KONTROL POSISI MOTOR DC DENGAN SLIDING MODE CONTROL Agandi Haryo Widagdo1, Santi Anggraeni, S.T., M.T.2, Alrijadjis, Dipl. Eng., M.T.,2 1
Penulis, Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS Dosen Pembimbing, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Electronics Engineering Polytechnic Institute of Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA Tel: +62 (31) 594 7280; Fax: +62 (31) 594 6114
2
email :
[email protected]
memungkinkan penggunaan penyaklaran PWM dengan kecepatan tinggi maka pengaplikasian SMC mulai banyak dilakukan.
Abstrak — Penggunaan motor DC pada industri banyak kita temui. Hal ini dikarenakan pengaturan posisinya yang cukup mudah dan murah. Banyak metode pengaturan posisi telah digunakan mulai dari pengontrolan menggunakan kontroler PID sampai dengan penggunaan kontroler Sliding Mode.
Kendali yang dilakukan pada SMC bertujuan untuk membatasi gerak trajektori status agar tetap berada di kondisi yang diinginkan oleh perancangnya. Sehingga secara garis besar kendali yang dilakukan pada SMC dapat dibagi menjadi ke dalam dua proses, yaitu pembawaan trajektori status menuju ke keadaan yang diinginkan dan menjaga agar trajektori status itu tetap berada disana untuk sisa waktu berikutnya. Pada SMC dikenal istilah permukaan luncur yaitu suatu batasan yang dibuat oleh perancang dimana nantinya trajektori status tersebut akan dipaksa untuk menuju ke permukaan luncur dan meluncur (sliding) menuju ke kondisi yang diinginkan. Pada saat status dari sistem sudah berada di permukaan luncur maka sistem menjadi kebal dari gangguan dari luar maupun perubahan parameter yang terjadi pada sistem. Sehingga diharapkan trajektori status dari sistem dapat dengan cepat menuju permukaan luncur agar sistem menjadi tidak peka akan perubahan parameter maupun gangguan dari luar.
Pada proyek akhir ini digunakan metode Sliding Mode Control untuk mengontrol posisi dari motor DC. SMC sangat cocok digunakan untuk kendali posisi motor DC. SMC merupakan kendali umpan balik pensaklaran frekuensi tinggi yang memiliki sifat kokoh. Kendali SMC dipilih karena kekokohan yang dimiliki sistem kendali ini diharapkan dapat mengatasi permasalahan perubahan parameter dari motor DC akibat pembebanan. Perubahan parameter dapat mengakibatkan perubahan respon yang cukup signifikan. Namun kekurangan yang dimiliki oleh kendali SMC adalah timbulnya fenomena chattering yang berpengaruh terhadap stabilitas sistem kendali. Metode SMC digunakan untuk mengoptimasi pemilihan penguat pensaklaran ( switching gain ) dan permukaan luncur ( sliding surface ) secara simultan. Pada proyek akhir ini diharapkan hasil output yang diperoleh dari sistem sesuai dengan yang diharapkan ( sesuai input ).
Perubahan beban pada motor DC dapat menyebabkan perubahan parameter dari motor. Perubahan parameter dari motor menyebabkan perubahan respon yang cukup signifikan. Metode yang umum dilakukan adalah dengan melakukan penalaan parameter kontroler secara kontinyu. Hal ini tentu saja akan sangat merepotkan karena harus melakukan penalaan parameter kontroler setiap terjadi perubahan beban. Untuk itu diperlukan suatu kontroler yang memiliki sifat kokoh terhadap gangguan maupun perubahan parameter.
