DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY …... · sistem mobil listrik berpenggerak motor dc (fuzzy...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENINGKATAN EFISIENSI PENGGUNAAN DAYA PADA

SISTEM MOBIL LISTRIK BERPENGGERAK MOTOR DC

DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

OLEH :

HERY TRI WALOYO

I 0405030

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

2

PENINGKATAN EFISIENSI PENGGUNAAN DAYA PADA

SISTEM MOBIL LISTRIK BERPENGGERAK MOTOR DC

DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

OLEH :

HERY TRI WALOYO

I 0405030

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user


commit to user

4

MOTTO

¨βÎ* sù yìtΒ Î� ô£ãè ø9 $# #��ô£ç„ ∩∈∪ ¨βÎ) yìtΒ Î�ô£ãè ø9 $# #Z�ô£ç„ ∩∉∪ #sŒ Î* sù |M øî t�sù ó= |ÁΡ$$sù ∩∠∪

Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka

apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah

dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain (Al-Ayat)


commit to user

ABSTRAK

Pembuatan mobil listrik adalah penting sebagai solusi untuk mengatasi

permasalahan isu dibidang trasportasi. Penelitian dilaksanakan untuk mengetahui

penghematan energi listrik yang digunakan pada mobil listrik berpenggerak motor

DC dengan metode pengaturan logika kabur. Penelitian dilakukan dengan

memberikan kontrol logika kabur sebagai pengambilan keputusan. Perintah

masukan pada kontrol logika kabur adalah kecepatan referensi. Pengujian

dilaksanakan dalam kondisi tanpa pembebanan dan ditinjau pada saat start hingga

mencapai kecepatan tunak. Penelitian dikerjakan dengan langkah pembuatan

simulasi dan dibuktikan pada penerapan mobil listrik nyata. Hasil dari penelitian

menunjukkan penghematan waktu dengan kontrol logika kabur pada simulasi

sebesar 67% dan penerapan nyata 30%. Penghematan energi dengan

menggunakan kontrol logika kabur pada simulasi 64.55%. Kesimpulan dari

penelitian adalah kontrol logika kabur dapat mengurangi waktu yang dibutuhkan

untuk mencapai kecepatan referensi dan mengurangi penggunaan energy saat

starting pada sistem mobil listrik.

Kata kunci: pengaturan, motor DC, mobil listrik, logika kabur, penghematan

energi


commit to user

6

ABSTRACK

Manufacture of electric cars is important, in order to solve the problem in

transportation issue. Research is done to investigate power efficiency usage in

electric car controlled system which is operated with DC motor by using fuzzy

logic. Research is done by giving fuzzy logic control to take the choice. Input in

fuzzy logic control is speed reference. Research is done at no load condition and

from start to steady state condition. The study begun by performing simulations

and then continue by application in the real electric car. The result shows saving

time the control by using fuzzy logic in the simulations by 67% and 30% for real

application. Energy saving by using fuzzy logic is 64.55% in the simulations. It

can be concluded that by using the fuzzy logic control can be reduced the use of

time to get speed reference and reduced energy used at starting time in electric

car system.

Key word: control, DC motor, Fuzzy logic, energy saving


commit to user

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb

Alhamdulillah, puji syukur atas semua nikmat Allah SWT yang telah

dilimpahkan kepada semua ciptaan-Nya, termasuk kepada penulis sehingga tugas

akhir yang berjudul “Peningkatan Efisiensi penggunaan Daya pada Sistem Mobil

Listrik Berpenggerak Motor DC Dengan Menggunakan Logika Kabur (Fuzzy

Logic)“ dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat dan Salam semoga tetap

terlimpah kepada Rosululloh SAW yang telah menunjukkan jalan lurus kepada

umat manusia.

Pelaksanaan penelitian hingga penyusunan penulisan dalam tugas akhir ini

tidak lepas dari berbagai kendala, akan tetapi dengan ijin Alloh banyak orang

yang membantu penulis untuk menyelesaikan permasalahan yang penulis hadapi

saat mengerjakan tugas akhir. Oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan

terima kasih sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Muhammad Nizam, S.T., M.T., Ph.D., selaku pembimbing I dan

Purwadi Joko Widodo, S.T., M.KOM., selaku pembimbing II, terima kasih

telah membimbing penulis untuk menyelesaikan TA ini.

2. Bapak-bapak Dosen tim penguji ( Didik Djoko, S.T., MT., Eko Prasetyo B,

S.T., MT., dan Wahyu Purwo R, S.T.,M.T.) yang telah memberikan saran

dan kritik kepada penulis tentang isi penulisan TA.

3. Bambang Kusharjanta, S.T., M.T., selaku pembimbing akademik penulis.

4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., selaku ketua jurusan Teknik Mesin

UNS yang telah membantu kelancaran TA penulis.

5. Bapak Maji dan Ibu Semi, karena beliau berdua penulis ada di dunia ini.

Terima kasih bapak, ibu anakmu ini tidak akan pernah bisa membalas

kebaikan kalian berdua.

6. Mawan Jupriyanto dan dek Hasyim yang telah menyemangati penulis

sehingga semakin menambah bersemangat untuk segera menyelesaikan

penelitian maupaun penyusunan laporan.

7. Rekan – rekan teknik mesin angkatan 2005 (yang berjumlah 20

mahasiswa), terima kasih atas semua bantuannya.


commit to user

8

8. Rekan – rekan sekalian yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, terima

kasih atas dukungan yang diberikan.

Semoga makalah Tugas Akhir penulis bisa bermanfaat bagi pembaca.

Wassalamu’alaikum Wr Wb

Surakarta, 2012

Penulis


commit to user

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. ii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................. iv

ABSTRACK ........................................................................................... v

KATA PENGANTAR ............................................................................ vi

DAFTAR ISI .......................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. x

DAFTAR TABEL .................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ......................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ............................................................... 3

1.4. Tujuan dan Manfaat ......................................................... 3

BAB II DASAR TEORI .......................................................................... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................. 4

2.2. Dasar Teori ..................................................................... 5

2.2.1 Mobil Listrik ....................................................... 5

2.2.2 Motor DC ............................................................ 6

2.2.3 Catu Daya ........................................................... 8

2.2.4 Kontrol Kecepatan ............................................... 9

2.2.5 Mikrokoontroller ATmega16 ............................... 10

2.2.6 Komponen Elektronika ........................................ 11

2.2.7 Sensor Kecepatan ................................................ 16

2.2.8 Logika Kabur ...................................................... 17

2.2.9 Kecepatan ............................................................ 21

2.2.10 Jarak Tempuh ...................................................... 22

2.2.11 Daya Listrik ........................................................ 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 24

3.1. Lokasi Penelitian ............................................................ 24

3.2. Objek penelitian .............................................................. 24

3.3. Peralatan yang Digunakan ............................................... 24

3.4. Skema Alat ..................................................................... 24

3.4.1. Perangkat Lunak Penalaran kontrol Logika Kabur

(Toolbox Fuzzy) ................................................... 25


commit to user

10

3.4.2. Permodelan ......................................................... 26

3.4.3. Aplikasi Perangkat Keras..................................... 27

3.5. Tahap Persiapan .............................................................. 29

3.6. Tahap Pengujian ............................................................. 29

BAB IV DATA DAN ANALISA ............................................................ 32

4.1. Simulasi dengan Toolbox Fuzzy ...................................... 32

4.2. Simulasi dengan Permodelan .......................................... 38

4.2.1. Penyusunan Diagram Simulasi Pengaturan ............ 38

4.2.2. Simulasi Pengaturan Motor DC ............................. 44

4.2.3. Simulasi Pengaturan kontrol logika kabur .............. 48

4.2.4. Perbandingan Respon Kecepatan ........................... 54

4.2.5. Perbandingan Konsumsi Energi ............................. 59

4.2.6. Perbandingan konsumsi energi per jarak tempuh .... 62

4.3. Penerapan kontrol pada mobil listrik ............................... 65

4.3.1. Pembuatan Program ............................................... 65

4.3.2. Perbandingan Pengaturan Motor DC ...................... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 70

5.1 Kesimpulan ...................................................................... 70

5.2 Saran ............................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 71

LAMPIRAN ........................................................................................... 73


commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Komponen utama mobil listrik .......................................... 6

Gambar 2.2. Rangkaian Ekivalen motor DC .......................................... 7

Gambar 2.3. Aki Basah ......................................................................... 8

Gambar 2.4. Signal PWM ..................................................................... 9

Gambar 2.5. Rangkaian pengendali kecepatan motor ............................. 10

Gambar 2.6. Arsitektur Mikrokontroller ATmega16 .............................. 11

Gambar 2.7. Simbol Transistor Bipolar ................................................. 12

Gambar 2.8. Simbol dan bentuk MOSFET ............................................ 13

Gambar 2.9. Simbol dan bentuk fisik resistor tetap ................................ 13

Gambar 2.10. Struktur dan simbol dioda ................................................. 14

Gambar 2.11. Dioda dengan bias maju .................................................... 14

Gambar 2.12. Dioda dengan bias negatif ................................................. 14

Gambar 2.13. IC L293............................................................................. 15

Gambar 2.14. Rangkaian ekivalen input-output ....................................... 16

Gambar 2.15. Sensor kecepatan ............................................................... 16

Gambar 2.16. Rangkaian sensor kecepatan .............................................. 16

Gambar 2.17. Grafik fungsi sigmoid ....................................................... 18

Gambar 2.18. Grafik fungsi Phi............................................................... 18

Gambar 2.19. Grafik fungsi segitiga ........................................................ 18

Gambar 2.20. Grafik fungsi trapesium ..................................................... 19

Gambar 2.21. Gerak rotasi ....................................................................... 22

Gambar 3.1. Editor ................................................................................ 25

Gambar 3.2. Viewer .............................................................................. 26

Gambar 3.3. Permodelan ....................................................................... 26

Gambar 3.4. Bagan alur kerja kendali mobil listrik ................................ 27

Gambar 3.5. Sensor kecepatan ............................................................... 28

Gambar 3.6. Rangkaian Kit ATmega16 ................................................. 28

Gambar 3.7. Diagram alir pelaksanaan penelitian .................................. 31

Gambar 4.1. Antarmuka Toolbox Fuzzy ................................................. 32

Gambar 4.2. Variabel Input ................................................................... 33

Gambar 4.3. Variabel Output ................................................................. 34

Gambar 4.4. Editor aturan dasar ............................................................ 35

Gambar 4.5. Rule Surface ..................................................................... 37

Gambar 4.6. Diagram motor DC............................................................ 39

Gambar 4.7. Diagram IGBT .................................................................. 40

Gambar 4.8. Pembangkit PWM ............................................................. 41

Gambar 4.9. Output PWM ..................................................................... 42

Gambar 4.10. Kontrol Logika kabur ........................................................ 42

Gambar 4.11. Input kontrol kecepatan ..................................................... 45

Gambar 4.12. Respon kecepatan motor DC ............................................. 45





Gambar 4.17. Respon kecepatan kontrol logika kabur ............................. 49


commit to user

12

Gambar 4.18. Respon kecepatan (potongan A-A) .................................... 50

Gambar 4.19. Input PWM ....................................................................... 51

Gambar 4.20. Nilai Input kontrol logika kabur ........................................ 51

Gambar 4.21. Delta PWM ....................................................................... 52

Gambar 4.22. Motor DC dipercepat ......................................................... 53

Gambar 4.23. Motor DC diperlambat ...................................................... 53

Gambar 4.24. Respon kecepatan pengaturan biasa ................................... 54

Gambar 4.25. Respon kecepatan kontrol logika kabur ............................. 55

Gambar 4.26. Perbandingan respon kecepatan ......................................... 55

Gambar 4.27. Perbandingan waktu naik .................................................. 56

Gambar 4.28. Perbandingan waktu tunak ................................................ 58

Gambar 4.29. Persentase penyimpangan .................................................. 59

Gambar 4.30. Konsumsi energi pada waktu naik ..................................... 60

Gambar 4.31. Konsumsi energi pada waktu tunak ................................... 61

Gambar 4.32. Penggunaan arus listrik per_jarak tempuh ......................... 62

Gambar 4.33. Perbandingan konsumsi energi per_jarak tempuh .............. 64

Gambar 4.34. Efisiensi penggunaan energi per_jarak tempuh .................. 64

Gambar 4.35. Diagram alir algoritma pemrograman ................................ 65

Gambar 4.36. Perdandingan respon kecepatan terhadap Input PWM ....... 67

Gambar 4.37. Persen Error respon kecepatan motor DC Nyata-Simulasi . 67

Gambar 4.38. Perbandingan waktu naik motor DC .................................. 68


commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Konfigurasi PORT ATmega16 dan fungsinya ........................ 29

Tabel 4.1. Fungsi keanggotaan Input ...................................................... 33

Tabel 4.2. Fungsi keanggotaan Output ................................................... 34

Tabel 4.3. Aturan dasar kontrol logika kabur .......................................... 35

Tabel 4.4. Hubungan Input-Output logika kabur ..................................... 37

Tabel 4.5. Penyusun diagram pembangkit signal PWM .......................... 40

Tabel 4.6. Komponen pengaturan kontrol logika kabur .......................... 43

Tabel 4.7. Perbandingan simulasi respon waktu naik motor DC ............. 56

Tabel 4.8. Perbandingan simulasi respon waktu tunak motor DC ............ 57

Tabel 4.9. Karakteristik starting kontrol logika kabur ............................. 58

Tabel 4.10. Konsumsi energi pada kondisi waktu naik ............................. 60

Tabel 4.11. Konsumsi energi pada kondisi waktu naik ............................. 61

Tabel 4.12. Konsumsi energi per_jarak tempuh ........................................ 63

Tabel 4.13. Respon kecepatan dengan PWM ............................................ 66

Tabel 4.14. Perbandingan waktu tunak motor DC ..................................... 68


commit to user

14

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel 3.2. Pengaturan Simulasi Pengaturan Kontrol Logika Kabur ....... 74

Tabel 3.3. Program Mikrokontroller ..................................................... 77

Tabel 3.4. Data Sheet Komponen ......................................................... 84


commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Krisis energi dan isu lingkungan merupakan isu sentral yang menjadi

perhatian negara maju maupaun berkembang. Banyak penelitian yang telah

dilakukan untuk mengatasi hal tersebut diantaranya konversi energi, penggunaan

sumber energi terbarukan dan peningkatan efisiensi (Lund, 2010). Sektor terbesar

penyumbang krisis energi dan kerusakan alam adalah bidang transportasi.

Kesadaran lingkungan dan dampak krisis energi menjadikan trend penelitian

bidang transportasi mengarah pada penggunaan energi listrik sebagai pengganti

sumber energi fosil yang semakin menipis ketersediaannya dan menimbulkan

pencemaran udara (Leitman, 2009).

