Perancangan dan Implementasi Pengendalian Kecepatan Motor Berbasis FPGA Pada Mesin CNC dengan Menggunakan Konfigurasi HOSTMOT2 dan EMC2 Agung Wibisono Departemen Teknik Elektro - Universitas Indonesia,
[email protected] Abstrak— Mesin CNC merupakan mesin otomatis yang banyak sekali digunakan di dalam dunia industri. Pengendalian motor yang memiliki ketelitian tinggi dan kecepatan proses yang cepat sangat diperlukan oleh mesin CNC dalam dunia industri. Oleh karena itu diperlukan beberapa perangkat keras yang dapat menunjang proses tersebut, dimana salah satunya adalah menggunakan mesa 5i20 yang berbasis FPGA Xilinx XC2S200 dengan antarmuka berupa slot PCI. Dalam skripsi ini dilakukan modifikasi pada firmware Hostmot2 sebagai konfigurasi yang digunakan pada mesa 5i20 berbasis FPGA untuk mendapatkan pengendalian kecepatan motor. Pengendalian kecepatan motor pada 5i20 bertujuan untuk mendapatkan respons pengendali yang lebih cepat dibandingkan dengan EMC2. Dengan menggunakan pengendalian kecepatan motor pada FPGA, respons yang dihasilkan lebih baik pada sistem dengan memiliki nilai error posisi dan kecepatan yang terkecil dibandingkan dengan pengujian tanpa menggunakan pengendalian kecepatan pada FPGA. Respons terbaik dihasilkan dengan menghasilkan nilai error posisi sebesar 0 derajat dan error kecepatan sebesar 0.18 derajat/detik.
yang dituliskan oleh user/pengguna dan kemudian akan melakukan pengendalian posisi aktuator menggunakan perhitungan PID (lihat gambar 1) secara real time dengan masukan berupa jumlah perhitungan encoder dan keluaran berupa nilai duty cycle sinyal modulasi PWM yang setara dengan kecepatan. Pada mesin CNC yang sudah dirancang, keluaran dari EMC2 akan masuk ke dalam Mesa 5i20 yang berfungsi sebagai antarmuka antara EMC2 dengan aktuator[1].
Index Terms—CNC, FPGA, Pengendali Kecepatan , VHDL.
I. PENDAHULUAN
T
eknologi dalam dunia industri dewasa ini sudah berkembang dengan pesat yakni dalam hal pengolahan proses produksi. Teknologi tersebut antara lain tersedianya alat-alat produksi yang dapat menunjang dalam proses produksi. Salah satu alat produksi yang banyak diterapkan dalam dunia industri adalah mesin CNC (Computer Numerical Control). Pengendalian motor pada mesin CNC sangatlah penting dikarenakan mesin ini membutuhkan tingkat kepresisian yang sangat tinggi dan kecepatan proses yang cepat. Mesin CNC memiliki sebuah pengendalian posisi dari motor dengan menggunakan PID pada EMC2. EMC2 disini merupakan sebuah perangkat lunak yang digunakan pada hostkomputer(PC) yang berfungsi untuk mengendalikan mesin CNC. Dimana EMC2 berkerja dengan menerjemahkan G-code
Gambar 1. Skema pengendali PID pada EMC2
Sebagai antarmuka, mesa 5i20 berfungsi dalam menerima pulsa quadratur encoder sekaligus menghitung perubahan pulsa encoder tersebut hingga selanjutnya mengirimkan nilai perhitungan tersebut ke dalam EMC2. Mesa 5i20 juga berfungsi dalam membangkitkan pulsa PWM/PDM berdasarkan referensi dutycycle PWM dari EMC2. Dimana kedua hal tersebut dilakukan dengan menggunakan konfigurasi Hostmot2. Konfigurasi Hostmot2 itu sendiri merupakan konfigurasi yang dibuat untuk menunjang perangkat lunak EMC2 pada mesin CNC. Konfigurasi Hostmot2 terdapat pada FPGA Xilinx Spartan-II yang dirancang dengan menggunakan bahasa deskripsi perangkat keras VHDL. Mesin CNC yang ada pada saat ini memiliki harga yang relatif mahal, dikarenakan menggunakan perangkat pengendalian tambahan diluar host-komputer (EMC2) untuk dapat memperbaiki error yang terjadi pada pengendalian
