan tegangan lebih cepat dibandingkan sistem pengisian tanpa pengendali dan dengan pengendali SMC. Namun terdapat kekurangan yang dimiliki pengendali FSMC yaitu membutuhkan penalaan gain agar logika fuzzy dapat bekerja dengan baik.
Palm, R., Driankov, D., dan Hellendoorn, H. 1997. Model Based Fuzzy Control: Fuzzy Gain Schedulers and Sliding Mode Fuzzy Controllers. Berlin: SpringerVerlag. PT. Toyota. 2003. New Step 1 Training Manual. PT. Toyota-Astra Motor Train Center, Jakarta. Pakpahan, S. 1987. Kontrol Otomatik: Teori dan Penerapan. Penerbit Erlangga, Jakarta. Rizan, R . I. 2008. Analisis dan Perancangan Sistem Pengendali Pada Inverted Pendulum Menggunakan Metode Fuzzy Sliding Mode Control. Tugas Akhir, Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.
6.2. Saran Adapun saran dari Tugas Akhir ini adalah: 1. Penggunaan model fuzzy Mamdani pada sistem pengendali FSMC dalam Tugas Akhir ini hendaknya dikaji lebih lanjut untuk mendapatkan performansi yang lebih baik, misalnya mengganti model fuzzy tersebut dengan model fuzzy Takagi Sugeno. 2. Karena hasil pengujian sistem pengendali FSMC diperoleh hasil yang baik, maka sistem pengendali FSMC dapat di uji lebih lanjut pada sistem yang lain misalnya pada robot beroda dua dengan pendulum terbalik.
Tien, N.T. 2002. Sliding Control. Applied Nonlinear Control.
.(di akses pada tanggal 15 Mei 2011) 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 China Automation Society, Vol. 22, No. 2 (Sum No. 86).
7. Daftar Pustaka 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. Nurhadi, A. 2011. Perancangan Model Pengendalian Tegangan Alternator Pada Sistem Pengisian Baterai Menggunakan Metode Sliding Mode Control (SMC). Tugas Akhir, Jurusan Matematika, ITS, Surabaya. O’Dell, B. 1997. “Fuzzy Sliding Mode Control: A Critical Review” Oklahoma State University. Ogata, Katsuhito, 1984, Modern Control Engineering, Prentice Hall, USA. 10