Solusi untuk mengatasi kelangkaan energi dan menjaga lingkungan adalah

dengan menggunakan energi alternatif, salah satunya adalah energi listrik. Energi

listrik dapat dihasilkan dari berbagai sumber energi baru dan terbarukan

diantaranya matahari, angin, mikro hidro, fuel cell dan masih banyak sumber lain

yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit energi listrik. Salah satu

pemanfaatan energi listrik bidang transportasi adalah mobil listrik. Energi listrik

dirubah menjadi gerak oleh motor listrik sehingga pada pengoperasian tidak

menghasilkan emisi sama sekali (Leitman, 2009).

Dalam mobil listrik digunakan motor listrik untuk menghasilkan gaya

dorong yang menjadikan mobil dapat melaju. Teknologi motor listrik yang

digunakan adalah motor penggerak arus searah (motor DC). Motor DC memiliki

sifat linear sehingga pengaturan kecepatan motor DC bisa langsung diatur tanpa

menggunakan alat tambahan berupa inverter seperti pada pengaturan kecepatan

motor AC. Dengan sedikitnya sistem kelistrikan yang digunakan akan mendukung

terbentuknya sistem yang hemat energi (Beaty 1998).

Pengaturan kecepatan putar motor dapat dilakukan dengan membangun

sebuah sistem kontrol yang didalamnya ditanamkan algoritma pengaturan. Salah

satu algoritma pengaturan yang banyak digunakan adalah kecerdasan buatan yang

memiliki fleksibilitas tinggi dalam kinerjanya melakukan pengaturan. Agar proses


commit to user

16

pengaturan kecepatan menjadi semakin mudah dan efisien, penggunaan

kecerdasan buatan kemudian ditanamkan kedalam sistem pengaturan. Untuk

membangun sebuah kecerdasan buatan digunakan suatu metode atau logika

tertentu dalam pengambilan keputusan, salah satu metode yang digunakan untuk

pengtauran adalah logika kabur. Metode pengendalian dengan logika kabur

mempunyai kelebihan dibandingkan dengan jenis pengendalian lainnya,

diantaranya adalah tidak diperlukan model matematis yang rumit dari sistem yang

akan dikendalikan dan algoritma pengendaliannya sangat sederhana (Saffiotti,

1997).

Kelebihan algoritma logika kabur adalah penggunaan daya listrik dapat

disesuaikan dengan kebutuhan. Solusi kontrol logika kabur dapat digunakan untuk

sistem yang komplek ketika solusi yang biasanya (PID control) tidak mampu

memberikan solusi (Naba, 2009). Logika kabur adalah teknik yang dikembangkan

secara sistematis maupun matematik yang mengikuti pola logika dan pengambilan

keputusan dari manusia, sehingga aturan logika kabur dapat dikembangkan

berdasarkan pengetahuan dari pengguna. Potensi perkembangan pengetahuan

manusia tidak terbatas yang berarti pengembangan aturan logika kabur juga tak

terbatas, sehingga persoalan sekomplek apapun dapat diselesaikan dan penerapan

logika kabur dapat diterapkan.

Salah satu tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan efisiensi

penggunaan daya listrik dengan menggunakan metode logika kabur. Efisiensi ini

diperoleh dengan menyesuaikan sumber daya kebutuhan dengan dan yang

disediakan agar rugi-rugi daya menjadi semakin kecil.

1.2. Perumusan masalah

Bagaimana kontrol kecerdasan buatan dengan logika kabur mampu

memberikan peningkatan efisiensi penggunaan daya listrik pada sistem mobil

listrik berpenggerak motor DC.

1.3. Batasan masalah

Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut ini :


commit to user

1. Motor penggerak tanpa pembebanan.

2. Membandingkan karakteristik pengaturan pada saat starting hingga keadaan

waktu tunak.

3. Daya keluaran diukur dari respon kecepatan motor.

4. Rugi-rugi mekanik dan elektrik dianggap sama pada setiap pengujian.

1.4. Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk :

1. Membuat sebuah kecerdasan buatan berdasarkan logika kabur.

2. Mengetahui perbandingan efisiensi mobil listrik berpenggerak motor DC

tanpa kontrol tambahan dibanding dengan tambahan kontrol kecerdasan

buatan berdasarkan logika kabur.

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan

manfaat sebagai berikut :

1. Terbangun sebuah kecerdasan buatan berdasarkan logika kabur yang mampu

meningkatkan efisiensi penggunaan daya listrik pada mobil listrik

berpenggerak motor DC.

2. Diketahui bagaimana logika kabur mampu memberikan peningkatan efisiensi

penggunaan daya listrik pada motor listrik berpenggerak motor DC.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka


commit to user

18

Resmana (1999) melakukan penelitian terhadap alat pembuat gerabah

yang diputar dengan menggunakan motor DC Servo. Pengaturan kecepatan

dikontrol menggunakan mikrokontroler 8031 dengan algoritma pemrograman

kontrol logika kabur. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa respon sistem

cukup cepat dalam mengejar nilai referensi kecepatan dalam berbagai variasi yaitu

variasi kecepatan referensi, variasi beban dan variasi aturan dasar. Kontrol logika

kabur merupakan salah satu sistem kontrol yang redundant atau fault tolerant

yang artinya kontrol logika kabur masih dapat bekerja dengan adanya

pengurangan beberapa rule, maupun jika terjadi kesalahan kecil dalam

pemrogramannya, tanpa adanya perubahan yang signifikan.

Era Purwanto (2008) melakukan penelitian tentang pengembangan inverter

dengan kontrol logika kabur untuk pengendalian motor induksi sebagai

penggerak mobil listrik dengan metoda vektor kontrol. Dari hasil percobaan

didapatkan bahwa dengan menggunakan pengaturan logika kabur akan

mempercepat waktu naik dan waktu yang digunakan hingga keadaan tunak.

Kesalahan tunak yang dihasilkan menjadi lebih kecil 50% dibanding tanpa kontrol

logika kabur.

Endro wahjono (2009) Melakukan penelitian tentang pengembangan

metode pengaturan kecepatan motor induksi tanpa sensor (sensorless)

menggunakan Direct torque Control (DTC) dengan Fuzzy Logic Control (FLC).

Dengan meggunakan metoda DTC memungkinkan untuk mengontrol secara

langsung torka dan fluks stator. Dengan menggunakan Fuzzy Logic Direct Torque

Control (FLDTC) mampu untuk mengikuti kecepatan referensi yang dinamis

dengan baik serta dapat menekan penyimpangan sampai ke derajat yang sangat

rendah.

Arman (2009) melakukan penelitian pada pengaturan kecepatan dengan

metode pengaturan kecepatan putar motor induksi tanpa sensor menggunakan

metode fuzzy logic sliding mode controller (FLSMC). Direct torque control

(DTC) digunakan sebagai basis estimasi parameter kontrol. Hasil yang diperoleh

melalui simulasi menunjukkan respon kecepatan putar yang cepat dalam kondisi

start, perubahan beban dan perubahan nilai kecepatan referensi. Khusus pada


commit to user

kondisi perubahan beban, respon kecepatan hampir tidak mengalami perubahan

kecepatan atau bisa dikatakan respon kecepatan kokoh bila ada gangguan.

Assanov (2009) melakukan penelitian mengenai peningkatan kinerja

Coding Line Conveyer system (CLC), merupakan bagian utama yang digunakan

pada proses pengelompokan paket kiriman yang digunakan pusat logistik Swiss.

Pada kondisi normal tanpa menggunakan kontroller, koveyor berjalan dengan

kecepatan tetap. Logika kabur melakukan pengaturan kecepatan belt. Jika

didapatkan data alamat tujuan paket kiriman sama atau saling berdekatan, kontrol

kecepatan akan diatur oleh logika kabur. Dengan menggunakan kontrol logika

kabur didapatkan peningkatan kapasitas kerja.

Valera dkk. (2009) menjelaskan mengenai arsitektur dan metodologi

perancangan sistem/ komponen berbasis virtual modeling. Simulasi memberikan

kesempatan penggantian perangkat keras seperti yang sesungguhnya. Hasilnya

adalah dengan menggunakan perancangan berbasis virtual modeling mengurangi

untuk mengurangi waktu pengembangan dari rata-sata 3 tahun menjadi hanya 12

bulan dan juga meningkatkan kualitas hasil perancangan secara keseluruhan.

Chetouane (2010) melakukan penelitian untuk membandingkan kinerja

kontrol logika kabur dan kontrol PID pada sistem inverted gyroscopic pendulum

(GIP). Penelitian dilakukan dengan melakukan simulasi dengan menggunakan

perangkat lunak MATLAB untuk mendapatkan data respon sistem pendulum.

Pada kontrol logika kabur digunakan aturan dasar sejumlah 49 aturan dasar. Dari

hasil penelitian didapatkan bahwa kontrol logika kabur memiliki kelebihan karena

kestabilan dan responnya yang cepat.

2.2. Dasar Teori

1. Mobil Listrik

Mobil listrik adalah alat transportasi yang memanfaatkan listrik sebagai

sumber energi. Sebagai penggerak digunakan motor listrik yang memiliki prinsip

kerja merubah energi listrik menjadi energi mekanik (Leitman, 2009).

Penggunaan energi listrik sebagai sumber penghasil tenaga penggerak disebabkan

semakin sulitnya bahan bakar fosil dan pentingnya menjaga alam dari polusi

bahan bakar tersebut. Energi listrik dapat dihasilkan dari berbagai sumber yang

sangat melimpah disekitar kita tanpa menghasilkan polusi. Kita dapat


commit to user

20

memanfaatkan sumber alam yang sangat melimpah seperti angin, air, panas bumi,

cahaya untuk membangkitkan energi listrik (Johansson, 1993).

Listrik sebagai sumber energi mobil listrik berdasarkan keadaan kutubnya

dibagi menjadi listrik kutub bolak – balik atau AC dan listrik kutub searah atau

DC. Listrik AC dan DC memiliki karakteristik tersendiri. Listrik yang digunakan

sebagai sumber energi mobil listrik diperoleh dari batere yang mampu menyimpan

beda potensial. Motor penggerak yang memanfaatkan arus DC atau motor DC

memiliki kelebihan dibanding motor AC. Motor DC memiliki kelebihan

diantaranya pengaturan kecepatan mudah, arah putaran motor reversible, memiliki

respon yang cepat, memiliki fungsi pengereman yang baik. Berdasarkan kelebihan

yang dimiliki, motor DC banyak digunakan untuk kegiatan industri dan banyak

penggunaan lainnya (Beaty 1998).

Bagian penyusun mobil listrik sama dengan mobil pada umumnya kecuali

pada sumber tenaga yang digunakan untuk menghasilkan gaya dorong dan

pengaturan laju kendaraan. Mobil listrik terdiri dari batere yang menghasilkan

energi, motor listrik yang menggerakkan roda dan bagian kontrol yang mengatur

aliran energi dari sumber ke motor (Leitman, 2009). Skema dari sebuah motor

listrik seperti tampak pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Komponen utama mobil listrik

2. Motor DC

Motor arus searah (motor DC) termasuk jenis aktuator yang menghasilkan

gerak dari sumber energi listrik. Bagian utama motor DC terdiri dari aktuator

(bagian yang selalu berputar) dan stator (bagian yang diam). Stator merupakan

tempat kumparan medan (field winding) dan rotor merupakan tempat rangkaian

jangkar (armature winding). Prinsip kerja dari motor DC sesuai dengan sifat

kemagnetan dimana magnet yang kutubnya berlawanan arah didekatkan satu sama

lain akan saling tarik menarik dan sebaliknya, magnet yang kutubnya searah akan

Battery Controller

Motor


commit to user

saling tolak. Arah medan magnet rotor akan selalu berusaha untuk berada pada

posisi yang berlawanan arah dengan arah medan magnet stator.

Dalam mesin DC, arah medan magnet stator adalah tetap, sehingga untuk

menjaga kontinyuitas momen putar rotor maka arah medan magnet rotor harus

menyesuaikan atau dirubah. Untuk menciptakan efek perubahan arah medan rotor

dilakukan dengan merubah arah aliran arus yang mengalir dalam rangkaian

jangkar. Perubahan aliran arus rotor dilakukan dengan menghubungkan rangkaian

jangkar dengan sumber tegangan luar melalui sikat (brush) yang dilengkapi

dengan komutator. Cincin komutasi berfungsi sebagai alat untuk menjaga agar

posisi medan jangkar selalu optimum dalam menghasilkan momen putar. Metode

pembangkitan medan stator dapat dilakukan dengan mengalirkan arus pada

kumparan sehingga terbentuk sebuah medan elektromagnet yang memiliki arah

medan magnet tetap.

Model matematika dari sebuah motor DC dapat dikembangkan dengan

menggunakan pendekatan rangkaian ekivalen. Secara sederhana rangkaian

ekivalen sebuah motor DC dengan penguatan terpisah (separately excited)

diperlihatkan seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Rangkaian Ekivalen motor DC

Persamaan matematisnya dapat diuraikan sebagai berikut :

Dimana,

IF arus medan IA arus jangkar

VF tegangan medan EA back emf

(2.1)

(2.2)


commit to user

22

RF resitansi medan VT tegangan terminal

LF induktansi medan RA resistansi jangkar

Hubungan elektromagnetiknya dapat diuraikan sebagai berikut:

Dimana Te dan TL adalah torsi motor dan torsi beban. J adalah konstanta

inersia dari drive dan ω adalah kecepatan motor serta Bm adalah koefisien

redaman dari sistem mekanis.

3. Catu Daya

Batere adalah komponen elektronika yang berfungsi menyimpan energi

listrik. Batere secara umum terdiri dari elektroda (anoda dan katoda), lapisan

pemisah, terminal dan elektrolit. Tiap sel batere dirangkai menjadi satu rangkaian

elektrik yang disebut modul batere. Terminal adalah bagian batere yang

dihubungkan dengan rangkaian atau beban elektrik. Terdapat dua jenis terminal

yakni terminal positif dan terminal negatif. Elektrolit yang digunakan dapat

berupa cair, gel, atau padat (Sandeep, 2001).

Gambar 2.3. Aki basah

Batere dalam kerjanya menggunakan prinsip beda tegangan. Terminal

positif memiliki tegangan lebih tinggi dari terminal negatif. Pada saat terminal

terhubung dengan rangkaian elektronik atau beban, terminal positif akan

mengalirkan listrik kepada beban dan elektron dari negatif mengalir menuju

teminal positif. Paada masing-masing elektroda akan terjadi reaksi kimia sehingga

pada keadaan tertentu beda tegangan mengalami kondisi netral. Untuk dapat

digunakan kembali maka harus dialirkan listrik dengan arah berkebalikan agar

terjadi reaksi berkebalikan, sehingga kedua terminal kembali memiliki beda

potensial.