EMC2. Untuk itulah pada jurnal ini akan dibahas mengenai perancangan dan implementasi sebuah pengendalian kecepatan di dalam Mesa 5i20 dengan melakukan modifikasi firmware konfigurasi Hostmot2 yang sudah ada. Pada jurnal ini aktuator yang digunakan adalah motor DC Hennkwell yang beroperasi pada tegangan 5V dilengkapi dengan driver motor DC berupa H-bridge L298. PWM Referensi DutyCycle Pengendali utama:
Interface :
Aktuator :
PC (EMC2)
5i20
L298 + Motor DC
Perhitungan Encoder
Pulsa Encoder
Gambar 2. Blok diagram Mesin CNC
Dimana modul qcounterrate berfungsi untuk mengatur besarnya lama waktu filter debounce pada saat pencuplikan pulsa encoder dan modul qcounter merupakan modul utama dalam melakukan perhitungan pulsa encoder. Sedangkan untuk modul pwmrefh berfungsi untuk mengatur besarnya frekuensi PWM dan modul pwmpdmgenh berfungsi dalam membangkitkan sinyal PWM. Pada gambar 3 terlihat modul address decode yang berfungsi untuk melakukan seleksi alamat yang akan diakses oleh EMC2 dimana alamat tersebut berperan dalam menentukan modul yang akan diakeses oleh EMC2, sedangkan modul DoPinOut berfungsi dalam melakukan seleksi masukan/keluaran pada pin I/O pada Mesa 5i20. Dimana pada mesa 5i20 memiliki 72 pin GPIO dan untuk proses pemilihan pin I/O tersebut diatur oleh konfigurasi pin pada Hostmot2.
II. KONFIGURASI HOSTMOT2
III. PERANCANGAN
. Host Based Motion Controller (Hostmot2) merupakan open source firmware konfigurasi FPGA yang dikembangkan oleh mesa elektronik untuk mendukung produk mereka yang bertipe “anything I/O FPGA card” dimana salah satunya adalah mesa 5i20, yang sengaja didedikasikan untuk perangkat lunak EMC2. Konfigurasi Hostmot2 dapat menyediakan hingga 12 channel perhitungan encoder dan pembangkitan PWM. Konfigurasi Hostmot2 memiliki top modul utama yaitu TOP9030 yang berfungsi dalam mengatur aliran data antara FPGA dengan IC plx9030, dimana IC plx9030 berfungsi dalam mengatur aliran data/alamat antara PCI bus dengan FPGA. Di dalam blok modul TOP9030 terdapat modul Hostmot2 yang berisikan modul-modul yang menunjang dalam perannya sebagai antarmuka antara EMC2 dengan aktuator, yaitu modul perhitungan encoder (modul qcounter dan qcounterrate) dan pembangkitan PWM (pwmpdmgenh dan pwmrefh) seperti terlihat pada gambar 3.
Rancangan konfigurasi Hostmot2 yang baru disini diterapkan dengan menggunakan satu buah Motor DC Hennkwell dengan encoder didalamnya yang beroperasi pada sumber tegangan 5v, dengan resolusi encoder sebanyak 624ppr dengan pembacaan pada 5i20 adalah sebesar 2496 dikarenakan tipe pembacaan pulsa encoder tersebut adalah pulsa quadrature encoder (4 kali dari jumlah pulsa satu putaran). Untuk dapat mengatur kecepatan motor DC digunakan H-bridge L298 sebagai driver motor. Dimana pada perancangan ini firmware mesa 5i20 yakni konfigurasi Hostmot2 akan dimodifikasi hingga didapatkan sebuah pengendali kecepatan didalamnya.