Kata Kunci : Posisi Motor Servo, Sliding Mode Control . I. PENDAHULUAN Motor DC banyak digunakan di industri karena kemudahan dalam penggunaan dan pengaturan posisinya. Oleh karena itu banyak dilakukan penelitian akan pengaturan posisi pada motor DC. Salah satunya pengaturan posisi menggunakan kontroler SMC. SMC adalah kendali umpan balik pensaklaran frekuensi tinggi yang dapat digunakan untuk mengendalikan sistem linear maupun nonlinear. Dengan adanya kemajuan teknologi semikonduktor yang
1
II. DASAR TEORI
= A + B .......................................................(2.1) Dengan :
A. Sliding Mode Controller
0 0 A= . . 0 -an
Sliding Mode Controller (SMC) merupakan sebuah kendali umpan balik pensaklaran berkecepatan tinggi (high speed switching feedback control) yang efektif dan kokoh dalam mengendalikan sistem linear maupun non-linear. Sistem kendali ini kokoh karena menyediakan sebuah metoda perancangan sistem yang tidak peka terhadap ketidakpastian parameter lingkungan dan gangguan dari luar. SMC adalah suatu metodologi pengaturan yang mampu mengatasi perubahan yang mengganggu pada sistem, tanpa menyebabkan gangguan pada performa sistem itu sendiri. SMC menyediakan pendekatan dengan kemungkinan pemodelan yang sangat luas. Struktur SMC terdiri dari bagian utamam yang berfungsi memperbaiki sinyal error dengan mengarahkan sinyal tersebut pada sebuah lintasan yang diinginkan dan bagian tambahan yang berfungsi untuk mempertahankan sinyal. Pada prinsipnya, SMC menggunakan sebuah hukum kendali pensaklaran berkecepatan tinggi (high-speed switching) untuk membawa trajektori status dari sistem linear/non-linear ke dalam sebuah permukaan (hyperplane) tertentu dalam ruang status (disebut permukaan luncur/”sliding surface”), kemudian trajektori status tersebut dipelihara agar tetap meluncur pada permukaan tersebut. Proses pemeliharaan trajektori status pada permukaan luncur mengakibatkan terjadinya osilasi pada permukaan luncur. Osilasi ini sering disebut dengan “chattering”. Fenomena “chattering” pada permukaan luncur akan berdampak pada stabilitas dari sistem kendali. Pada SMC, waktu yang dibutuhkan oleh status dalam mencapai permukaan luncur akan berdampak terhadap kecepatan tanggapan sistem terhadap waktu. Waktu yang dibutuhkan oleh status untuk mencapai permukaan luncur sering disebut dengan “hitting time”. Salah satu keuntungan dari SMC adalah ketika sistem mengenai permukaan luncur, maka sistem tersebut tidak akan peka terhadap ketidakpastian parameter lingkungan dan gangguan dari luar. Oleh karena itu, fokus penelitian ini adalah bagaimana mengaplikasikan kendali SMC untuk mengatur posisi sudut motor DC. Tujuan utama SMC adalah membuat respon mengikuti trajektori yang diinginkan. Hal ini dapat dilakukan dengan membandingkan state aktual ( ) dengan state yang diinginkan ( d). Trayektori tersebut dikenal sebagai sliding surface. Pada sliding surface, fungsi gangguan adalah jarak dari sinyal terukur terhadap sliding surface, yang dinotasikan sebagai = - d.. Keadaan dimana sistem telah berada di sliding surface disebut sebagai keadaan sliding mode, dimana pada keadaan tersebut nilai = 0. SMC pada umumnya diterapkan pada sistem nonlinear. Sebuah sistem linear SISO direpresentasikan dengan “persamaan (2.1) dan (2.2) yang merupakan persamaan state space dari sistem.
1 0 ... 0 0 1 ... 0 . . . . . . . . 0 0 ... 0 -an-1 -an-2 ... -a2
0 0 0 0 . B= . . 1 0 -a1 1
.
.
.... (2.2)
Dimana :
(t) = [
1... n]
T
merupakan sebuah vector status berdimensi-n, A merupakan sebuah matrik sistem n x n, dan B adalah sebuah vektor input berdimensi-n. Secara umum kendali pada SMC dapat dipisah menjadi dua bagian input kendali yaitu ueq dan un.. Sehingga persamaan input kendali SMC dapat ditulis : (t ) = eq + n......................................................(2.3) dimana : eq =input kendali agar trajektori status ke permukaan luncur. n = input kendali untuk menjaga agar trajektori status tetap berada pada permukaan luncur. B. Mikrokontroler Atmega 8. Mikrokontroller Pin - pin pada ATmega8 dengan kemasan 28-pin PDIP (dual inline package) ditunjukkan oleh gambar 2.2 Kemasan pin tersebut terdiri dari 3 Port yaitu Port B, Port C,Port D yang masing masing Port terdiri dari 8 buah pin. Selain itu juga terdapat RESET, VCC, GND 2 buah, VCC, AVCC, XTAL1, XTAL2 dan AREF.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Atmega8 kemasan 28-pin
2
Konfigurasi pin pada Atmega8 sebagai berikut :