(2.3)

(2.4)

(2.5)


commit to user

Pemilihan jenis batere ditentukan oleh kebutuhan. Untuk keperluan mobil

listrik banyak dikembangkan batere dengan elektronik berbentuk gel, pasta atau

resin. Batere yang digunakan juga harus memiliki isolasi yang baik seperti NiMh,

Li-ion, Pb-acid.

4. Kontrol kecepatan

Metode paling mudah untuk pengaturan kecepatan motor DC adalah

dengan menggunakan metode pengaturan Pulse Width Modulation (PWM).

Pengaturan dengan PWM menggunakan prinsip pengaturan nilai tegangan yang

dilakukan antara keadaan ON dan OFF pada frequensi tertentu. Perbandingan

waktu antara signal pada keadaan ON dengan periode dalam satu siklus disebut

duty cycle, seperti terlihat pada penjelasan berikut.

Gambar 2.4. Signal PWM

��

�� 100

�� "#

�� 100%

dimana $ %

�

Kecepatan motor sebanding dengan besarnya Duty Cycle, sehingga

semakin besar Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor tinggi, semakin

rendah Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor rendah. Secara sederhana,

sistem kontrol kecepatan motor DC terlihat seperti gambar

Gambar 2.5. Rangkaian pengendali kecepatan motor

5. Mikrokontroler ATmega16

(2.6)

(2.7)


commit to user

24

Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur RISC

(Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler

keluarga 8051 yang mempunyai arsitektur CISC (Complex Instruction Set

Computing), AVR menjalankan sebuah instruksi tunggal dalam satu siklus dan

memiliki struktur I/O yang cukup lengkap sehingga penggunaan komponen

eksternal dapat dikurangi. Mikrokontroler AVR didesain menggunakan arsitektur

Harvard, di mana ruang dan jalur bus bagi memori program dipisahkan dengan

memori data. Memori program diakses dengan single-level pipelining, di mana

ketika sebuah instruksi dijalankan, instruksi lain berikutnya akan di-prefetch dari

memori program.

ATmega16 adalah salah satu keluarga mikrokontroller AVR yang

memiliki kapsistas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1

Kbyte. Secara lebih lengkap fitur yang dimiliki oleh ATmega16 adalah sebagai

berikut:

1. Mikrokontroller AVR 8 bit yang memimiliki kemampuan tinggi, berdaya

rendah

2. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaiutu PORT A, PORTB, PORT C, dan PORT

D yang memiliki fungsinya masing-masing

3. Unit interupsi internal dan eksternal

4. Fitur Peripheral

a. Tiga buah timer

b. Real Time Counter dengan Oscilator tersendiri

c. 4 channel PWM

d. 8 channel 10-bit ADC

e. On-chip Analog Comparator


commit to user

Gambar 2.6. Arsitektur mikrokontroler ATmega16

(sumber: Datsheet ATmega16)

6. Komponen elektronika

2.2.6.1 Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki tiga terminal.

Tiap-tiap terminal terbuat dari bahan yang berbeda. Transistor merupakan jenis

komponen aktif karena dalam kerja membutuhkan sumber arus (Power Supply).

Menurut pengkutupannya, transistor dibedakan menjadi transistor bipolar dan

transistor unipolar. Transistor banyak digunakan untuk berbagai keperluan

diantaranya adalah sebagai penguat arus, saklar elektronika, osilator, pencampur

(mixer) dan penyearah.

Jenis transistor yang biasa digunakan untuk keperluan penguatan adalah

transistor bipolar. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi

utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan (elektron dan lubang)

untuk membawa arus listrik. Dalam transistor bipolar arus listrik utama harus

melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone. Ketebalan

lapisan batas dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur

aliran arus utama tersebut.

Transistor bipolar terdiri atas sebuah bahan tipe P dan N. Transistor

bipolar terdiri dari transistor NPN dan transistor PNP. Transistor NPN tersusun

dari lapisan tipe P yang diapit oleh dua bahan tipe N, transistor PNP tersusun dari

lapisan tipe N yang diapit oleh dua bahan tipe P. Ketiga terminal transistor dikenal


commit to user

dengan Emitor (E), Basis (B) dan

semikonduktor yang diberi tingkat doping sangat

doping dengan tingkat yang sedang.

doping yang sangat rendah. Perlu

suatu bahan, maka semakin kecil konduktivitasnya.

pembawa mayoritasnya (elektron untuk bahan

sedikit.

Gambar 2.7.

(sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_sambungan_dwikutub

Transistor unipolar atau

satu jenis pembawa muatan (elektron atau

mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan

sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong

arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah

dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal

konduksi tersebut.

Transistor unipolar misalnya FET, MOSFET, JPET dan lain

(Junction Field Effect Transistor)

mempunyai resistansi input yang cukup tinggi. JFET memerlukan pembawa

mayoritas untuk dapat bekerja (muatan hole atau elektron). JFET mempunyai kaki

terminal, sama halnya dengan transistor bip

Gate (G). MOSFET (Metal O

bahan logam dan antara kanal dan gate dilapisi oleh suatu bahan silikon dioksida.

MOSFET mempunyai jenis kanal N dan kanal P.

dengan Emitor (E), Basis (B) dan Kolektor(C). Emitor merupakan bahan

semikonduktor yang diberi tingkat doping sangat tinggi. Bahan kolektor diberi

doping dengan tingkat yang sedang. Sedangkan basis adalah bahan dengan dengan

doping yang sangat rendah. Perlu diingat bahwa semakin rendah tingkat doping

suatu bahan, maka semakin kecil konduktivitasnya. Hal ini karena jumlah

pembawa mayoritasnya (elektron untuk bahan N; dan hole untuk bahan

Gambar 2.7. Simbol transistor bipolar

http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_sambungan_dwikutub

Transistor unipolar atau Field Effect Transistor (FET) hanya menggunakan

satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole). Dalam FET, arus listrik utama

mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone


h arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah


Transistor unipolar misalnya FET, MOSFET, JPET dan lain-

ect Transistor) adalah salah satu model transistor junction



terminal, sama halnya dengan transistor bipolar yaitu Drain (D), Source (S) dan

(Metal Oxide Semi Conductor) mempunyai gate terbuat dari


MOSFET mempunyai jenis kanal N dan kanal P. Dalam penggunaan t

26

Emitor merupakan bahan

Bahan kolektor diberi

asis adalah bahan dengan dengan

diingat bahwa semakin rendah tingkat doping

Hal ini karena jumlah

; dan hole untuk bahan P) adalah

http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor_sambungan_dwikutub)

(FET) hanya menggunakan

). Dalam FET, arus listrik utama

depletion zone di kedua


h arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah


-lain. JFET

transistor junction dan



Drain (D), Source (S) dan

mempunyai gate terbuat dari


Dalam penggunaan transistor


commit to user

untuk suatu proyek harus dipakai transistor yang tepat. Letak sambungan kaki

suatu transistor sudah ditetapkan oleh pabrik pembuatnya.

Gambar 2.8. Simbol dan bentuk MOSFET

2.2.6.2 Resistor

Resistor adalah suatu komponen elektronika yang fungsinya untuk

menghambat arus dan tegangan listrik. Berdasarkan jenisnya, resistor dibagi

menjadi dua yaitu resistor tetap dan resistor variabel. Disebut dengan resistor tetap

karena memiliki tahanan yang tetap sedangkan resistor variabel nilai tahanannya

dapat dirubah sesuai dengan kebutuhan. Resistor memiliki batas kemampuan daya

misalnya : 1,16 watt, 1,8 watt, ¼ watt, ½ watt, dan sebagainya, sehingga resistor

hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan yang

dimiliki.

Gambar 2.9. Simbol dan bentuk fisik resistor tetap

2.2.6.3 Dioda

Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus

listrik dan tegangan pada satu arah saja. Dioda berfungsi mengalirkan arus pada

satu arah dan menahan arus dari arah yang berlawanan. Bisa dikatakan dioda juga

berfungsi sebagai pencegah arus balik (feed back) (Zuhal 2004). Bahan pokok

untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si).

Struktur dioda terdiri dari sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi

adalah semikonduktor dengan tipe P dan sisi yang lain adalah tipe N. Dengan

struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N,

seperti nampak pada gambar 2.10.


commit to user

28

Gambar 2.10. Struktur dan simbol dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan pembatas

sempit yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat

keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak

terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak

terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Jika diberi bias positif,

dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka

elektron dari sisi N merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau

elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena

ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan

terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar 2.11. Dioda dengan bias maju

Sebalikya jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias

negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih

besar dari sisi P. Maka yang terjadi adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron

atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron

masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi

(depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Gambar 2.12. Dioda dengan bias negatif


commit to user

2.2.6.4 IC L293

Integrated Circuit (IC) terbuat dari sekeping kristal silicon dengan luas

beberapa mm2 yang didalamnya terdapat sejumlah komponen aktif dan pasif yaitu

transistor, dioda, condensator dan resistor yang telah dirangkai secara terpadu.

Kemajuan teknologi saat ini memungkinkan membuat sebuah IC yang besarnya

hanya beberapa mm2 saja tetapi mampu memuat puluhan ribu transistor.

Keuntungan yang didapatkan dengan adanya IC diantaranya adalah

praktis, mudah diperbaiki dan berkemampuan tinggi. Dengan IC yang

membutuhkan ukuran kecil tetapi mampu memberikan fungsi komponen yang

beragam memungkinkan untuk membuat sebuah rangkaian elektronik yang

komplek tetapi hanya membutuhkan tempat yang tidak begitu luas. Salah satu

jenis IC yang digunakan untuk keperluan penguatan adalah IC L293.

IC L293 berfungsi sebagai penguat tegangan. Bentuk dan konfigurasi Pin

yang dimiliki komponen IC L293 tampak pada gambar. IC L293 merupakan

empat buah rangkaian setengah H-Bridge dengan empat ground sehingga kaki

yang dimiliki berjumlah 16 dengan fungsi masing-masing kaki komponen seperti

tampak pada gambar 2.13.

(a) (b)

Gambar 2.13. IC L293 (a) letak pin (b) bentuk arsitektur

(sumber: Datasheet IC L293)

IC L293 adalah empat rangkaian penguat yang dapat bekerja pada

tegangan TTL. Rangkaian ekivalen IC L293 adalah transistor yang dirangkai

dengan rangkaian darlington. Rangkaian ekivalen untuk input dan output dapat

dilihat pada gambar 2.14.


commit to user

Gambar 2.14. Rangkaian ekuivalen input

7. Sensor kecepatan

Kecepatan dihitung dari putaran

kecepatan. Sensor kecepatan berfungsi memroses gerak menjadi data digital yang

selanjutnya dikirimkan ke mikrokontroller. Metode yang digunakan adalah

menggunakan encoder dengan bagian utamanya piringan, photodioda, LED

seperti terlihat pada gambar 2.15.

(a) (b) (c) (d)

Gambar 2.15. Sensor kecepatan. (a) piringan yang berputar, (b) LED/Photodiode

(c) simbol Photodiode (d) simbol

Perhitungan kecepatan putar dapat dilakukan dua cara yakni menghitung

frekuensi tiap detik atau menghitung periode tiap signal yang diterima.

Gambar 2.16. Rangkaian sensor kecepatan

Gambar 2.14. Rangkaian ekuivalen input-output

Kecepatan dihitung dari putaran motor DC dengan menggunakan sensor




eperti terlihat pada gambar 2.15.

(a) (b) (c) (d)

(f)


(c) simbol Photodiode (d) simbol LED (f) signal yang dibangkitkan


frekuensi tiap detik atau menghitung periode tiap signal yang diterima.

Gambar 2.16. Rangkaian sensor kecepatan

30

motor DC dengan menggunakan sensor





LED (f) signal yang dibangkitkan



commit to user


frekuensi tiap detik atau menghitung periode tiap signal yang diterima. Dengan

Menggunakan rumus perhitungan bisa diapatkan kecepatan putar berupa putaran

per detik. Untuk dapat menghitungnya, perlu diketahui terlebih dahulu banyaknya

lubang pada piringan berputar (n lubang).

Pengukuran kecepatan dengan mengukur frekuensi setiap detik dilakukan

dengan mencacah atau menghitung banyaknya lubang yang terlewati oleh signal

sehingga dengan rumus

&'( ��)*��+�

,* �� *-��.

/0 ��)

��

8. Logika Kabur

Logika kabur adalah peningkatan dari logika boolean yang memiliki

konsep kebenaran sebagaian. Jika dibandingkan dengan logika klasik yang

menyatakan bahwa segala hal dapat diekspresikan dalam istilah binari (0 atau 1,

hitam atau putih, ya atau tidak) logika kabur memiliki nilai antara. Logika kabur

menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran tertentu. Dengan

logika kabur memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, hitam dan putih.

Logika kabur dapat mendefinisikan dengan baik bentuk linguistik konsep tidak

pasti seperti “sedikit”, “lumayan”, atau “sangat”. Logika kabur berhubungan

dengan himpunan kabur dan teori kemungkinan. Konsep logika kabur pertama

kali diperkenalkan oleh Dr. Lutfi Zadeh dari Universitas California, Berkeley

1965 (Naba, 2009).

Untuk menterjemahkan suatu data mekanis kedalam data linguistik, pada

logika kabur dikenal himpunan fuzi dan derajat keanggotaan. Himpunan fuzi

adalah sebuah himpunan dimana fungsi keanggotaannya memiliki derajat

keanggotaan tertentu dengan nilai antara 0% hingga 100%. Himpunan Fuzi

mendasari konsep logika kabur yang menyatakan bahwa kebenaran dari

sembarang pernyataan hanyalah masalah derajat. Fungsi kenggotaan didalam

sistem kontrol logika kabur memiliki peranan yang sangat penting untuk

mempresentasikan masalah dan manghasilkan keputusan secara akurat. Fungsi

keanggotaan hendaknya dibuat oleh orang yang ahli dibidang yang akan dibuat

(2.8)


commit to user

kontrol agar nilai yang dihasilkan mendekati de

Terdapat beberapa jenis fungsi keangotaan diantaranya:

a. Fungsi sigmoid

Fungsi sigmoid berbentuk sigmoid seperti huruf S. Setiap nilai x

(anggota criso set

gambar dibawah ini.

b. Fungsi phi

Disebut fungsi

Pada fungsi ini hanya terdapat satu nilai x yang berderajat keanggotaan

sama dengan 1. Adapun bentuk dari grafik fungsi

berikut:

c. Fungsi segitiga

Fungsi segitiga mempunyai bentuk segitiga dengan keanggotaan

yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu adalah satu.