ibus
Ibus(31:0) Addr (15:2)
addr
read
read
altdata
in
IDROM addr
DoPinOut
mdl
altdata
wordpr portdata
in
Address decode write
write
out
clklow clkhigh Iobits(71:0)
ibus rateout clk loadrate qcounterate
ibus clk filterrate timestamp loadccr readccr readcount countclear index indexmask quadb quada
ibus clk readts
ibus clk hclk
refcount pdmrate
pwmrefh pwmrateload pdmrateload
obus ibus clk hclk refcount pdmrate qcounter
pwmouta pwmoutb
pwmpdmgenh pcrloadcmd loadpwmval
tscount obus timestamp
readtsdiv loadtsdiv
Gambar 3. Blok diagram modul Hostmot2
Iobits(71:0)
Gambar 4. Skema mesin CNC
Obus(31:0)
A. Rancangan Modifikasi Hostmot2 Modifikasi yang dilakukan dalam konfigurasi Hostmot2 untuk mendapatkan sebuah pengendalian kecepatan adalah dengan cara melakukan modifikasi pada modul encoder counter dan modul PWM/PDM generator. Pada modul encoder counter terdapat nilai perhitungan pulsa encoder yang dapat berfungsi sebagai umpan balik dalam pengendalian kecepatan sedangkan modul PWM/PDM generator merupakan modul yang berfungsi sebagai pembentukan sinyal modulasi PWM sekaligus tempat pengendalian kecepatan yang terjadi pada konfigurasi Hostmot2 yang akan dimodifikasi. Perancangan pengendalian ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Xilinx ISE Webpack 10.1. Dimana dalam perancangan modifikasi konfigurasi Hostmot2, modul perhitungan encoder berperan sebagai umpan balik yang akan dikirimkan ke dalam modul pembangkitan PWM agar mendapatkan sebuah pengendalian kecepatan. Untuk itu
modul yang harus dimodifikasi adalah modul perhitungan encoder dan modul pembangkitan PWM.
dilakukan pada Modul Hostmot2. dt t time
8 us
16 us Delta count = | encodercnt – encodercnt old |
Encodercnt old
encodercnt
Gambar 5. Ilustrasi perhitungan selisih encoder
Sebelum dimodifikasi modul perhitungan encoder pada konfigurasi Hostmot2 hanya berfungsi dalam menghitung jumlah pulsa encoder dan mengirimkan nilai tersebut ke dalam perangkat lunak EMC2 pada host computer. Namun setelah dimodifikasi modul perhitungan encoder tersebut dapat menghitung besarnya selisih perhitungan encoder dengan frekuensi 128Khz dan mengirimkannya ke dalam modul pembangkitan PWM seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Clock 33Mhz
Get encoder pulse
Encoder pulse
Counter encoder pulse
Encoder counter send to EMC2
EMC2
Sebelum dimodifikasi
Gambar 6. Perubahan modifikasi konfigurasi Hostmot2
B. Modifikasi pada Modul Perhitungan Encoder Pengendalian kecepatan pada konfigurasi hostmot2 terjadi pada setiap periode tertentu. Periode ini didapatkan dengan membuat sebuah clock tersendiri yang berjalan dengan frekuensi tertentu. Clock ini dibuat pada modul encoder counter yang dilakukan dengan cara melakukan delay pada clock utama yaitu clock dengan frekuensi 33Mhz. Besarnya delay ini yang nantinya akan menentukan besarnya frekuensi clock pengendali yang akan dibuat. Besarnya delay clock agar didapatkan sebuah timer baru adalah sebesar 8 bit, atau setara dengan 256 siklus. Sehingga besarnya nilai frekuensi clock pengendali dapat dihitung dengan membagi besarnya frekuensi utama yakni sebesar 33Mhz dengan 256 (8 bit) sehingga akan didapatkan frekuensi clock pengendali sebesar 128Khz,
Ketika timer/clock baru sudah tercipta, maka selanjutnya adalah menghitung besarnya selisih perhitungan encoder pada setiap periode clock tersebut (lihat Gambar 5). Selisih perhitungan pulsa encoder ini selanjutnya akan dikirimkan ke dalam blok modul PWM/PDM Generator. Perhitungan selisih pulsa encoder ini dilakukan dengan melakukan seleksi kondisi dari arah motor agar didapatkan nilai selisih perhitungan pulsa encoder yang benar. Selisih perhitungan pulsa encoder tersebut kemudian akan digunakan pada blok modul PWM/PDM generator sebagai acuan umpan balik pada pengendali kecepatan. Dimana penghubungan sinyal antara modul perhitungan encoder dengan modul pembangkitan PWM
Sesudah dimodifikasi
Clock divider
Clock 33Mhz
Get encoder pulse
Encoder pulse
Clock 128Khz
Counter encoder pulse
Count Delta Encoder Counter