C. Motor Servo
VCC : Tegangan supply GND : ground Port B (PB7..PB0) : port I/O 8 bit dengan resistor pull-up internal tiap pin, buffer portB mempunyai kapasitas menyerap (sink) dan mencatu (sorce). Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input program (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock software programmer/downloader) yang digunakan untuk memilih sumber clock. Khusus PB7 dapat digunakan output program (output inverting oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/counter2 makaPB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input counter. Port C (PC5..PC0) :Port I/O 7 bit ([PC6],PC5…PC0) dengan resistor pull-up internal tiap pin. Buffer portC mempunyai kapasitas menyerap (sink) dan mencatu (sorce). Reset/PC6 : Jika fuse bit RSTDISBL di “programmed”, PC6 digunakan sebagai pin I/O. Jika fuse bit “unprogamed”, PC6 digunakan sebagai pin RESET (aktif low ). Port D (PD7..PD0) : Port I/O 8-bit dengan resistor pull-up internal tiap. Buffer portC mempunyai kapasitas menyerap (sink) dan mencatu (sorce). Avcc : Avcc adalah pin tegangan catu daya untuk A/D converter, PC3..PC0 dan ADC(7..6). Avcc harus dihubungkan ke Vcc, walaupun ADC tidak digunakan. Jika ADC digunakan, maka Avcc harus dihubungkan ke Vcc melalui low pass filter. Catatan: PC5, PC4 gunakan catu daya Vcc digital. AREF : untuk pin tegangan referensi analog ADC. ADC7..6(TQPF, QFN/MLF): Hanya ada pada kemasan TQPF dan QFN/MLF, ADC7..6 digunakan untuk pin ADC
Motor servo mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Berikut ini pinout dari motor servo :
Gambar 2.3 . Pin out dari motor servo Kecepatan motor servo termasuk dalam kategori lambat, kelebihan yang dimiliki adalah torsi dan presisi yang handal. Dapat kita ketahui bahwa sebuah motor servo memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. 3 jalur kabel : vcc, ground, control data 2. Sinyal kontrol mengendalikan putaran dan posisi 3. Opersaional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa brefrekuensi 50 Hz, dimana lebar pulsa antara 1,3 – 1,7 ms. 4. Konstruksi di dalamnya meliputi internal gear, potensiometer dan feedback control. D. Komunikasi Serial RS merupakan kependekan dari Rcommended Standard yang ditetapkan oleh Electronics Industries Association (EIA). Standar sinyal komunikasi yang banyak digunakan adalah standar RS232 yang dikembangkan oleh Electronic Industry Association and The Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1962. Standar Komunikasi Kabel RS (Standard) yang dikeluarkan EIA : RS-232 -> single ended RS-422 -> differential, multi-drop, broadband RS-485 -> differential, multi-drop, MIMO E. USB to Serial Converter Penggunaan serial USB to 232 adalah untuk komunikaasi antara PC dengan minimum sistem. Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per satu dengan menggunakan satu jalur kabel
3
data. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel data penerimaan yang disebut receive (Rx). Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya adalah kecepatan lebih lambat daripada komunikasi parallel.
A. Perancangan dan Pembuatan Mekanik Robot Bahan yang digunakan pada pembuatan mekanik sistem ini adalah berupa papan aklirik. Papan ini berfungsi sebagai wadah penunjuk nilai sudut motor DC servo. Gambar 3.2 di bawah ini adalah rancangan mekanik sistem kontrol motor DC dengan SMC.
Gambar2.4.Converter USB to 232 serial
Pada komputer, biasanya terdapat sebuah port untuk komunikasi serial. Beberapa contoh penerapan komunikasi serial ialah mouse, scanner dan data akusisi data yang terhubung ke port serial COM1/COM2. Bagian yang terpenting dari komunikasi serial adalah konektor DB9 dan RS 232. DB9 adalah konektor yang digunakan untuk menghubungkan hardware dengan komputer. Konektor DB9 dapat dilihat pada gambar 15.1 dibawah ini.
Gambar 3.2 Mekanik Sistem
Keterangan gambar: 1) Papan modul 2) Jarum penunjuk nilai sudut. 3) Minimum sistem 4) Motor DC servo B. Pembuatan Perangkat Keras Pada tahap pembuatan perangkat keras ini terdiri dari sebuah rangkaian minimum sistem mikrokontroler ATMega 8 serta rangkaian suply motor DC servo untuk memisah dengan rangkaian minimum sistem. Pada rangakaian minsys ATMega8 pada gambar 3.3 di bawah ini menggunakan kristal sebagai osilator sebesar 11.0952 MHz.
Gambar 2.5. pin konektor DB9
III. PERANCANGAN SISTEM Pada tahap ini dilakukan perancangan sistem untuk mempersiapkan perangkat keras dan perangkat lunak yang akan dibuat.