Adapun grafik dari fungsi segitiga adalah sebagai berikut:

kontrol agar nilai yang dihasilkan mendekati dengan ideal yang diinginkan.

Terdapat beberapa jenis fungsi keangotaan diantaranya:


criso set) dipetaka ke dalam interval [0,1]. Grafiknya seperti

gambar dibawah ini.

Gambar 2.17. Grafik fungsi Sigmoid

Disebut fungsi phi karena mempunyai bentuk seperti symbol


sama dengan 1. Adapun bentuk dari grafik fungsi phi adalah sebagai

Gambar 2.18. Grafik fungsi Phi



Adapun grafik dari fungsi segitiga adalah sebagai berikut:

Gambar 2.19. Grafik Fungsi Segitiga

32

ngan ideal yang diinginkan.


dipetaka ke dalam interval [0,1]. Grafiknya seperti

karena mempunyai bentuk seperti symbol phi.


adalah sebagai




commit to user

d. Fungsi Trapesium

Fungsi trapesium berbentuk trapesium sehingga keangggotaan

yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu lebih dari satu

buah. Adapun bentuk dari fungsi trapesium adalah sebagai berikut:

Suatu sistem yang lengkap berbasis aturan logika kabur

komponen utama yakni fuzifikasi, aturan kendali fuzi, dan defusifikasi.

Fuzifikasi

Proses fuzifikasi dimaksudkan untuk merubah masukan

nilai kebenarannya bersifat pasti (

kabur, yang berupa nilai linguistik yang simantiknya ditentukan berdasarkan

fungsi kenggotaan.

Inferensi

Inferensi melakukan penalaran menggunakan input logika kabur dan

aturan logika kabur yang telah ditentukan sehingga menghasilkan keluaran logika

kabur. Terdapat dua sistem inferensi pada logika kabur yang biasa dipakai dalam

sistem pengaturan, yaitu:

1. Model Mamdani

Pada model ini, aturan inference didefinisikan sebagai:

If x1 is A1 AND ….AND x

Di mana A1 … A

“x1 adalah A1 ” menyatakan bahwa variable x

2. Model Sugeno

Model ini disebut juga Takagi

model dari varian model Mamdani. Model ini menggunakan aturan yang

berbentuk:

If x1 is A1 AND ….AND x

Fungsi Trapesium




Gambar 2.20. Grafik fungsi Trapesium

Suatu sistem yang lengkap berbasis aturan logika kabur terdiri dari tiga

komponen utama yakni fuzifikasi, aturan kendali fuzi, dan defusifikasi.

Proses fuzifikasi dimaksudkan untuk merubah masukan-masukan yang

kebenarannya bersifat pasti (crisp input) dikonversi ke bentuk input logika


melakukan penalaran menggunakan input logika kabur dan

ika kabur yang telah ditentukan sehingga menghasilkan keluaran logika

Terdapat dua sistem inferensi pada logika kabur yang biasa dipakai dalam

sistem pengaturan, yaitu:

Model Mamdani

Pada model ini, aturan inference didefinisikan sebagai:

AND ….AND xn is An THEN y is B

… An dan B adalah nilai-nilai linguistik (atau fuzzy set

” menyatakan bahwa variable x1 adalah anggota fuzzy set

Model ini disebut juga Takagi-Sugeno-Kang (TSK) model, yaitu


AND ….AND xn is An THEN y =f(x1…………,xn)




terdiri dari tiga

masukan yang

) dikonversi ke bentuk input logika


melakukan penalaran menggunakan input logika kabur dan

ika kabur yang telah ditentukan sehingga menghasilkan keluaran logika

Terdapat dua sistem inferensi pada logika kabur yang biasa dipakai dalam

fuzzy set) dan

fuzzy set A1.

Kang (TSK) model, yaitu suatu



commit to user

34

Di mana f bisa berupa sembarang fungsi dari variable-variabel input yang

nilainya berada dalam interval variable output.

Defuzifikasi

Defuzifikasi adalah proses pembalikan keadaan pada scrip. Terdapat

beberapa metode defuzifikasi yaitu:

1. Centroid metode

Metode ini disebut juga sebagai center of area atau center of grafity.

Adapun rumus dari metode ini adalah:

� 1 �2(�)��

1 2(�)�� (2.9)

Fungsi integral diatas bisa diganti dengan fungsi jumlah jika y bernilai

diskrit, sehingga menjadi:

� ∑ �2(�)

∑ 2(�) (2.10)

Dimana y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari y.

Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy Mamdani.

2. Heigh metode

Metode ini juga sebagai prinsip keanggotaan maximum karena

metode ini secara sederhana memilih nilai crisp yang memiliki derajat

keanggotaan maximum. Metode dipakai oleh sistem fuzzy tipe Sugeno.

3. First of maxima

Metode ini juga merupakan generalisasi dari heigh metode untuk

kasus dimana fungsi keanggotaan output memiliki lebih dari satu nilai

maximum.

4. Mean-Max Metode

Metode ini merupakan generalisasi dari heigh metode untuk kasus

dimana terdapat lebih dari satu nilai crisp yang memiliki derajat

keanggotaan maksimum. Adapun persamaan dari metode ini adalah:

� 67

8 (2.11)

Dimana m adalah nilai crisp yang paling kecil dan M adalah nilai

crisp yang paling besar.


commit to user

5. Weighted Average

Metode ini mengambil nilai rata-rata dengan menggunakan

pembobotan berupa derajat keanggotaan. Adapun persamaannya adalah

sebagai berikut:

� ∑2(�)�

2(�) (2.12)

Dimana y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari nilai

crisp.

9. Kecepatan

Gerak translasi

Suatu benda yang melakukan gerak pada selang waktu tertentu dapat

dikatakan memiliki kecepatan. Dalam istilah kinematika gerak satu dimensi

dikenal istilah kecepatan dan laju. Laju didefinisikan sebagai seberapa jauh benda

berjalan dalam suatu selang waktu tertentu. Kecepatan berbeda dengan laju

karena kecepatan dinyatakan sebagai besar (nilai numerik) mengenai seberapa

cepat sebuah benda bergerak maupun arah geraknya sehingga kecepatan

merupakan besaran vektor. Kecepatan rata-rata didefinisikan dalam hubungannya

dengan perpindahan, dan bukan dalam jarak total yang ditempuh. Sehingga laju

rata-rata dirumuskan dengan:

9:;� <:�: − <:�: ,��) �� >*�

?�)�* �� >*� �� >��*)��

Sedang untuk kecepatan rata-rata dirumuskan dengan:

@�A:�:B <:�: − <:�: >��>��

?�)�* �� >*� �� >��*)��

Jika suatu benda pada saat t% berada pada posisi awal x% dan pada saat t8

berada pada posisi akhir x8 maka untuk mencari kecepatan rata-rata dari benda

tersebut (ύ) digunakan rumus:

ύ EFGEH

�FG�H

Jika kecepatan benda yang bergerak berubah maka selisih kecepatan

dibagi waktu yang digunakan adalah percepatan “a”, apabila dituliskan dengan

rumus adalah

a JFGJH

�FG�H

(2.13)

(2.14)

(2.15)

(2.16)


commit to user

36

dimana

v : kecepatan benda (m/s)

x : Perpindahan (m)

t : waktu (s)

a : percepatan (m/s2)

Apabila kecepatan dihitung mulai dari t = 0 dan dari kondisi benda dalam

keadaan diam atau v = 0, maka rumus diatas dapat dituliskan menjadi

a J

�

Gerak Rotasi

Suatu benda dikatakan berotasi apabila benda tersebut melakukan gerak

secara tetap membnetuk lintasan berupa lingkarang terhadap titik pusat acuan.

Jarak titik pusat dengan bagian terluar disebut dengan radius atau jari-jari seperti

tampak pada gambar 2.21.

Gambar 2.21. Gerak rotasi

Kecepatan gerak melingkar dapat dihitung dari frekuensi atau periode

benda tersebut dengan menggunakan rumus:

ω 2πf

dengan

M %

�

Dari kecepatan sudut dapat dihitung kecepatan linier dengan rumus:

v r ω

Dimana:

ω : kecepatan sudut (rad/s)

f : frekuensi (putaran/detik)

T : periode (detik)

r : jari-jari roda (m)

ν : Kecepatan linear (m/s)

10. Jarak Tempuh

Suatu benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu akan menempuh

jarak sejauh kecepatan dikalikan dengan waktu atau sesuai dengan rumus

s = ν t

r ω

(2.17)

(2.18)

(2.19)

(2.20)

(2.21)


commit to user

Jika benda mengalami perubahan kecepatan atau mengalami percepatan

maupun perlambatan, jarak yang ditempuh suatu benda pada selang waktu

tertentu (t) dapat dihitung dengan rumus

s(t) = v(t-1) t + 0.5 a t2

sedang a J(P)GJ(PQH)

�

s(t) = v(t-1) t + 0.5 (v(t) – v(t-1)) t

Jarak tempuk total gerak benda dapat dihitung dengan menggunakan

rumus

s = s(t-1) + s(t)

sehingga kita dapatkan jarak tempuh total benda adalah

s = s(t-1) + v(t-1) t + 0.5 (v(t) – v(t-1)) t

Dimana:

s : jarak tempuh (m)

v : kecepatan (m/s)

t : waktu sela pengambilan data (s)

11. Daya listrik

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik didalam

sirkuit listrik. Satuan dalam SI yang digunakan untuk daya listrik adalah watt

yang menyatakan banyaknya energi listrik yang mengalir persatuan waktu

(P=W/t) karena P = V I maka

W = V I t

Dimana:

W : Energi listrik (Joule)

V : Tegangan (Volt)

I : Arus listrik (Ampere)

t : waktu perhitungan (detik)

P : Daya listrik (Watt)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

(2.22)

(2.23)

(2.26)

(2.25)

(2.24)


commit to user

38

3.1. Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Komputasi dan Laboratorium Motor

Bakar, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3.2. Obyek Penelitian

Penelitian dimaksudkan untuk mengetahui karakteristik kinerja kontrol

logika kabur. Penelitian dilakukan dalam dua tahapan yakni simulasi dan praktek.

Objek yang digunakan untuk penelitian berupa:

a. Pemodelan motor DC dengan perangkat lunak

b. Motor DC sebagai penggerak mobil listrik

3.3. Peralatan yang digunakan

a. Komputer personal dengan spesifikasi

- Prosesor Pentium® Dual-Core CPU T4200 @ 2.00GH

- Memori 954MB RAM

- VGA 256 MB

b. Perangkat lunak simulasi penalaran logika kabur

c. Perangkat lunak permodelan pengaturan motor DC

d. Osiloskop

3.4. Skema Alat

Penelitian dilaksanakan dengan menentukan aturan dasar pengaturan

kontrol logika kabur menggunakan perangkat lunak simulasi penalaran kontrol

logika kabur. Setelah terbentuk aturan dasar dan hasil simulasi pengambilan

keputusan sesuai yang diharapkan dilanjutkan dengan membuat permodelan.

Dengan membuat permodelan didapatkan gambaran respon motor DC terhadap

pengaturan dengan penalaran kontrol logika kabur. Dari simulasi didapatkan

aturan penyusunan program yang digunakan untuk pengaturan motor DC. Untuk

tahap pengujian pada Motor DC dilakukan dengan membandingkan respon

kecepatan yang diberikan terhadap nilai referensi yang diberikan.


commit to user

Untuk pelaksanaan penelitian dibutuhkan peralatan yang secara lengkap

dijelaskan berikut ini

3.4.1. Perangkat lunak Penalaran Logika Kabur (Toolbox Fuzzy)

Toolbox Fuzzy digunakan untuk simulasi penentuan derajat keanggotaan,

aturan dasar dan hubungan input-output. Dalam toolbox fuzy sudah tersedia editor

yang kita perlukan untuk menyusun aturan dasar. Editor yang disediakan adalah

editor fungsi keanggotaan dan editor aturan dasar seperti nampak pada gambar

3.1.

Fungsi keanggotaan dari logika kabur diatur dengan editor fungsi

keanggotaan seperti tampak pada gambar 3.1 (a). Pada proses penentuan derajat

keanggotaan terlebih dahulu ditentukan banyaknya input dan output, tipe fungsi

keanggotaan dan parameter keanggotaan.

(a) (b)

Gambar 3.1.Editor (a) MF Editor (b) Rule Editor

Setelah terbentuk fungsi keanggotaan yang lengkap kemudian menyusun

aturan dasar yang dikerjakan menggunakan editor aturan dasar seperti tampak

pada gambar 3.1 (b). Aturan dasar pada logika kabur adalah hubungan antara

input dan output. Setelah fungsi keanggotaan dan aturan dasar terbentuk maka

dilakukan pengamatan hasil penalaran dengan menggunakan surface dan rule

viewer seperti tampak pada gambar 3.2. Berdasarkan hasil pengamatan sementara,

kita dapat melihat kerja dari penalaran kontrol logika kabur dan membuat

kesimpulan dari aturan yang terbentuk.


commit to user

40

(a) (b)

Gambar 3.2. Viewer (a) Surface Viewer (b) Rule Viewer

3.4.2. Permodelan

Permodelan disusun berdasar karakteristik sistem yang terwakili. Beberapa

perangkat lunak telah menyediakan diagram blok yang mewakili beberapa

komponen tertentu. Terdapat juga berbagai macam diagram blok yang merupakan

fungsi matematis dari sistem yang terwakili. Untuk membuat sistem yang lengkap

dapat dilakukan dengan menghubungkan tiap-tiap diagram blok. Untuk

mendapatkan diagram blok yang diinginkan dengan membuka library browser

dan disusun pada lembar kerja seperti tampak pada gambar 3.5.

(a) (b)

Gambar 3.3. Permodelan (a) library browser (b) lembar kerja

3.4.3. Aplikasi Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan untuk penelitian terdiri dari motor DC

sebagai penggerak mobil listrik, mikrokontroller sebagai pusat penalaran dan


commit to user

pengolahan data, driver motor untuk menggerakkan motor DC. Hubungan

masing-masing komponen seperti tampak pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Bagan alur kerja kendali mobil listrik

ATmega16 merupakan bagian pengolah data masukan berupa data digital

dan analog. Data analog dibangkitkan oleh pedal yang menggerakkan variabel

resistor, dengan injakan pedal gas akan menghasilkan tegangan bervariasi. Data

digital didapatkan dari encoder yang terpasang pada motor DC. Encoder

menghasilkan data digital dari berputarnya motor DC.