PWM generator Modul
Send to EMC2
EMC2
Gambar 7. Perubahan modifikasi pada modul perhitungan encoder
C. Modifikasi pada Modul Pembangkitan PWM Frekuensi clock pengendali kecepatan pada modul PWM/PDM Generator akan disesuaikan dengan frekuensi clock yang terdapat pada modul perhitungan encoder yaitu sebesar 128Khz. Sehingga nanti modul pembangkitan PWM dan modul perhitungan encoder akan berjalan secara serempak (synchronous). Nilai referensi duty cycle PWM yang diberikan oleh EMC2 akan dikonversi terlebih dahulu menjadi kecepatan baru kemudian nilai kecepatan ini akan dibandingkan dengan kecepatan umpan balik yang dihitung berdasarkan perhitungan pulsa encoder yang didapatkan pada modul perhitungan encoder. Untuk menghitung kecepatan berdasarkan perhitungan pulsa encoder dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut,
(1) Dimana deltacount adalah selisih perhitungan pulsa encoder pada setiap periode clock pengendali, topspeed merupakan
kecepatan maksimum yang dapat dicapai oleh motor, dt adalah periode clock pengendali dan encoderppr adalah banyaknya perhitungan pulsa encoder dalam satu putaran penuh. Nilai kecepatan yang telah didapatkan kemudian akan masuk ke dalam blok low pass filter (lihat Gambar 8). EMC2
PWM generator
PWMval
PWM pulse
Setelah didapatkan nilai kecepatan referensi (Vref) hasil dari konversi duty cycle, nilai tersebut kemudian dikurangkan dengan nilai kecepatan umpan balik yang sudah diberikan LPF. Setelah itu nilai hasil dari selisih tersebut ditambahkan dengan nilai kecepatan referensi sehingga persamaannya akan menjadi,
L298 + motor
(5)
Sebelum dimodifikasi
Sesudah dimodifikasi Clock 128Khz
PWMval
duty cycle to Velocity
Clock 100Mhz
velocityRef +
+ EMC2
Persamaan di atas merupakan inti dari pengendalian closed loop yang dilakukan, dengan menggunakan pertimbangan bahwa resource gate FPGA yang ada terbatas maka digunakanlah sebuah pengendalian sederhana. Dimana nilai kecepatan yang baru akan ditingkatkan jika nilai kecepatan referensi lebih besar dibandingkan dengan nilai kecepatan umpan balik dan begitu juga sebaliknya nilai kecepatan yang baru akan diturunkan jika nilai kecepatan referensi lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai kecepatan umpan balik. Perbandingan inilah yang menyebabkan adanya faktor koreksi kesalahan sehingga respons sistem dapat menjadi lebih baik.
Error
velocityRef
+
Velocity to duty cycle
newPWM
PWM generator
pwmpulse
L298 + motor
Velocity feedback
Low Pass Filter
velocity
Delta count to velocity
Delta count
Delta count modul Qcounter
Gambar 8. Perubahan modifikasi modul pembangkitan PWM
Untuk mengimplementasikan blok low pass filter didalam blok modul PWMPDMGENH dapat dilakukan dengan menggunakan algoritma low pass filter sebagai berikut, (2)
U(s)
+
Y(s)
+ G(s) -
+
s
Dengan, Gambar 9. Blok diagram pengendali
(3) Dimana nilai G merupakan cut off frekuensi Gain dalam radian per second. Berdasarkan persamaan (3) nilai cut off frekuensi gain dalam hertz akan didapatkan dengan persamaan berikut,
Keluaran dari sistem adalah berupa posisi sedangkan referensi dari EMC2 berupa kecepatan, sehingga nilai posisi umpan balik akan diturunkan terhadap waktu sehingga mendapatkan nilai kecepatan umpan balik. Berdasarkan gambar 4.9 akan didapatkan sebuah persamaan fungsi alih sistem closed loop dari pengendali seperti berikut,
(4) (6) Pada gambar 8 terlihat bahwa nilai kecepatan yang didapatkan dari modul perhitungan encoder akan dibandingkan dengan nilai kecepatan referensi yang merupakan nilai konversi dari nilai PWM dalam bentuk duty cycle yang dikirim oleh EMC2. Dengan kesetaraan nilai perbandingan duty cycle 100% dengan kecepatan maksimum yang dapat ditempuh motor yakni kurang lebih sebesar 60rpm. Perubahan nilai konversi dari Duty cycle kedalam kecepatan motor dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut,
(5) Dimana Vr adalah kecepatan referensi, Dc adalah nilai dutycycle dan Vmax adalah kecepatan maksimum yang dapat ditempuh motor yaitu 60rpm.
