Prosiding Serninor Sistenr Instrurnenlasi dan Kontrol 2003 (SIK'2003) Bandung, 1-2./uh 2003
KENDALI KECEPATAN MOTOR SINKRON DENGAN PID TUNING FUZZY iyas Munawar~ ,Yudi Aryantha 2 , Azhar 3 'lnstitut Teknologi Bandung, Jl Ganesa 10 Bandung '. 2 Universitas Tanjungpura Pontianak 3 Pofteknik Louksemawe Aceh Abstrak Tulisan ini mengungkapkan aplikasi fuzzy logic yang digunakan untuk melakukan tuning parameterparameter PID, sehingga akan dapat memperbaiki perfomansi PID konvensional. Rule-rule fuzzy dan reasoning secara online akan menentukan parameter-parameter PID kontroller berdasarkan sinyal error dan perbedaan errornya. Sistim ini diinflementasikan untuk mengendalikan kecepatan motor sinkron 3 phasa. Pengendalian kecepatan dilakukan dengan mengatur siklus tugas dari pulsa tegangan masuk stator mulai pengaturan sudut komutasi inverter. Pengaturan sudut komutasi inverter dilakukan dengan mengatur pulsa pemicu transistor daya inverter. Mengatur pulsa pemicu inverter sama artinya mengatur komutasi transistor daya inverter yang akan menentukan pada saat kapan terhubungnya tegangan ke terminal tegangan stator. Kata kunci: PID Tuning Fuzzy, PWM, Sudut komputasi, Pulsa firing Abstract In this research, it exposes the fuzzy logic application - which is used to tune PID parameters - will i mprove the conventional PID performance. The role and reasoning on-line will affect the controller PID parameters that based on the error signal - and its difference. The system - which is implemented, is used to control the velocity of 3-phase AC motor. The velocity control is done with controlling the task cycle of stator input - voltage pulse by means of controlling inverter comutation angle. Controlling the inverter comutation angel is done by stimulating pulse of inverter capasity transistor that has been controlled. Futhermore, controlling the inverter stimulate pulse is as same as controlling the inverter power-capasitor comutation which decides when voltage connect to a stator voltage terminal Keywords: PID Tuning Fuzzy, PWM, Computation angle, Firing Pulse
Prosiding Seminar Sistem Instrumentasi dan Kontrol Bandung, I-2 Juli 2003
Untuk mendapatkan kaidah kendali yang baik, diperlukan ketepatan antara intuisi dan penggabungan pengalaman terhadap karakteristik proses yang diamati. Gambar 12. menampilkan contoh dari respon waktu yang diinginkan. Mu1_a-mula disekitar at, kita memerlukan sinyal kendali yang besar untuk mendapatkan rise-time yang cepat. Untuk mendapatkan sinyal kendali yang besar, kendali PID hares mempunyai penguatan proporsional yang besar, penguatan integral yang besar, dan penguatan derivatif yang kecil. Penguatan proporsional (K'p) dapat direpresentasikan oleh himpunan fuzzy Besar (B) dan penguatan derivatif (K'd) oleh himpunan fuzzy Kecil (S).
fitzzy
Reiururm
d .cr~poLn ..
°~ -_~
cz --_
_
2003 (SIK'2003)
dan penguatan derivatif besar, maka kaidah fuzzy untuk disekitar b t IF e adalah Z dan de adalah NB, THEN K p adalah S, K'd adalah B, dan a = S Untuk selengkapnya kaidah-kaidah fuzzy
dapat dilihat pada tabel 1, 2 dan 3. Hasil defuzzifikasi untuk Kp, K'd, dan a adalah K',, =
PI K' r, j .