Pengaturan menggunakan kit ATmega16 menghasilkan keluaran berupa

signal PWM yang memiliki tegangan rendah yakni antara 0 hingga 5 volt. Untuk

dapat menggerakkan motor, signal PWM diperbesar arus maupun tegangan

dengan menggunakan perangkat driver motor. Dari driver motor inilah arus dan

tegangan yang bekerja pada motor DC.

Bahan yang digunakan untuk penelitian pengaturan motor DC dijelaskan

secara detail seperti berikut ini

Sensor Kecepatan

Pengukuran kecepatan dilakukan dengan menggunakan encoder yang

komponen serta prinsip kerjanya telah dijelaskan pada 2.2.7 mengenai sensor

kecepatan. Untuk dapat menghasilkan pengukuran yang tepat maka dilakukan

kalibrasi yakni membandingkan hasil pengukuran dengan alat ukur yang telah

terstandar. Pemasangan sensor kecepatan pada motor DC seperti tampak pada

gambar 3.5. Data digital yang diperoleh kemudian diolah oleh ATmega16 dengan

menggunakan program yang dapat dilihat pada lampiran.


commit to user

Kit ATmega16

Mikrokontroller

mikrokontroler ATmega16

seluruh proses yang dibutuhkan untuk pengaturan motor DC. Pemasangan

ATmega16 seperti tampak pada gambar

Gambar 3.6

Kit ATmega16 yang memiliki fasilitas ADC

analog menjadi data digital

adalah PORT Input -

PORT D yang memiliki fungsi

piringan

encoder

lampu putih

(pemancar)

lampu merah

(indikator)

Gambar 3.5. Sensor Kecepatan

ATmega16 seperti dijelaskan pada 2.2.5 mengenai

mikrokontroler ATmega16, merupakan pusat perhitungan dan penalaran dari


ATmega16 seperti tampak pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian kit ATmega16

Kit ATmega16 yang memiliki fasilitas ADC yang berfungsi merub

analog menjadi data digital. PORT yang digunakan untuk pengaturan motor DC

Output yang terdiri dari PORT A, PORT B, PORT C,

PORT D yang memiliki fungsi seperti dijelaskan pada tabel 3.1.

42

a 2.2.5 mengenai

merupakan pusat perhitungan dan penalaran dari


yang berfungsi merubah data

. PORT yang digunakan untuk pengaturan motor DC

Output yang terdiri dari PORT A, PORT B, PORT C,


commit to user

Tabel 3.1 Konfigurasi PORT ATmega16 dan fungsinya

Nama PORT Fungsi Keterangan

PORT A ADC (Analog to Digital

Coverter)

Merubah masukan berupa data analog

menjadi data digital

PORT B Output Jalur output signal PWM

PORT C Output Jalur output data untuk mengatur

tampilan LCD 16x2

PORT D Input Jalur input data digital dari encoder

3.5. Tahap Persiapan

Tahap pengujian diawali dengan membuat perancangan berupa simulasi

dengan perangkat lunak sehingga dibutuhkan perangkat komputer yang telah

terinstal perangkat lunak utama dan pendukungnya. Untuk penerapannya maka

mempersiapkan peralatan yang digunakan untuk pengujian pada mobil listrik.

3.6. Tahap Pengujian

Penelitian yang dilakukan melalui dua tahap yakni pembuatan permodelan

yang dilanjutkan dengan penyusunan program dan mengaplikasikannya pada

mobil listrik berpenggerak motor DC. Secara garis besarnya sebagai berikut:

a. Menentukan variabel input Error dan DError sedangkan output berupa dPWM

untuk pengaturan penggerak motor DC

b. Mensimulasikan penalaran dengan toolbox fuzzy

c. Membuat permodelan pengaturan motor DC tanpa kontrol dan motor DC

dengan kontrol logika kabur

d. Pengambilan data simulasi pengaturan motor DC berupa arus (Ampere),

kecepatan (rad/s) dan waktu tempuh (detik)

e. Membuat algoritma program

f. Menulis bagan alir dalam bahasa C

g. Menjalankan program untuk evaluasi

h. Memperbaiki kesalahan dalam pemrograman, yaitu:

1) Kesalahan penulisan


commit to user

44

2) Kesalahan algoritma

i. Menuliskan Program kedalam memori mikro kontroler

j. Mengaplikasikan mikro kontroler yang telah terprogram pada mobil listrik

k. Pengambilan data berupa kecepatan putar dan waktu tempuh

l. Membuat analisa hasil

m. Membuat kesimpulan

Langkah penelitian secara lengkap digambarkan pada diagram alir

sebagaimana tampak pada gambar 3.7


commit to user

Gambar 3.7. Diagram alir pelaksanaan penelitian


commit to user

46

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. Simulasi dengan Toolbox Fuzzy

Penelitian mengenai penghematan energi dengan menggunakan kontrol

logika kabur diawali dengan melakukan simulasi menggunakan perangkat lunak.

Untuk menyusun penalaran logika kabur digunakan perangkat lunak Toolbox

Fuzzy. Simulasi dengan perangkat lunak Toolbox Fuzzy dimaksudkan untuk

mengetahui pola pengambilan keputusan dari aturan dasar yang telah diberikan.

Pembuatan simulasi dengan perangkat lunak Toolbox Fuzzy diawali

dengan menentukan parameter dasar yakni masukan dan keluaran. Parameter

input yang digunakan adalah Error dan dError sedang parameter output berupa

DPWM. Dua input logika kabur terhubung dengan output melalui suatu penalaran

dengan nama “mootor”, dengan tipe penalaran model mamdani seperti tampak

pada Gambar 4.1. Keluaran DPWM dihasilkan oleh penalaran logika kabur

berdasar masukan data Error dan dError. Parameter Error adalah selisih antara

kecepatan referensi dengan kecepatan aktual pada waktu tertentu. Parameter

dError adalah perubahan dari nilai Error pada waktu tertentu. Parameter DPWM

adalah penambahan nilai PWM dari nilai sebelumnya.

Gambar 4.1. Antarmuka Toolbox Fuzzy

Parameter Error memiliki nilai antara -80 hingga 80. Fungsi keanggotaan

linguistik parameter Error ini dibagi menjadi Negatif Big (NB), Negatif Small

(NS), Zero (Z), Positif Small (PS), Positif Big (PB) dengan rentang nilai tiap

fungsi keanggotaan seperti tercantum pada Tabel 4.1. Nilai 80 dari kecepatan

maksimal yang dapat dicapai oleh motor DC yang sudah dimasukkan dalam


commit to user

fungsi keanggotaan. Apabila angka terlalu kecil akan menyebabkan nilai yang

tidak dapat dimasukkan dalam fungsi keanggotaan. Hal ini menjadikan

pengaturan tidak efektif.

Parameter dError mempunyai nilai antara -40 hingga 40. Penentuan

parameter dError ditentukan dari setengah nilai kecepatan maksimal motor DC.

Parameter dError memiliki fungsi keanggotaan Negatif Big (NB), Negatif Small

(NS), Zero (Z), Positif Small (PS), Positif Big (PB) dengan rentang nilai tiap

fungsi keanggotaan seperti tercantum pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Fungsi keanggotaan Input

No

Fungsi Linguistik

Keanggotaan

Nilai besaran

Error

(rad/s)

Nilai besaran

dError

(rad/s)

Fungsi

Keanggotaan

1 Negatif Big (NB) - 80 ~ - 20 - 40 ~ - 4 Trapmf

2 Negatif Small (NS) - 40 ~ 0 -8 ~ 0 Trimf

3 Zero (Z) - 2 ~ 2 -1 ~ 1 Trimf

4 Positif Small (PS) 0 ~ 40 0 ~ 8 Trimf

5 Positif Big (PB) 20 ~ 80 4 ~ 40 Trapmf

Untuk memasukkan nilai fungsi keanggotaan yang perlu diatur adalah nilai

parameter dan jenis fungsi keanggotaan masing-masing. Apabila variabel input

pada Tabel 4.1 dimasukkan dalam editor fungsi keanggotaan tampak seperti pada

Gambar 4.2.

(a) (b)

Gambar 4.2. Variabel Input (a) Variabel Inpu Error (b) Variabel Input dError


commit to user

48

Parameter keluaran berupa DPWM memiliki nilai parameter antara -20

hingga 20. Penentuan nilai parameter didasarkan pada percobaan yang

menunjukkan paling nilai paling baik. Jika nilai terlalu kecil menyebabkan waktu

yang dibutuhkan untuk mencapai nilai referensi menjadi semakin lama. Jika nilai

yang ditentukan lebih besar, maka nilai penyimpangan respon kecepatan menjadi

lebih besar. Parameter DPWM memiliki fungsi keanggotaan Negatif Big (NB),

Negatif Small (NS), Zero (Z), Positif Small (PS), Positif Big (PB) dengan rentang

nilai tiap fungsi keanggotaan seperti tercantum pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Fungsi Keanggotaan Output

No

Fungsi Linguistik

keanggotaan

Nilai besaran

DPWM

(rad/s)

Fungsi Keanggotaan

1 Negatif Big (NB) - 20 ~ - 4 trapmf

2 Negatif Small (NS) - 4 trimf

3 Zero (Z) 0 trimf

4 Positif Small (PS) 4 trimf

5 Positif Big (PB) 4 ~ 20 trapmf

Untuk memasukkan nilai fungsi keanggotaan yang perlu diatur adalah nilai

parameter dan jenis fungsi keanggotaan masing-masing. Apabila variabel output

pada Tabel 4.2 dimasukkan dalam editor fungsi keanggotaan seperti tampak pada

Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Variabel Output


commit to user

Fungsi keanggotaan Input dan Output yang telah dibuat kemudian disusun

berdasarkan hubungan Input-Output dengan menggunakan editor aturan dasar

seperti tampak pada Gambar 4.4. Penyusunan hubungan Input-Output berdasarkan

aturan mamdani dengan oprator “and” untuk kedua input. Dengan menggunakan

editor aturan dasar dapat dilakukan penambahan, pengurangan atau pengubahan

aturan yang ada.

Gambar 4.4. Editor aturan dasar

Hubungan Input-Output disusun berdasar pada aturan dasar yang telah

ditentukan. Aturan dasar yang digunakan pada pengaturan kecepatan motor DC

seperti tercantum pada Tabel 4.3. Penentuan aturan didasarkan pada pengalaman

dan pengaturan yang pernah dilakukan pada percobaan yang lain. Banyaknya

aturan dasar tergantung dari kebutuhan sistem. Dalam penelitian ini disusun

aturan dasar sebanyak 25 aturan.

Tabel 4.3 Aturan dasar kontrol logika kabur

Error

d

E

r

r

o

r

NB NS Z PS PB

NB PB PS PS PS Z

NS PS PS PS Z NS

Z PS PS Z NS NB

PS PS Z NS NS NB

PB Z Z NS NS NB


commit to user

50

Hubungan Input-Output pada Tabel 4.3 dirinci sebagai berikut:

1) Jika Error NB dan dError NB maka DPWM PB.

2) Jika Error NB dan dError NS maka DPWM PS.

3) Jika Error NB dan dError Z maka DPWM PS.

4) Jika Error NB dan dError PS maka DPWM PS.

5) Jika Error NB dan dError PB maka DPWM Z.

6) Jika Error NS dan dError NB maka DPWM PS.

7) Jika Error NS dan dError NS maka DPWM PS.

8) Jika Error NS dan dError Z maka DPWM PS.

9) Jika Error NS dan dError PS maka DPWM Z.

10) Jika Error NS dan dError PB maka DPWM Z.

11) Jika Error Z dan dError NB maka DPWM PS.

12) Jika Error Z dan dError NS maka DPWM PS.

13) Jika Error Z dan dError Z maka DPWM Z.

14) Jika Error Z dan dError PS maka DPWM NS.

15) Jika Error Z dan dError PB maka DPWM NS.

16) Jika Error PS dan dError NB maka DPWM PS.

17) Jika Error PS dan dError NS maka DPWM Z.

18) Jika Error PS dan dError Z maka DPWM NS.

19) Jika Error PS dan dError PS maka DPWM NS.

20) Jika Error PS dan dError PB maka DPWM NS.

21) Jika Error PB dan dError NB maka DPWM Z.

22) Jika Error PB dan dError NS maka DPWM NS.

23) Jika Error PB dan dError Z maka DPWM NB.

24) Jika Error PB dan dError PS maka DPWM NB.

25) Jika Error PB dan dError PB maka DPWM NB.

Aturan dasar logika kabur menyatakan hubungan antara input dan output,

apabila disusun dalam tabel matrik tampak seperti terlihat pada Tabel 4.3. Aturan

dasar disusun menggunakan editor aturan dasar yang sudah tersedia pada

MATLAB. Setelah tersusun menjadi aturan dasar kemudian diperiksa melalui rule

viewer dan rule surface.


commit to user

Rule surface digunakan untuk melihat pola pengambilan keputusan dari

aturan dasar yang digunakan. Grafik hubungan Input-Output seperti tampak pada

Gambar 4.5. Untuk melihat hasil penalaran secara matematis dapat dilakukan

dengan menggunakan rule viewer, untuk gambar lebih jelas dapat dilihat pada

lampiran.

Gambar 4.5. Rule Surface

Rule viewer digunakan untuk melihat perkiraan hasil penalaran logika

kabur. Dengan memasukkan nilai kedua input pada rule viewer dapat diketahui

hasil penalaran oleh logika kabur. Beberapa contoh penalaran yang diberikan

seperti tampak pada Tabel 4.3.

Tabel 4.4 Hubungan Input-Output logika kabur

Input_1 (Error) Input_2 (dError) Output (DPWM)

- 40 - 10 13.1

- 40 - 4 4

- 40 0 4

- 40 4 4

- 40 10 0

Pada saat Error = -40 (NB) yakni jarak antara kecepatan saat perhitungan

terhadap nilai kecepatan referensi yang diberikan dan dError (-10) karena


commit to user

52

mengalami perlambatan yang cukup besar sehingga PWM ditambah dengan cepat

(DPWM = 13.1). Jika Error besar tetapi motor sudah bergerak naik maka cukup

diberi kenaikan PWM kecil (DPWM = 4). Apabila terjadi Error kecil tetapi

percepatan cukup besar maka PWM ditahan (DPWM = 0) pada kondisi tersebut

agar pada saat mencapai kecepatan referensi tidak terjadi kelebihan nilai PWM.

4.2. Simulasi Menggunakan Permodelan

Setelah aturan dasar dievaluasi menggunakan Toolbox Fuzzy selanjutnya

simulasi kontrol logika kabur dijalakan dengan menggunakan permodelan.

Simulasi ini digunakan untuk melihat gambaran respon penggerak motor DC

terhadap pengaturan logika kabur yang diberikan.