Berdasarkan persamaan 4.5 di atas, persamaan closed loop dari sistem pengendalian tersebut menghasilkan sebuah pole. Hal ini yang dapat menyebabkan sistem dapat memperbaiki error yang terjadi. D. Modifikasi pada modul Hostmot2 Modul yang telah dimodifikasi pada konfigurasi Hostmot2 adalah modul encoder counter dan modul pwmpdmgen, untuk menyatukan setiap sinyal pada modul tersebut diperlukan beberapa sinyal tambahan yang berfungsi untuk menghubungkan kedua modul tersebut pada modul utama yaitu modul Hostmot2. Setiap sinyal yang dibentuk tersebut kemudian akan dihubungkan ke dalam kedua modul yang telah dimodifikasi, yaitu antara modul encoder counter dengan modul
pwmpdmgenerator. Sehingga kedua modul yang telah dimodifikasi tersebut akan dapat terhubung satu sama lain. Berikut adalah ilustrasi hubungan sinyal yang terbentuk untuk menghubungkan kedua modul tersebut (ditandai dengan warna merah) pada blok diagram yang terdapat pada blok modul utama Hostmot2,
halscope seperti kecepatan dan posisi dapat disimpan dalam sebuah file berekstensi „.log‟. Berikut adalah grafik hasil pengujian yang telah dilakukan dengan nilai parameter pengendali EMC2 Kp=1, 5.5
5
4.5
4
Posisi (putaran)
3.5
3
2.5
2
1.5 set point akhir posisi posisi aktual
1
0.5
0
0
1000
2000
3000
4000 Waktu (ms)
5000
6000
7000
Gambar 11. Grafik posisi tanpa modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=1 1.2
1
Kecepatan (putaran/detik)
0.8
0.6
0.4
batas kecepatan maksimum Kecepatan aktual
0.2
0
-0.2
0
1000
2000
3000
4000 Waktu (ms)
5000
6000
7000
8000
Gambar 12. Grafik kecepatan tanpa modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=1
Gambar 10. Ketiga sinyal tambahan pada modul Hostmot2
Sedangkan berikut adalah hasil pengujian dengan nilai parameter pengendali EMC2 Kp=100, 6
IV. PENGUJIAN
A. Pengujian Tanpa Modifikasi konfigurasi Hostmot2 Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan konfigurasi Hostmot2 tanpa dimodifikasi dengan menggunakan variasi parameter pengendali EMC2 yaitu Kp. Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pengujian, 1. Melakukan pengaturan pada file konfigurasi EMC2 seperti 5i20.ini dan hm2-servo.hal dengan firmware yang akan digunakan adalah firmware dari mesa seperti SVST8_4.BIT. 2. Memberikan perintah dengan menggunakan G-code untuk menggerakan motor, dengan set point posisi adalah 5 unit posisi atau 5 putaran motor 3. Kemudian hasil dari data-data yang ada di EMC2 pada
5
Posisi (putaran)
4
Set point posisi akhir Posisi aktual
3
2
1
0
0
1000
2000
3000
4000
5000 Waktu (ms)
6000
7000
8000
9000
10000
Gambar 13. Grafik posisi tanpa modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=100
1.2
Batas maksimum kecepatan Kecepatan aktual
1
0.8
Kecepatan (putaran/s)
Untuk membuktikan hasil dari modifikasi firmware konfigurasi Hostmot2 yang ditambahkan sebuah pengendalian kecepatan didalamnya maka dilakukanlah beberapa pengujian. Pengujian yang pertama adalah melakukan pengujian tanpa menggunakan firmware modifikasi Hostmot2 untuk melihat karakteristik dari pengendali EMC2, selanjutnya dilakukan pengujian dengan menggunakan firmware modifikasi Hostmot2 dengan beberapa variasi diantaranya adalah variasi frekuensi cut-off pada Low Pass Filter serta variasi parameter pengendali EMC2 yaitu Kp.