(8)
-
m
K',,=
(9)
ZP,K'dj r=
a = ~,u l a i
(10)
Dimana Kp, i adalah nilai K p yang berhubungan dengan nilai p i untuk kaidah ke-i, b egi tu p ila K'dr . Setelah K p , K'd, dan a didapat, parameterparameter kendali PID dihitung dengan persamaan-persamaan
Gambar 12. Respons waktu proses
Kr, =
Aksi integral ditentukan dengan mereferensi aksi derivatif seperti pada (6) Pada kendali PID, a yang kecil atau konstanta waktu integral (Ti ) yang kecil akan menghasilkan aksi integral yang besar. Besar kecilnya aksi integral ditentukan dengan menggunakan kaidah atur PID Ziegler-Nichols. Dalam kaidah ZieglerNichols, konstanta waktu integral merupakan empat kali konstanta waktu derivatif. Sehingga a sama dengan 4, a yang kurang dari 4 menghasilkan aksi integral yang besar. Sehingga kaidah untuk sekitar a t . : IF e adalah PB don de adalah Z, THEN K p adalah B, K'd adalah S, dan a = 2. a dapat diberikan sebagai suatu bilang fuzzy
yang
mempunyai
fungsi
keanggotaan
singleton, seperti yang ditunjukkan pada
gambar 11. Disekitar titik b t pada gambar 12. sinyal kendali harus kecil untuk menghindari overshoot yang besar untuk itu penguatan proporsional kecil, penguatan integral kecil,
(11)
Kp = (K,.mar - Kp,min) K p + Kp.min Kd= (Kd.mux - Kd,n,in) K'd + Kd,.in
(12) (13)
K~ l(aK,,)
Interval Kp dan Kd ditentukan oleh Kp,min = 0.32Ku , Kp , n ,ux = 0.6K„ Kdm,, = 0.08K„T„ Kd,n. = 0. 15&T„
(14) (15)
Tabel 1. Kaidah-kaidah fuzzy untuk Kp e e NB NM NS Z PS PM PB PB B B B B B PM S B B B B PS S S B B B Z S S S B S NS S S B B B NM S B B B B NB B B B B B
B B S S S
B S S S S
BS B
B
Tabel 2. Kaidah-kaidah fuzzy untuk K'd e NB NM NS Z PS PM PB e
PB S S S S PM B B S S PS B B B S Z B B B B NS B B B S NM B B S S NB S S S S
S S B B B S S
S B B B B B S
S B B B B B S
99
Prosiding Seminar Sistean Instrumentasi dan Kowrol 2003 (SIK'2003) Bandung, 1-2./uli 2003
Tabel 3. Kaidah-kaidah firzzv untuk a
Mulai
e NB NM NS Z PS PM PB
e PB S S S S S S S PM MS MS S S S MS MS PS M MS MS S MS MS M Z B M MS MS MS M E NS M MS M S MS MS M NM MS MS S S S MS MS NM S S S S S S
Masukkan narga Ku dan Pu
I nislarsasi MF Error,Derror,Kp',Kd'
I
P keluaran fuzzyal
Untuk mendapatkan keluaran maka digunakan metode centroid of area
Penalaan konstanta PID
defuzz fcatlon keluarars
Jxmax{mlr((x),pc(x))) x
a.
Perfiitungan sinyalat(1rPID
(16)
f max{mirk(x),Ete(x)))dx
Mulai
Formulasi logika untuk penalaan PID pada pengaturan kecepatan putar motor sinkron terlihat pada gambar 13 berikut.
Gambar 15. Flow chart pengatur Fuzzy PID
Algoritma
V. Hasil
F~ZZy
kit ,400p
+
keluaren
E
KendaliPID
PWM
----------- ----------- ___________
,
Plant
-asral
Point
--------
W_;
-----------Counter
. ion.------------------ _ ___ ___________ Irr)xt=S400rpP ;___________ cd~JMctm ----------
Gambar 13. Logika fuzzy untuk penalaan Parameter PID
4m;___________ -----------
;___________ ___________
0
~
IV. Desain Software
tir re(k,mr*q
t07
79
Gambar 16. Respon waktu kecepatan dengan beban 140 ohm
M „, a ; 1 ,n' slalisasi PPI a~o,u~o
V. Kesimpulan
Masukkan Kacapatan (Kac) _
30]0
ears lone ka , (oul)
~~ -----------------
a1 = ka - ul e2 a a1 - a1o s1o= Mgorima Panalaan Parameter P ID
~
KirI I data u (slnyaikanaau) ks pan n
------
._.
__....Mpr0...;...__._:...____:______:. 7Y - 20' 1 n0 m s Ts - 25' ~•m ms
DISPIay out Tdk
Press Kay Va
_
-_ _ .__
1 90
...............
--------------- ------ .........
Daia F,ia
0
20
40
60
so
100
120
140
160
Stop
Gambar 17. Keceptan acauan 1900 rpm Gambar 14. Flow chart program
100