4.2.1. Penyusunan Diagram simulasi pengaturan motor DC

Diagram simulasi pengaturan Motor DC dibuat pada lembar kerja baru

perangkat lunak permodelan. Komponen yang digunakan antara lain Motor DC,

Driver Motor, pembangkit signal PWM, kontroler logika kabur. Secara detail

dijelaskan sebagai berikut.

Motor DC

Penyusunan model untuk mewakili motor DC diambil dari diagram blok

motor DC yang tersedia, gambar diagram motor DC seperti tampak pada Gambar

4.6. Diagram motor DC memiliki PORT sebanyak enam dengan fungsi masing-

masing seperti dijelskan berikut

PORT signal terdiri dari dua yaitu PORT “TL” dan PORT “m”. PORT

“TL” atau Torsi Load adalah PORT yang digunakan masukan data beban torsi

dari luar. PORT “m” adalah PORT yang digunakan untuk pengambilan data dari

motor. Data yang diperoleh adalah tegangan dan arus yang melewati MOTOR DC

PORT data listrik terdiri dari empat yaitu PORT “A+” , “A-“, “F+” dan

“F-“. PORT “A+” dan “A-“ adalah PORT kelistrikan untuk rangkaian rotor

(armature). PORT “F+” dan “F-“ adalah PORT kelistrikan untuk rangkaian

medan (field).


commit to user

Karakteristik motor DC yang digunakan untuk simulasi dapat diatur

melalui penentuan nilai komponen. Komponen motor

seperti berikut

Hambatan stator (Ra)

Induktansi stator (La)

Hambatan rotor (Rf)

Induksi rotor (Lf)

Induktansi stator

Total inersia (J)

IGBT

Driver motor atau penggerak motor berfungsi untuk mengatur putaran

motor secara langsung. Pada simulasi

digunakan adalah komponen

4.7 dengan penjelasan sebagai berikut. Di

PORT, dua saluran data dan dua saluran listrik. PORT data dengan simbol “g”

adalah input berupa data PWM yang digunakan untuk pengaturan. PORT data

“m” adalah data output IGBT yang terdiri dari data arus, dan tegangan y

melewati komponen. PORT “C” adalah masukan listrik yang akan diatur sedang

“E” terhubung dengan ground.

berikut

Hambatan (Ron)

Induktansi (Lon)

Tegangan balik (Vf)

Waktu jatuh arus (Tf)

Gambar 4.6. Diagram Motor DC


melalui penentuan nilai komponen. Komponen motor DC dan nilai besarnya

Hambatan stator (Ra) = 0.005 Ohm

Induktansi stator (La) = 0.006 H

Hambatan rotor (Rf) = 0.002 Ohm

Induksi rotor (Lf) = 0.001 H

Induktansi stator-rotor (Laf) = 0.01 H

= 0.1 Kg.m2


motor secara langsung. Pada simulasi pengaturan motor DC, driver motor

adalah komponen IGBT. Diagram IGBT seperti tampak pada

dengan penjelasan sebagai berikut. Diagram blok untuk IGBT memiliki empat



“m” adalah data output IGBT yang terdiri dari data arus, dan tegangan y


“E” terhubung dengan ground. Pengaturan komponen IGBT adalah sebagai

Hambatan (Ron) = 0.001 Ohm

Induktansi (Lon) = 1e-6 H

Tegangan balik (Vf) = 1 Volt

rus (Tf) = 1e-6 s


DC dan nilai besarnya


driver motor yang

IGBT. Diagram IGBT seperti tampak pada Gambar

agram blok untuk IGBT memiliki empat



“m” adalah data output IGBT yang terdiri dari data arus, dan tegangan yang


Pengaturan komponen IGBT adalah sebagai


commit to user

Pembangkit Signal PWM

Signal PWM digunakan sebagai input driver motor. Signal PWM

merupakan perbandingan antara nilai ON atau “1” dan OFF atau “0” pada satu

periode siklus. Untuk membangun sebuah diagram pemban

dibutuhkan beberapa komponen seperti pada

fungsinya masing-masing, tiap diagram komponen dirangkai seperti pada

4.8 sehingga membentuk rangkaian yang menghasilkan keluaran berupa signal

PWM. Masukan untuk menghasilkan signal PWM berupa konstanta yang dapat

diberikan oleh operator pada saat simulasi.

Tabel 4.5. Penyusun diagram pembangkit signal PWM

Nama Diagram Gambar

Konstanta

Pembangkit

signal

Pembanding

Operator

matematis

Gambar 4.7. Diagram IGBT

Pembangkit Signal PWM



periode siklus. Untuk membangun sebuah diagram pembangkit signal PWM

dibutuhkan beberapa komponen seperti pada Tabel 4.5. Setiap diagram memiliki

masing, tiap diagram komponen dirangkai seperti pada

sehingga membentuk rangkaian yang menghasilkan keluaran berupa signal

untuk menghasilkan signal PWM berupa konstanta yang dapat

diberikan oleh operator pada saat simulasi.

5. Penyusun diagram pembangkit signal PWM

Gambar Fungsi Keterangan

Memberikan masukan Input = variable

Pembanding =

Menghasilkan signal

konstan dengan frekuensi

tertentu

time value

out value= [0 1]

Membandingkan input

yang masuk dengan

konstanta yang diberikan

operator= <=

const. value

Operator matematis dari

signal yang masuk

-

54



gkit signal PWM

. Setiap diagram memiliki

masing, tiap diagram komponen dirangkai seperti pada Gambar

sehingga membentuk rangkaian yang menghasilkan keluaran berupa signal

untuk menghasilkan signal PWM berupa konstanta yang dapat

Keterangan

Input = variable

Pembanding = 225

time value= [0 1e-3]

= [0 1]

operator= <=

const. value = 0


commit to user

Kerja dari pembangkit signal PWM melalui tahapan sebagai berikut:

1. Menentukan propertis dari tiap

Penentuan propertis yang diberikan pada tiap komponen menentukan signal

keluaran yang akan dihasilkan. Pengaturan secara lengkap dapat dilihat pada

Tabel 4.5, sedangkan gambar lengkap dapat dilihat pada lampiran.

2. Memasukkan nilai Input yang dikehendaki pad

Kisaran nilai input adalah antara 0 dan nilai maksimal 225. Pembatasan nilai

input berdasarkan penentuan nilai PWM yang dikehendaki yakni dari 0

hingga maks 225.

3. Menghitung perbandingan nilai masukan dibanding dengan konstanta acuan

yang telah ditentukan.

4. Menjumlahkan nilai perbandingan Input dengan signal yang dibangkitkan

diagram “repeating squence”

5. Output yang dihasilkan dibandingkan dengan

Hasil signal yang dikeluarkan oleh pembangkit PWM dengan bermacam

nilai masukan dapat dilihat pada perhitungan. Hasil s

dibangkitkan terlihat pada

lampiran.

Masukan PWM = 30

%'S( T0

88U�

Masukan PWM = 70

%'S( V0

88U�

Gambar 4.8. Pembangkit PWM


Menentukan propertis dari tiap-tiap komponen penyusun



, sedangkan gambar lengkap dapat dilihat pada lampiran.

Memasukkan nilai Input yang dikehendaki pada diagram “Input”



Menghitung perbandingan nilai masukan dibanding dengan konstanta acuan

telah ditentukan.

jumlahkan nilai perbandingan Input dengan signal yang dibangkitkan

“repeating squence”

Output yang dihasilkan dibandingkan dengan const. value = 0


dapat dilihat pada perhitungan. Hasil signal PWM yang

at pada Gambar 4.9. Gambar lebih lengkap dapat dilihat pada

� 100% 13.33%

� 100% 13.33%






Menghitung perbandingan nilai masukan dibanding dengan konstanta acuan

jumlahkan nilai perbandingan Input dengan signal yang dibangkitkan


ignal PWM yang

9. Gambar lebih lengkap dapat dilihat pada


commit to user

Masukan PWM = 100

%'S( %00

88U�

Masukan PWM = 150

%'S( %U0

88U�

Masukan PWM = 225

%'S( 800

88U�

(a) (b)

Gambar 4.9. Output PWM (a) PWM = 30 (b) PWM = 70

Pengaturan Logika Kabur

Pengaturan logika kabur dilakukan dengan menambahkan diagram

pengaturan logika kabur. Untuk pengaturan logika kabur telah ditentukan dua

input dan satu output. Untuk dapat menghitung besarnya Error dan dError

dibutuhkan data masukan berupa ke

Diagram pengaturan logika kabur seperti tampak pada

Gambar 4.

0 0.2 0.4 0.60

0.5

1

1.5 X: 0.0001333

Y: 1

� 100% 44.44%

� 100% 66.67%

� 100% 88.89%

(a) (b)

9. Output PWM (a) PWM = 30 (b) PWM = 70

Logika Kabur




dibutuhkan data masukan berupa kecepatan referensi dan data kecepatan aktual.

Diagram pengaturan logika kabur seperti tampak pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10. Kontrol logika kabur

0.8 1 1.2-

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.5

1

1.5 X: 0.0003111

Y: 1

56




cepatan referensi dan data kecepatan aktual.

1.2 1.4


commit to user

Komponen utama diagram kontrol logika kabur adalah kontroller logika

kabur yang berfungsi memanggil persama

digunakan dijelaskan secara lengkap seperti tampak pada tabel. Keterangan fungsi

dan setting masing-masing komponen dapat dilihat pula pada

Keterangan lebih detail dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.

Nama Diagram Gambar

Kontrol logika

kabur

Pembatas

Delay

Kerja dari pengaturan logika kabur melalui tahapan sebagai berikut:

1. Memberikan data input

Input untuk pengaturan logika kabur berupa kecepatan referensi dan

kecepatan aktual motor DC. Kecepatan referensi adalah konstanta

yang diberikan oleh operator pada saat simulasi atau sebelumnya. Kecepatan

referensi dibatasi mulai dari angka 0 hingga kecepatan maksimum. Kecepatan

motor DC didapatkan dari output data diagram motor DC. Kecepatan motor

DC adalah respon terhadap m

2. Perhitungan masukan kontrol logika kabur

Input untuk penalaran kontrol logika kabur adalah Error dan dError yang

dihitung dari input yang berupa kecepatan referensi dan kecepatan aktual

motor DC. Perhitungan input E

rumus

Error = kecepatan –

dError = Error(t) - Error


kabur yang berfungsi memanggil persamaan logika kabur. Komponen yang


masing komponen dapat dilihat pula pada Tabel 4.

Keterangan lebih detail dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.6. komponen pengaturan logika kabur

Gambar Fungsi Keterangan

Pemanggil fungsi aturan

kontrol logika kabur

FIS Matrik = mootor

waktu panggil=0.001

Pembatasan signal yang

boleh lewat

Min = 0

Max = 225

Menunda data selama

waktu tertentu

-


Memberikan data input


kecepatan aktual motor DC. Kecepatan referensi adalah konstanta




DC adalah respon terhadap masukan tegangan dan arus yang diberikan.

Perhitungan masukan kontrol logika kabur



motor DC. Perhitungan input Error dan dError dihitung dengan menggunakan

–kecepatan referensi

Error(t-1)


an logika kabur. Komponen yang


Tabel 4.6.

Keterangan

FIS Matrik = mootor

waktu panggil=0.001



kecepatan aktual motor DC. Kecepatan referensi adalah konstanta masukan




asukan tegangan dan arus yang diberikan.



rror dan dError dihitung dengan menggunakan


commit to user

58

Error(t) : data error pada saat perhitungan

Error(t-1) : data error yang ditahan (menggunakan delay) dengan rentang

tertentu

3. Pengambilan keputusan kontrol logika kabur

Pengambilan keputusan kontrol logika kabur dilakukan berdasar fungsi

keanggotaan dan aturan dasar.

4. Menghitung nilai PWM

Data Output hasil penalaran kontrol logika kabur dijumlahkan nilai PWM

sebelumnya menghasilkan nilai PWM aktual. Nilai PWM aktual dihitung

dengan rumus

PWM(t) = Output + PWM(t-1)

5. Pembatas

Nilai PWM aktual dibatasi pada angka tidak kurang dari 0 dan melebihi nilai

225, tujuan pembatasan agar dapat digunakan untuk pengaturan PWM.

4.2.2. Simulasi Pengaturan Motor DC

Pengaturan motor DC dilakukan dengan memasukkan nilai PWM yang

dikehendaki pada diagram Input. Input yang masuk pada diagram digunakan

sebagai acuan membangkitkan signal PWM. Driver motor menggerakkan motor

DC berdasarkan signal PWM yang diterima sehingga motor memberi respon

berupa putaran. Penjelasan lebih detail pengujian respon kecepatan motor DC

dengan beberapa variasi nilai Input PWM adalah sebagai berikut.

Nilai PWM yang diberikan = 225

Secara matematis dapat dihitung persentase signal PWM yang

dibangkitkan sebagai berikut

%'S( 225

225� 100% 100%


commit to user

Gambar 4.11. Input kontrol kecepatan: input PWM = 225 ( )

respon gerbang logika ( )

Dari Gambar 4.11 tampak signal Input PWM diberikan nilai konstan yakni

sebesar 225. Dengan PWM masukan 225 signal yang dibangkitkan adalah 100%

seperti tampak pada Gambar 4.11. Dari Gambar 4.11 gerbang logika terlihat

bahwa signal PWM bernilai 1 untuk setiap waktunya. Dari signal PWM yang

dibangkitkan, motor DC memberi respon berupa kecepatan putar seperti tampak

pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12. Respon Kecepatan Motor DC

Gambar 4.12 adalah respon kecepatan motor DC dengan maukan PWM

225. Kecepatan motor mencapai kecepatan masksimum sebesar 72,6 rad/s. Untuk

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Signal Logika Pengaturan Driver Motor

waktu (detik)

Logic

Ga

te (

1=

On,

0=

Off

)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

70

80

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)

Respon Kecepatan Motor DC

X: 1.25

Y: 72.59

0

50

100

150

200

250

Input

PW

M (

maks 2

25)


commit to user

60

mencapai kecepatan maksimum dengan kondisi tunak motor DC membutuhkan

waktu 1,25 detik.




%'S( 135

225� 100% 60%



Dari Gambar 4.13 tampak signal Input PWM diberikan nilai konstan yakni

sebesar 135 dari nilai masksimum 225 dengan menghasilkan gerbang logika

dengan besar adalah 60%. Dari Gambar 4.15 gerbang logika terlihat bahwa signal

PWM bernilai 1 dari t = 0 detik dan pada t = 0.0006 detik nilai signal berubah

menjadi 0 hingga t = 0.001 detik kembali bernilai 1. Signal PWM berulang setiap

t = 0.001 detik hingga akhir simulasi. Dari signal PWM yang dibangkitkan, motor

DC memberi respon berupa kecepatan putar seperti tampak pada Gambar 4.14.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

x 10-3

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


waktu (detik)

Logic

Gate

(1=

On,

0=

Off

)

X: 0.0006

Y: 1

0

50

100

150

200

250

Input

PW

M (

maks 2

25)


commit to user


Dari Gambar 4.14 tampak respon kecepatan motor DC dengan masukan

PWM 135. Kecepatan motor mencapai maksimum pada 47,12 rad/s dan mencapai

kecepatan maksimum membutuhkan waktu 1,372 detik.