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
0
1000
2000
3000
4000
5000 Waktu (ms)
6000
7000
8000
9000
Gambar 14. Grafik kecepatan tanpa modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=100
5.5
5.5 5
4.5
5
4.5
4
Posisi (putaran)
3.5
3
2.5
2 Set point akhir posisi Posisi aktual
1.5
1
0.5
0
0
1000
2000
3000
4000
5000 Waktu (ms)
6000
7000
8000
9000
10000
Gambar 15. Grafik posisi dengan modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=100
1.2
1
0.8
Kecepatan (putaran/s)
B. Pengujian dengan modifikasi konfigurasi Hostmot2 Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan implementasi pengendali kecepatan yang terdapat pada 5i20 (Hostmot2 yang telah dimodifikasi), sehingga 5i20 tidak hanya berfungsi sebagai antarmuka tetapi sekaligus memiliki pengendali kecepatan didalamnya. Pengujian yang dilakukan diantaranya adalah : Pengujian tanpa menggunakan low pass filter, Pengujian dengan menggunakan frekuensi cut off sebesar 20Khz, Pengujian dengan menggunakan frekuensi cut off sebesar 142Khz dan parameter pengendali EMC2 Kp=1, dan pengujian dengan menggunakan frekuensi cut off sebesar 142Khz dan parameter pengendali EMC2 Kp=100. Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan pengujian ini, 1. Melakukan pengaturan pada file konfigurasi EMC2 seperti 5i20.ini dan hm2-servo.hal dengan firmware yang akan digunakan adalah firmware Hostmot2 yang telah dimodifikasi dan telah dilakukan verifikasi sebelumnya. 2. Memberikan perintah dengan menggunakan G-code untuk menggerakan motor, dengan set point posisi adalah 5 unit posisi atau 5 putaran motor 3. Kemudian hasil dari data-data yang ada di EMC2 pada halscope seperti kecepatan dan posisi dapat disimpan dalam sebuah file berekstensi “.log”. Berikut adalah hasil pengujian yang dilakukan dengan menggunakan frekuensi cut off 142Khz dan nilai parameter pengendali EMC2 Kp=1,
0.6
0.4 Batas maksimum kecepatan Kecepatan aktual 0.2
0
-0.2
0
1000
2000
3000
4000
5000 Waktu (ms)
6000
7000
8000
9000
10000
Gambar 16. Grafik kecepatan dengan modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=100
C. Perbandingan Hasil Pengujian Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan akan didapatkan error yang terjadi baik berupa error posisi maupun error kecepatan. Berikut adalah tabel perbandingan error hasil pengujian posisi dan kecepatan pada setiap pengujian,
4
Posisi (putaran)
3.5
3 Set point posisi akhir Posisi aktual
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Waktu (ms)
Gambar 13. Grafik posisi dengan modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=1 1.2 Batas akhir kecepatan Kecepatan aktual
Tabel 1. Perbandingan hasil pengujian
1
Kecepatan (putaran/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Waktu (ms)
Gambar 14. Grafik kecepatan dengan modifikasi Hostmot2 dengan parameter pengendali EMC2 Kp=1
Sedangkan berikut adalah hasil pengujian yang dilakukan dengan menggunakan frekuensi cut off 142Khz dan nilai parameter pengendali EMC2 Kp=100,
Jika melihat pada tabel perbandingan hasil pengujian di atas (Tabel 1.) terlihat bahwa ketika pengujian tanpa menggunakan modifikasi konfigurasi Hostmot2, maka error posisi akan menjadi semakin besar. Hal ini ditandai pada saat pengujian dengan menggunakan parameter pengedali EMC2 sebesar kp=1 dan ditambah dengan menggunakan konfigurasi Hostmot2 tanpa modifikasi, terlihat bahwa error yang terjadi cukup besar yakni sebesar 62.172 derajat. Namun ketika menggunakan firmware modifikasi konfigurasi hostmot2 error yang terjadi baik error posisi maupun kecepatan semakin kecil. Hal ini menandakan pengendalian kecepatan di dalam konfigurasi Hostmot2 dapat berjalan dengan cukup efektif. Namun pada saat pengujian dengan menggunakan low pass