ϴ input
error
SMC
u
Motor DC Servo
ϴoutput
Potensiometer Gambar 3.3 Minimum Sistem AT Mega8
Gambar 3.1 Blok Diagram Konfigurasi Sistem
Pada mikrokontroler AT Mega 8 terdapat 3 buah port I/O 8 bit, yaitu port B, port C dan port D. Tabel perencanaan input output dapat dilihat pada tabel 3.1
4
V= iR + L
Tabel 3.1 Perencanaan input-output DEVICE
PORT
KETERANGAN
Pin ADC
ADC PORTC.0
input
Servo
PORTB.1
output
+ KbȮ.......................................(3.6)
Dengan me-laplace-kan persamaan (3.4) dan (3.5) dan mensubstitusikannya, maka diperoleh fungsi transfer antara posisi sudut motor q terhadap tegangan armature V dimana Ka = Kb.
=
.............(3.7)
C. Pembuatan Perangkat Lunak Identifikasi plant ditujukan untuk mendapatkan model matematis yaitu menyatakan hubungan antara input dan output berupa fungsi alih yang digunakan untuk proses perancangan kontroler nantinya.
Pada bagian ini akan dilakukan pemodelan untuk mendapatkan model matematik dari motor DC servo yang diperlukan dalam simulasi serta melakukan pengujian secara open loop terhadap model motor DC servo yang telah didapatkan.
Persamaan ( 3.8) memperlihatkan matematis hubungan antara input dan output.
Motor DC servo bekerja berdasarkan prinsip gaya elektromagnetik sehingga apabila motor tersebut diberi catu daya, arus akan mengalir ke dalam motor kemudian menghasilkan,torsi putar yang sebanding dengan arus tersebut. Pemodelan Rangkaian internal Motor DC secara sederhana dan analisisnya adalah sebagai berikut :
=
model
..........................................(3.8)
Untuk jenis plant yang dibahas berupa motor DC servo sistem orde dua. Orde sistem menentukan jenis kontroler yang akan dipakai dan mencari nilai parameter kontroler untuk hasil respon yang diinginkan. Persamaan (3.9) memperlihatkan bentuk umum fungsi alih dari sistem orde dua. ...................................(3.9) Dimana : K = Gain overall ξ = Rasio redaman ω= frekuensi
Gambar 3.4 Permodelan motor DC
Persamaan torsi yang dibangkitkan oleh Motor DC dapat didekati secara linear menurut persamaan berikut ini : T = Kai ........................................................(3.1)
Karakteristik penting lainnya adalah nilai dari kemiringan kurva keluaran sistem pada saat t = 0 adalah 1/τ. Dapat dilihat pada Gambar (3.10) bahwa setelah kurva keluaran sistem telah melewati nilai t = τ maka nilai kemiringan kurva menurun begitu cepat.
Dimana Ka dalah konstanta jangkar motor yang bergantung pada banyaknya lilitan pada jangkar, jumlah kutub medan, tipe belitan dan penampang jangkarnya. Adapun besarnyam tegangan ggl induksi lawan yang dibangkitkan motor ketika berputar adalah sebanding dengan konstanta motor Kb dan kecepatan sudut putaran motor q & atau turunan pertama dari posisi sudut motor (q ). e = Kb.Ȯ .......................................................(3.2) Dengan menggunakan hukum newton, bahwa persamaan torsi yang terkait dengan momen inersia dan rasio redaman dari motor adalah: T = JӪ + Ȯ .................................................(3.3) dari persamaan (6) dan (8) diperoleh: i= V = iR +L
...................................................(3.4)
Gambar 3.5 Kemiringan kurva keluaran sistem orde dua
.........................................(3.5)
5
Pada sistem/plant ini diperoleh nilai tranfer function dalam bentuk model orde dua. Persamaan (3.10) berikut menunjukkan nilai transfer function. TF =
diberikan dan perubahan kesalahan penjejakan terhadap waktu sama dengan nol. Sliding surface memiliki syarat yaitu :
= 0 .........................................................(3.13)
........................(3.10) dengan
Dalam sistem kendali, State space merupakan metode analisis untuk sebuah sistem kendali yang kompleks. Analisa state space dapat diterapkan pada pada sutau sistem Single Input-Single Output atau Multi Input-Multi Output , yang linear, parameter konstan ( time invariant ) maupun parammeter berubah. Secara umum persamaan state space dituliskan sebagai berikut.