%'S( 90

225� 100% 40%



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


X: 1.372

Y: 47.11

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

x 10-3

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


waktu (detik)

Logic

Gate

(1=

On,

0=

Off

)

X: 0.0004

Y: 1

0

50

100

150

200

250

Input

PW

M (

maks 2

25)


commit to user

62

Input PWM diberikan nilai konstana yakni dengan nilai konstan sebesar 90

seperti tampak pada Gambar 4.15 Input PWM. Dengan masukan 90 signal PWM

yang dibangkitkan adalah 40% seperti tampak pada Gambar 4.15 respon gerbang

logika. Dari Gambar 4.20 respon gerbang logika terlihat bahwa signal PWM

bernilai 1 dari t = 0 detik dan pada t = 0.0004 detik nilai signal berubah menjadi 0,

hingga t = 0.001 detik kembali bernilai 1. Signal PWM berulang dengan t = 0.001

detik hingga akhir simulasi.


Dari Gambar 4.16 tampak respon espon kecepatan motor DC dengan

masukan PWM 60%. Kecepatan motor mencapai 32,37,12 rad/s. Untuk mencapai

kecepatan maksimum dengan kondisi tunak membutuhkan waktu 1,418 detik.

4.2.3. Simulasi Pengaturan Motor DC kontrol logika kabur

Pengujian simulasi pengaturan motor DC kontrol logika kabur dilakukan

dengan memberikan nilai kecepatan referensi hingga motor memberi respon

kecepatan dan mencapai keadaan tunak. Dari data pengujian respon kecepatan

motor DC diketahui kecepatan maksimum adalah sebesar 72,6 rad/s. Dari data

kecepatan maksimum, rentang masukan nilai kecepatan referensi yang diberikan

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

5

10

15

20

25

30

35

40

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


X: 1.416

Y: 32.37


commit to user

pada simulasi kontrol kecepatan motor DC dengan logika kabur adalah antara 0

rad/s hingga 72.6 rad/s.

Nilai referensi referensi yang dimasukkan operator dibandingkan dengan

respon kecepatan motor DC sehingga diperoleh nilai Error dan dError dengan

melakukan perhitungan seperti yang telah dijelaskan. Nilai masukan diolah

dengan penalaran kontrol logika kabur sehingga menghasilkan keluaran berupa

DPWM. Berikut salah satu contoh hasil pengaturan kontrol logika kabur dengan

kecepatan referensi 55 rad/s. Respon kecepatan yang diberikan motor DC dengan

pengaturan logika kabur seperti diperlihatkan pada Gambar 4.17.

Gambar 4.17. Respon kecepatan kontrol logika kabur

Dari Gambar 4.17 grafik diketahui bahwa untuk mencapai nilai kecepatan

referensi 55 rad/s, motor DC dengan pengaturan kontrol logika kabur

membutuhkan waktu 0.453 detik. Untuk penjelasan mengenai karakteristik respon

kecepatan motor DC pada saat starting maka diambil gambar potongan A – A

seperti nampak pada Gambar 4.18.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

10

20

30

40

50

60

70

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


X: 0.4529

Y: 54.99

A -- A


commit to user

64

Gambar 4.18. Respon kecepatan (potongan A – A)

Dari respon kecepatan (potongan A-A) pada Gambar 4.18 diatas dapat

diketahui karakteristik respon kecepatan pada saat starting sebagai berikut

Waktu naik = 0.156 detik

Waktu tunak = 0.453 detik

Overshoot = 55.37 rad/s

Penyimpangan = 53.79 rad/s

Pada pengaturan motor DC dengan kontrol logika kabur terjadi kelebihan

nilai kecepatan atau overshoot dan penyimpangan. Waktu naik adalah waktu yang

dibutuhkan motor DC dari kondisi diam hingga sebelum mengalami overshoot.

Waktu tunak adalah waktu yang dibutuhkan motor DC dari kondisi diam hingga

kecepatan tunak.

Kecepatan yang dihasilkan motor DC pada simulai pengaturan merupakan

respon dari signal PWM hasil pengolahan kotrol logika kabur. Signal PWM yang

dihasilkan kontrol logika kabur seperti tampak pada Gambar 4.19.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.550

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

X: 0.1679

Y: 55.37 X: 0.4544

Y: 54.99

X: 0.1564

Y: 54.98

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


X: 0.2274

Y: 53.79


commit to user

Gambar 4.19. Input PWM

PWM yang diberikan mengalami penyesuaian atau setting hingga t = ± 0.5

detik atau hingga waktu tunak. Setelah mencapai kecepatan referensi, besarnya

PWM relatif konstan. Input PWM yang diberikan berdasar pengaturan logika

kabur dengan masukan error dan delta error seperti tampak pada Gambar 4.20.

(a) (b)

Gambar 4.20. Nilai Input Kontrol Logika Kabur (a) Error (b) DError

Dari Input yang diberikan menghasilkan penalaran kontrol logika kabur

seperti tampak pada Gambar 4.21.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

50

100

150

200

250

waktu (detik)

Input

PW

M (

maks 2

25)

Masukan Nilai PWM

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

waktu (detik)

err

or

(ra

d/s

)

Nilai Error

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-5

0

5

10

15

20

waktu (detik)

delt

a e

rror

(ra

d/s

)

Nilai Delta Error


commit to user

66

Gambar 4.21. Delta PWM

Proses pengaturan dan pengambilan keputusan pada kecepatan referensi

50 rad/s. Pada permulaan penyalaan, motor DC tidak bergerak (kecepatan terbaca

0 rad/s) dan tidak mengalami percepatan. Berdasarkan data kecepatan yang

terbaca kemudian dirubah dalam fungsi keanggotaan input berupa Error negatif

besar (NB) dan dError nol (Z). Dengan menggunakan aturan dasar didapatkan

Output penambahan nilai PWM atau DPWM positif besar (PB). Untuk

pengaturan, fungsi kebahasaan Output diterjemahkan dalam nilai diskrit

mengikuti fungsi keanggotaan yang telah tersusun.

Pengaturan dikerjakan dalam fungsi kebahasaan dan pengambilan

keputusan berdasar aturan dasar yang terbentuk. Pada saat motor mulai bergerak

dError besar tetapi Error masih sangat besar maka Out PS. Pada saat Error kecil

dan dError sudah cukup besar (PB) maka Out Z agar saat mendekati nilai referensi

tidak mengalami percepatan yang berlebih. Setelah Error hampir Z dan dError PB

maka Out NS karena sudah mendekati atau hampir sesuai dengan nilai referensi

tetapi masih mengalami percepatan sehingga nilai PWM dikurangi. Karena laju

pengurangan nilai kurang dibanding percepatan sehingga terjdi overshoot. Pada

kondisi ini Error PS dan dError PS sehingga harus dikurangi nilai PWMnya lagi.

Penalaran terus terjadi demikian hingga akhirnya kecepatan mencapai nilai

referensi yang diinginkan.

Kontrol kecepatan motor DC dengan menggunakan kontrol logika kabur

tidak hanya dapat digunakan untuk pengaturan saat starting saja akan tetapi juga

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-5

0

5

10

15

waktu (detik)

delta P

WM

Penambahan Nilai PWM


commit to user

bagus saat ada perubahan nilai referensi kecepatan seperti ditunjukkan pada

Gambar 4.22.

Gambar 4.22. Motor DC dipercepat

Motor DC diberi referensi kecepatan yang bertingkat dipercepat dengan

nilai sebesar 10 rad/s, 20 rad/s, 30 rad/s, 60 rad/s, 72 rad/s. Terlihat pada gambar

respon kecepatan yang diberikan motor dengan pengaturan kontrol logika kabur

cepat dengan tingkat penyimpangan relatif kecil. Kontrol logika kabur juga dapat

digunakan untuk mengatur motor dengan nilai kecepatan referensi diperkecil


Gambar 4.23. Motor DC diperlambat

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

70

80

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

70

80

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)



commit to user

68

Motor DC diberi referensi kecepatan yang bertingkat diperlambat dengan

nilai sebesar 72, 50, 30, 8, dan 5 rad/s. Terlihat pada gambar respon kecepatan

yang diberikan motor dengan pengaturan kontrol logika kabur cepat dengan

tingkat penyimpangan relatif kecil.

4.2.4. Perbandingan Respon kecepatan

Dalam pembahasan perbandingan respon kecepatan hanya dibatasi pada

saat starting saja. Untuk membandingkan antara kontrol logika kabur dan

pengaturan biasa pada simulasi motor DC maka parameter tetap adalah kecepatan

respon yang dicapai. Kecepatan referensi yang digunakan adalah 20, 25, 30, 35,

40, 45, 50, 55, 60, dan 70 rad/s.

A. Pengaturan motor DC dengan kecepatan atur sebesar 50 rad/s

Pengaturan motor DC tanpa kontrol dilakukan dengan memberikan Input

PWM konstan. Hasil respon kecepatan motor DC seperti tampak pada Gambar

4.24.

Gambar 4.24. Respon kecepatan pengaturan biasa (w = 50 rad/s)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

10

20

30

40

50

60

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)


X: 1.004

Y: 49.9


commit to user

Dari Gambar 4.24 diketahui bahwa motor DC tanpa kontrol untuk

mencapai nilai referensi atau kecepatan 50 rad/s membutuhkan waktu 1.004 detik.

Gambar 4.25. Respon kecepatan kontrol logika kabur (w = 50 rad/s)

Dari Gambar 4.25 diketahui bahwa motor DC dengan kontrol logika kabur

untuk mencapai nlai referensi atau kecepatan 50 rad/s membutuhkan waktu

0.1215 detik. Apabila grafik respon kecepatan Motor DC tanpa kontrol logika

kabur dan Motor DC dengan kontrol logika kabur disatukan dalam satu gambar


Gambar 4.26. Perbandingan respon kecepatan

(tanpa kontrol-kontrol logika kabur)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

10

20

30

40

50

60

waktu (detik)

kec

epata

n (

rad/s

)


X: 0.1215

Y: 49.9

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

10

20

30

40

50

60

waktu (detik)

kecepata

n (

rad/s

)



tanpa kontrol

Logika Kabur


commit to user

70

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 20 40 60 80

wa

ktu

na

ik (

de

tik

)

kecepatan referensi (rad/s)

Waktu naik motor DCMotor DC

tanpa kontrol

Motor DC

kontrol logika

kabur

Dari Gambar 4.26 sangat jelas perbandingan kecepatan respon yang

diberikan motor DC dengan kontrol logika kabur. Respon kecepatan dengan

pengaturan kontrol logika kabur lebih cepat mencapai kondisi tunak dibandingkan

dengan tanpa kontrol. Untuk beberapa nilai kecepatan referensi dapat dilihat

seperti tampak pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7. Perbandingan simulasi respon waktu naik motor DC

kecepatan

referensi

waktu naik (detik) hemat

tanpa kontrol

logika kabur

kontrol

logika kabur (detik) %

20 1.0960 0.0951 1.0009 91%

25 1.0600 0.0728 0.9872 93%

30 1.0440 0.0772 0.9668 93%

35 1.0200 0.0807 0.9393 92%

40 1.0090 0.0845 0.9245 92%

45 1.0060 0.0997 0.9063 90%

50 1.0040 0.1217 0.8823 88%

55 0.9844 0.1552 0.8292 84%

60 0.9840 0.3819 0.6021 61%

Rata-rata penghematan 87%

Waktu naik adalah waktu yang dibutuhkan hingga kecepatan mencapai

kecepatan referensi. Dari Tabel 4.7 diketahui rata-rata penghematan yang dapat

diberikan sebesar 87% dengan penghematan terbesar 93% dan terkecil 61%.

Apabila tabel dimasukkan dalam grafik seperti tampak pada Gambar 4.27.

Gambar 4.27. Perbandingan waktu naik

Logika Kabur


commit to user

Dari Gambar 4.27 terlihat perbandingan waktu naik dari motor DC dengan

kontrol logika kabur dan tanpa kontrol logika kabur, menunjukkan waktu yang

digunakan motor DC untuk mencapai nilai kecepatan referensi lebih cepat jika

menggunakan kontrol logika kabur.

Tabel 4.8. Perbandingan simulasi respon waktu tunak motor DC

kecepatan

referensi

waktu tunak (detik) hemat

tanpa control

logika kabur

kontrol

logika kabur (detik) %

20 1.0960 0.3381 0.7579 69%

25 1.0600 0.3711 0.6889 65%

30 1.0440 0.3531 0.6909 66%

35 1.0200 0.3294 0.6906 68%

40 1.0090 0.3373 0.6717 67%

45 1.0060 0.3461 0.6599 66%

50 1.0040 0.2414 0.7626 76%

55 0.9844 0.3334 0.6510 66%

60 0.9840 0.3819 0.6021 61%

Rata-rata penghematan 67%

Waktu tunak adalah waktu yang dibutuhkan motor DC menghasilkan

respon kecepatan sampai pada kondisi tunak tanpa penyimpangan. Dari tabel

diketahui rata-rata penghematan yang dapat diberikan sebesar 67% dengan

penghematan terbesar 76% dan terkecil 61%.

Penghematan waktu tunak menunjukkan keunggulan dengan

menggunakan kontrol logika kabur dibandingkan tanpa kontrol logika kabur pada

saat penyalaan awal. Apabila Tabel 4.8 dimasukkan dalam grafik akan tampak

seperti pada Gambar 4.28.


commit to user

72

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 20 40 60 80

wa

ktu

na

ik (

de

tik

)


Perbandingan Waktu Tunak

Motor DC

tanpa kontrol

Motor DC

kontrol logika

kabur

Gambar 4.28. Perbandingan waktu tunak

Dari Gambar 4.28 terlihat bahwa motor DC dengan kontrol logika kabur

mempunyai relatif sama untuk kecepatan referensi rendah hingga tinggi. Selain

memiliki keuntungan, kontrol logika kabur juga memiliki kekurangan.

Kekurangan dari respon pengaturan kontrol logika kabur adalah adanya kelebihan

nilai respon dari nilai referensi yang diinginkan atau overshoot. Selain itu juga

terjadinya penyimpangan akibat penyesuaian oleh kontrol dari kondisi overshoot.