filter (LPF) dengan frekuensi cut-off sebesar 20Khz, error posisi menjadi sedikit lebih besar dibandingkan pada saat pengujian tanpa menggunakan LPF. Hal ini disebabkan karena frekuensi cut-off sebesar 20Khz lebih kecil dibandingkan dengan frekuensi clock pengendali sebesar 128Khz, sehingga sistem pengendalian tidak dapat berjalan dengan optimal. Jika membandingkan hasil pengujian dengan menggunakan program modifikasi yang menggunakan frekuensi cut-off sebesar 142Khz dengan hasil pengujian lain yang sama-sama menggunakan parameter EMC2 sebesar kp=1, terlihat bahwa error kecepatan yang dihasilkan menjadi yang terkecil yakni sebesar 4.522 derajat/detik. Hal ini menandakan program modifikasi pengendalian kecepatan dengan implementasi LPF telah berkerja dengan baik, sehingga dapat menghasilkan error kecepatan yang kecil. Hasil pengujian yang terakhir (Kp=100 dan menggunakan firmware modifikasi Hostmot2) menunjukkan bahwa semakin meningkatnya nilai parameter Kp pada EMC2 dapat mengkompensasi error posisi yang terjadi, terlihat bahwa error posisi yang terjadi menjadi semakin kecil jika dibandingkan dengan hasil pengujian sebelumnya dengan nilai parameter Kp sebesar 1. Hasil pengujian ini juga menunjukan firmware modifikasi konfigurasi Hostmot2 berkerja cukup efektif jika dibandingkan dengan firmware Hostmot2 tanpa modifikasi, dengan nilai parameter EMC2 yang sama yaitu Kp=100 menghasilkan baik nilai error posisi maupun kecepatan yang lebih kecil. Dimana nilai error posisi dengan menggunakan firmware modifikasi sebesar 0 derajat sedangkan tanpa modifikasi errornya bernilai sebesar 2.16 derajat.
V. KESIMPULAN Modifikasi Hostmot2 dilakukan dengan menambahkan sebuah pengendali kecepatan yang berkerja pada frekuensi 128Khz. Adapun tanpa modifikasi dengan memberikan parameter pegendali EMC2 sebesar Kp=100, error posisi yang dihasilkan cukup kecil yakni sebesar 2.16 derajat. Dimana Error posisi terbesar terjadi pada saat pengujian tanpa modifikasi Hostmot2 serta dengan memberikan parameter pengendali EMC2 sebesar Kp=1, menghasilkan error posisi sebesar 62.172 derajat. Dan hasil pengujian dengan menggunakan modifikasi Hostmot2 yang terbaik didapatkan dengan kondisi parameter pengendali EMC2 sebesar Kp=100 serta dengan nilai cutoff frekuensi LPF sebesar 142Khz, dengan nilai error posisi sebesar 0 derajat. REFERENSI [1]
[2] [3] [4]
Pradana,Candraditya.(2010,Juni).Pembangkitan Sinyal Kendali Analog Untuk Pengendalian Motor Dengan Antarmuka PC Berbasis FPGA (Mesa 5i20) dan Servo Amplifier(Mesa 7i33). Depok: Universitas Indonesia. Wallin, Anders. EMC2 tpRunCycle revisited. http://www.anderswallin.net/2011/05/emc2-tpruncycle-revisited/ Saroso, Dony Harris. “Desain Function Generator Berbasis PLD (FPGA)”. Universitas Indonesia. Depok. 2009. Elean. FPGA dan CPLD. November 20, 2010. http://www.abikindo.blogspot.com/2010/05/fpga-dan-cpld.html
[5] [6] [7] [8]
VLSI and Embedded System Library. FPGA. November 20, 2010. http://vetechlib.blogspot.com/2008/09/fpga.html FPGA4fun. How FPGAs work. November 20, 2010. http://www.fpga4fun.com/FPGAinfo2.html PLX Technology. PCI 9030 Databook. November 20, 2010. lhcbhttp://online.web.cern.ch/lhcb-online/ecs/.../plc-9030-databook.pdf Mesa. 5i20 Anything I/O Manual. Mei 20, 2011. http//www.mesanet.com