= + λ ..................................................(3.15) dan
=
dimana : adalah vektor error tracking adalah vektor koefisien sliding surface d adalah input step
B = matriks masukan C = matriks status D = matriks status = matriks output = sinyal masukan
Secara umum kendali pada SMC dapat dipisah menjadi dua bagian sinyal kendali yaitu eq dan n. dimana eq merupakan sinyal kendali ekivalen yang akan membawa trajektori status ke permukaan luncur, sedangkan n merupakan sinyal kendali natural untuk menjaga agar trajektori status tetap berada pada permukaan luncur. Berikut persamaan hubungan eq dan n. (t ) = eq + n ........................................(3.19)
Berdasarkan data yang diberikan maka dapat dituliskan model matematika dari motor DC servo menggunakan persamaan state space menjadi : -19,73
=
1 +
1
-1,183
0
d ..................................................(3.16)
= + d+ λ ............................................(3.17) = - d + λ ..........................................(3.18)
dimana : = matriks turunan dari matriks A = matriks status
=
-
sehingga dari subtitusi persamaan (3.14) dan (3.15) diperoleh.
= A + B ...........................................(3.11) = C +D .............................................(3.12)
-9,796
+ λ) n-1 .......................................(3.14)
=(
0
20,04
Pada perancangan SMC dapat kita bagi kedalam dua bagian, yaitu perancangan permukaan luncur yang fungsinya untuk membatasi pergerakan trajektori agar selalu berada disekitar permukaan luncur tersebut. Kemudian selanjutnya dilakukan perancangan sinyal kendali yang fungsinya untuk memaksa trajektori status untuk menuju permukaan luncur dan setelahnya memelihara agar trajektori status tersebut selalu berada disana. Perancangan permukaan luncur menjadi hal yang terpenting dalam desain kontroler SMC. Karena pada perancangan permukaan luncur inilah diharapkan trajektori status dapat mengikuti tujuan yangdiharapakan. Tujuan dari pengendalian motor DC servo ini adalah membuat keluaran mengikuti referensi yang
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA A. Pengujian Open Loop Posisi Motor DC Open loop adalah hubungan signal satu arah dari input ke sistem kontrol atau sebaliknya output dari sistem kontrol ke input. Open loop posisi derajat DC Motor perlu diuji karena setiap motor DC memiliki nilai pulsa (Ton dan Toff) yang berbeda sehingga perlu ditetapkan nilai disetiap derajat, mulai 0 derajat sampai 180 derajat. Pada motor DC servo ini memiliki nilai frekuensi f = 50 Hz, sehingga nilai T adalah
6
T=
...........................................................(4.1)
T=
..........................................................(4.2)
T = 20000 us ...............................................(4.3) Dimana : T adalah periode pulsa. Dengan diketahuinya nilai T = 20000 us, maka dapat disetting nilai Ton dan Toff untuk setiap derajat ( mulai 00 sampai 1800) dengan ketentuan : T = Ton + Toff = 20000 us ...........................(4.4) Dimana : Ton adalah T aktif (high) Toff adalah T off ( low ) Berikut ini adalah tabel pengujian open loop motor DC servo. Berdasarkan tabel diatas, dapat dihitung nilai PWM secara teori sebagai berikut : PWM = x TOP PWM ..................(4.5)
B. Pengujian Close Loop Posisi DC Motor ADC pada mikrokontroller AT Mega8 ini perlu diuji karena merupakan chanel untuk masuknya data dari posisi sudut DC motor sehingga dapat mengetahui apakah terdapat error atau tidak dengan melihat nilai adc. Tabel 4.3. Hasil Pengujian Close Loop motor DC servo No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Dimana : TOP PWM = nilai max PWM = 27648 (berdasarkan perhitungan pada BAB III). Oleh karena itu, nilai PWM setiap step adalah sebagai berikut : Tabel 4.I Tabel open loop dalam PWM No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
DERAJAT 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
PWM ( teori) 718 843 967 1105 1244 1382 1520 1645 1769 1880 2004 2115 2246 2356 2460 2598 2723 2840 2985
PWM (praktek) 710 850 990 1140 1240 1340 1490 1610 1720 1850 1980 2100 2230 2340 2460 2580 2700 2840 2950
DERAJAT 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
PWM 710 850 990 1140 1240 1340 1490 1610 1720 1850 1980 2100 2230 2340 2460 2580 2700 2840 2950
ADC 420 422 423 425 427 428 429 430 431 433 435 438 439 440 441 442 443 444 446
C. Pengujian Sistem dengan Penambahan Sliding Mode Controller Dalam pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan kontroller yang telah dibuat dengan proses seperti berikut ini: 1. Merangkai alat menjadi satu kesatuan sistem. 2. Menyalakan power supply. 3. Menghubungkan serial mikro dengan Visual Basic untuk menjalankan sistem 4. Memilih menu untuk memasukkan nilai setting point posisi sesuai yang telah ditentukan. 5. Mengamati respon keluaran yang dihasilkan oleh alat sebagai hasil kontroller yang telah ditentukan.
Pada open loop, sistem menghasilkan keluaran berdasarkan masukkan yang diberikan. Hubungan signal satu arah, input dan output tidak mempunyai hubungan. Sehingga ketika action output ke sistem yang merubah proses, tidak ada feedback yang diberikan ke loop. Dari tabel diatas dapat diamati bahwa nilai setiap step posisi memiliki selisih yang berbeda-beda atau nilai PWM tidak linear. Hal ini dikarenakan kualitas keakurasian plant yang kurang bagus.
Berikut tabel tampilan hasil pengujian sistem dengan nilai setting point mulai 100 hingga 1800 dengan step 100. Tabel 4.5 Tabel keluaran dengan step setting point 100 Setting Point 10 20 30 40 50
7
Waktu (ms) 29 60 90 120 150
ADC 422 423 425 427 428
Output 10 20 30 40 50
Keterangan Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 573
429 430 431 433 435 438 439 440 441 442 443 444 446
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil
Dan dibawah ini gambar tampilan Visual Basic dengan input 600,1200, dan 1800. Gambar 4.9 Gambar tampilan running program dengan input 1800.
Dari hasil pengujian sistem dengan penambahan kontroller SMC, motor DC servo mampu bergerak ke arah posisi tujuan dan mempertahankan keadaannya meskipun posisi yang didapatkan sesekali kurang presisi terhadap posisi target. Dari percobaan ini motor DC servo dapat bergerak menuju posisi yang diinginkan. Namun dari beberapa percobaan, motor servo sesekali memiliki error dan nilai keluaran respon yang lambat. Hal ini dikarenakan plant dan sensor sistem yang kurang linear dan kurang stabil, artinya perubahan plant dan sensor setiap step sudut berubah-ubah.
BAB V KESIMPULAN Gambar 4.7 Gambar tampilan running program dengan input 600.
A
Kesimpulan
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem kontrol Sliding Mode dapat bekerja sesuai yang diharapkan dan penggunaan kontrol SMC untuk mengatur besar kecilnya sudut referensi dapat diaplikasikan pada motor DC servo. 2. Motor DC servo mampu bergerak sesuai setting point yang diberikan, walaupun sesekali masih terdapat error. Dalam hal ini tingkat keberhasilan mencapai 96%. 3. Identifikasi plant ditujukan untuk mendapatkan model matematis yang dapat menentukan perancangan kontroller.
Gambar 4.8 Gambar tampilan running program dengan input 1200.
8
DAFTAR PUSTAKA [1] Paulus Setiyo Nugroho, Ari SANTOSO, “Pengaturan Robust berbasiskan Quantitative Feedback Theory (QFT) untuk Mengatasi Ketidak pastian Parameter model Motor DC”, Tugas Akhir, Maret 2003. [2] Ari Santoso, “Kriteria Kestabilan Sistem Linier Terlambat
untuk
Kasus
Skalar”,
IES’2001,ITS,Nopember 2001. [3] Ogata, K., 1917. “Modern Control Engineering”
Hall,
Inc. [4] DeCarlo, A., Raymond., Zak, H., Stanislaw., Matthews, P. Gregory.,
1988.
“Variable
Structure
Control
of
Nonlinear Multivariable Systems: A tutorial” IEEE. [5] Ali J. Koshkouei and Keith J. Burnham, Control Of DC Motors Using Propotional Integral Sliding Mode, 2005. [6] Anonim, 2004, .ATmega Preliminary Complete, Atmel Corporation [7] Wardhana. 2005. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR ATMega 32, Yogyakarta : Andi. [8] http://www.educypedia.be/electronics/motorservo.htm diakses tanggal 22 Pebruari 2011 [9] http://www.galilmc.com/learning/tutorials.php, diakses tanggal 2 Agustus 2011 [10] Wu-Chung Su, Ph.D., 2008, Sliding Mode Control with Industrial Application,Departemen of Electronical Engineering National Chung Hsing University, Taiwan.
9