Nilai overshoot dan penyimpangan yang terjadi untuk masing-masing kecepatan

referensi seperti tampak pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9. Karakteristik starting motor DC dengan logika kabur

kecepatan

referensi

(rad/s)

waktu

naik

(detik)

waktu

tunak

(detik)

Overshoot penyimpangan

rad/s % rad/s %

20 0.095 0.3381 22.49 2.49 12.45 19.3 0.70 3.50

25 0.073 0.3711 30.43 5.43 21.72 24.61 0.39 1.56

30 0.077 0.3531 35.37 5.37 17.90 29.46 0.54 1.80

35 0.081 0.3294 40.38 5.38 15.37 34.2 0.80 2.29

40 0.085 0.3373 45.27 5.27 13.18 39.29 0.71 1.78

45 0.100 0.3461 48.18 3.18 7.07 44.42 0.58 1.29

50 0.122 0.2414 51.59 1.59 3.18 49.69 0.31 0.62

55 0.155 0.3334 55.37 0.37 0.67 53.79 1.21 2.20

60 0.382 0.3819 0 0 0.00 0 0.00 0.00

Rata-rata

overshoot 10.17

Rata-rata

penyimpangan 1.67

Logika Kabur


commit to user

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80

pe

rse

nta

se (

%)


Persentase Penyimpangan

% overshoot

% penyimpangan

Dari Tabel 4.9 diketahui overshoot terbesar terjadi pada kecepatan

referensi 21% dari dan nilai terkecil adalah 0.6%. Rata-rata overshoot yang terjadi

adalah 10.17 dari nilai kecepatan referensi. Sedangkan penyimpangan yang terjadi

relatif hampir sama untuk seluruh nilai referensi dengan rata-rata 1.67%. Apabila

data overshoot dan penyimpangan pada tabel dimasukkan dalam gambar akan

tampak seperti pada Gambar 4.29.

Gambar 4.29. Persentase penyimpangan

Dari Gambar 4.29 dapat kita lihat bahwa pada kecepatan referensi rendah

nilai overshoot reltif tinggi, nilai overshoot semakin kecil dengan menaikkan

kecepatan referensi. Untuk nilai penyimpangan relatif sebanding untuk setiap nilai

kecepepatan referensi.

4.2.5. Perbandingan Konsumsi Energi

Untuk mengetahui baik tidaknya pengaturan harus dibandingkan konsumsi

energi yang digunakan untuk mencapai nilai kecepatan referensi yang diinginkan.

Konsumsi energi pada waktu naik dan waktu tunak seperti tampak pada Tabel

4.10.


commit to user

74

0

500

1000

1500

2000

0 20 40 60 80Ko

nsu

msi

en

erg

i (J

ou

le)


Konsumsi Energi Waktu Naik

Motor DC

tanpa Kontrol

Motor DC

kontrol

Logika kabur

Tabel 4.10. Konsumsi energi pada kondisi waktu naik

Kecepatan

Referensi

(rad/s)

Waktu naik Efisiensi

tanpa kontrol

logika kabur

kontrol

logika kabur Joule %

Waktu Energi Waktu Energi

20 1.0960 996.5 0.0951 157.7 838.8 84.17

25 1.0600 1087 0.0728 155.8 931.2 85.67

30 1.0440 1179 0.0772 179.1 999.9 84.81

35 1.0200 1252 0.0807 197.8 1054.2 84.20

40 1.0090 1329 0.0845 218.8 1110.2 83.54

45 1.0060 1411 0.0997 235.5 1175.5 83.31

50 1.0040 1488 0.1217 308.8 1179.2 79.25

55 0.9844 1540 0.1552 378.8 1161.2 75.40

60 0.9840 1613 0.3819 730.7 882.3 54.70

Rata-rata efisiensi 79.45

Dari Tabel 4.10 diketahui bahwa penghematan penggunaan energi listrik

untuk setiap kecepatan referensi reltif sebanding dengan nilai yang kecil pada

kecepatan referensi tinggi. Jika tabel dimasukkan dalam bentuk gambar grafik


Gambar 4.30 konsumsi energi pada waktu naik

Konsumsi energi untuk pengaturan motor DC tanpa menggunakan kontrol

kabur mengalami kenaikan secara linear sebanding dengan kenaikan nilai

referensi keccepatan. Untuk pengaturan motor DC dengan logika kabur cenderung

tetap dengan kenaikan yang sedikit dan menjadi sangat besar saat referensi

kecepatan 60 rad/s.

Logika Kabur


commit to user

0

500

1000

1500

2000

0 20 40 60 80

Ko

nsu

msi

en

erg

i (J

ou

le)


konsumsi energi waktu tunak

Motor DC

Tanpa kontrol

Motor DC

kontrol logika

kabur

Tabel 4.11. Konsumsi energi pada kondisi waktu tunak

Kecepatan

Referensi

(rad/s)

Waktu tunak Efisiensi

tanpa kontrol

logika kabur

kontrol


Waktu Energi Waktu Energi

20 1.0960 996.5 0.3381 338.2 658.3 66.06

25 1.0600 1087 0.3711 394.1 692.9 63.74

30 1.0440 1179 0.3531 423 756 64.12

35 1.0200 1252 0.3294 439.1 812.9 64.93

40 1.0090 1329 0.3373 492.6 836.4 62.93

45 1.0060 1411 0.3461 559.5 851.5 60.35

50 1.0040 1488 0.2414 465.8 1022.2 68.70

55 0.9844 1540 0.3334 378.8 1161.2 75.40

60 0.9840 1613 0.3819 730.7 882.3 54.70


Dari Tabel 4.11 diketahui bahwa penghematan penggunaan energi listrik

untuk setiap kecepatan referensi reltif sebanding dengan nilai yang kecil pada

kecepatan referensi tinggi. Jika tabel dimasukkan dalam bentuk gambar grafik


Gambar 4.31. konsumsi energi waktu tunak

Konsumsi energi untuk pengaturan motor DC tanpa menggunakan kontrol

logika kabur mengalami kenaikan secara linear sebanding dengan kenaikan nilai

referensi keccepatan. Untuk pengaturan motor DC dengan logika kabur cenderung

tetap dengan kenaikan yang sedikit dan menjadi sangat besar saat referensi

kecepatan 60 rad/s.

Logika Kabur


commit to user

76

4.2.6. Perbandingan konsumsi energi per jarak tempuh

Perbandingan konsumsi energi terhadap jarak tempuh dihitung untuk

mengetahui efisiensi kontrol logika kabur pada jarak tertentu. Perbandingan

dilakukan pada saat tidak ada perubahan kecepatan untuk motor DC dengan

kontrol logika kabur dan tanpa control logika kabur atau sudah pada kondisi

tunak. Untuk penjelasannya adalah sebagai contoh pada kecepatan referensi 45

rad/s.

Karakteristik pengaturan arus terhadap jarak tempuh ditunjukkan seperti

tampak pada gambar. Pengambilan data dilakukan mulai dari kondisi motor diam

hingga kecepatan tunak. Respon kecepatan dan pengaturan logika kabur seperti

yang telah dijelaskan pada 3.2.4 mengenai simulasi Pengaturan Motor DC kontrol

logika kabur

Gambar 4.32. Penggunaan Arus listrik per_jarak tempuh

Dari Gambar 4.32 terlihat bahwa arus yang digunakan motor DC dengan

pengaturan kontrol logika kabur mengalami pengaturan hingga jarak tertentu.

Pada saat kondisi pengaturan, arus yang digunakan motor dengan kontrol logika

kabur berbeda pada motor tanpa kontrol. Pada jarak tempuh teretentu kedua

pengaturan menggunakan arus yang sama sehingga untuk membandingkan

konsumsi energi yang digunakan untuk menggerakkan motor DC adalah dari

keadaan diam hingga mencapai jarak saat arus yang digunakan sama (terlihat

kedua grafik saling berhimpitan). Pada Gambar 4.32 terlihat kedua grafik saling

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Jarak Tempuh (m)

Aru

s (

Am

pere

)

Arus Listrik Tiap Jarak

X: 5.014

Y: 31.89

Kontrol Logika Kabur

Tanpa kontrol

Logika Kabur


commit to user

berhimpitan setelah menempuh jarak 5 m. Untuk perbandingan konsumsi energi

listrik pada jarak tertentu seperti pada tabel diberikan data dengan kecepatan

referensi bervariasi.

Tabel 4.12. Konsumsi Energi per-Jarak Tempuh

Kecepatan

Referensi

(rad/s)

Jarak

tunak (m)

Konsumsi Energi (Joule) Efisiensi

tanpa kontrol

logika kabur

kontrol


20 2 587 448 139 31.06

25 3 712 533 180 33.73

30 3.5 764 588 176 29.86

35 4 797 627 170 27.02

40 4.5 844 693 151 21.75

45 5 882 762 120 15.73

50 5.5 910 821 89 10.89

55 6 953 879 74 8.41

60 6.5 977 933 44 4.72


Darti Tabel 4.12 dapat kita lihat jarak tempuh motor setelah mencapai

kondisi tunak. Pada jarak tersebut kemudian diambil data konsumsi energi dan

dibandingkan antara motor DC dengan kontrol logika kabur dan tanpa kontrol.

Selisih yang didapatkan dari perbandingan dihitung besar persentase terhadap

energi listrik yang dipakai pada motor DC tanpa control logika kabur.

Dari Tabel 4.12 terlihat besarnya konsumsi energi listrik motor DC dengan

kecepatan referensi 20 rad/s membutuhkan waktu 2 menit untuk mencapai

keadaan tunak. Konsumsi energi pada motor DC tanpa control logika kabur

sebesar 587 J, sedangkan motor DC dengan kontrol logika kabur 448 J.

Penghematan dengan menggunakan kontrol logika kabur pada kecepatan referensi

20 rad/s adalah139 J atau 31.06%. Dengan naiknya nilai kecepatan referensi

menurunkan nilai persen penghematan sehingga pada kecepatan referensi 60 rad/s

hanya terjadi penghematan 4 % dengan rata-rata penghematan keseluruhan

20.35%. Apabila data perbandingan konsumsi energi pada tabel dimasukkan

dalam gambar akan tampak seperti Gambar 4.33 dan Gambar 4.34.


commit to user

0

200

400

600

800

1000

1200

0 20

Ko

nsu

msi

En

erg

i (J

ou

le)

Penggunaan Energi per

0

10

20

30

40

0

efi

sie

ne

si (

%)

Efisiensi Energi per

Gambar 4.33. Perbandingan konsumsi energi per

Dari Gambar 4.3

logika kabur dan motor DC dengan kontrol logika kabur

Pada jarak yang sama, kontrol logika kabur menghabiskan lebih sedikit energi

listrik dibanding tanpa kontrol. Besarnya penghematan semakin kecil pada

referensi kecepatan semakin besar seperti tampak pada gambar dimana kedua

kurva cenderung saling berhimpit

Gambar 4.34

Semakin besar nilai kecepatan referensi menjadikan efisiensi semakin

mengecil. Dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan kontrol logika kabur

akan memberikan pengh

20 40 60 80kecepatan referensi (rad/s)

Penggunaan Energi per-Jarak Tempuh

tanpa kontrol


20 40 60


Efisiensi Energi per-Jarak Tempuh

. Perbandingan konsumsi energi per-jarak tempuh tunak

33 terlihat perbandingan konsumsi motor DC tanpa kontrol

dan motor DC dengan kontrol logika kabur hingga keadaan tunak.




erung saling berhimpit

Gambar 4.34. Efisiensi penggunaan energi per-jarak tempuh



akan memberikan penghematan penggunaan energi.

78

tanpa kontrol


80

jarak tempuh tunak

terlihat perbandingan konsumsi motor DC tanpa kontrol

hingga keadaan tunak.




jarak tempuh




commit to user

4.3. Penerapan Kontrol pada mobil listrik

Penelitian penggunaan kontrol logika kabur pada mobil listrik dilakukan

dengan pengaturan motor DC sebagai penggeraknya. Setelah analisa pengaturan

motor DC dengan menggunakan perangkat lunak dilanjutkan dengan menerapkan

pengaturan pada mobil listrik yang sesungguhnya. Penerapan kontrol logika kabur

melalui langkah sebagai berikut.

4.3.1. Pembuatan program

Pengaturan kontrol logika kabur menggunakan ATmega16 dengan

memanfaatkan arsitektur yang dimiliki. Program pengaturan kontrol logika kabur

melalui algoritma sebagaimana tampak pada Gambar 4.35.

Gambar 4.35. Diagram alir algoritma pemrograman

4.3.2. Perbandingan Pengaturan Motor DC

Untuk mengetahui hubungan pengaturan motor DC simulasi dan nyata,

dilakukan dengan memberikan nilai masukan PWM tetap hingga motor


commit to user

80

memberikan respon kecepatan tunak. Untuk membandingkan dengan motor DC

yang sesungguhnya dibuat tabel untuk membandingkan dan mengatahui hubungan

karakteristik simulasi motor DC dengan motor DC nyata. Tabel perbandingan

seperti tampak pada Tabel 4.13. Data yang didapatkan dari motor nyata berupa

kecepatan putar dengan satuan rpm, data yang didapatkan dari simulasi berupa

kecepatan sudut dengan satuan rad/s. Untuk dapat dibandingkan maka dihitung

konversinya. Perbandingan dihitung pada kecepatan putar satuan rpm untuk

melihat kesebandingan yang lebih jelas.

Tabel 4.13. Respon kecepatan dengan PWM

PWM Nyata Simulasi Error

rpm rad/s rpm rad/s rpm %

36.71 85 8.70 111.49 11.68 26.49 24%

45.53 128 12.78 147.37 15.44 19.37 13%

54.33 162 16.45 181.74 19.04 19.74 11%

63.97 203 21.27 218.01 22.84 15.01 7%

82.68 289 30.28 284.35 29.79 4.65 2%

97.06 343 35.94 332.36 34.82 10.64 3%

109.41 389 40.75 371.97 38.97 17.03 5%

125.29 444 46.52 420.84 44.09 23.16 6%

134.12 475 49.76 447.18 46.85 27.82 6%

150.00 520 54.48 493.19 51.67 26.81 5%

Rata-rata Error 8%

Pengujian dilakukan untuk memperlihatkan respon kecepatan motor

terhadap masukan PWM. Dari tabel diketahui data dari masing-masing respon

kecepatan motor DC menggunakan simulasi maupun nyata. Dari data pada Tabel

4.7 diketahui error terbesar 24% dan terkecil 2% dengan rata-rata error 8%. Error

yang kecil dari perbandingan menunjukkan kedua sistem mempunyai karakteristik

yang sama.

Jika perbandingan respon kecepatan Tabel 4.13 dimasukkan dalam grafik

akan tampak seperti pada Gambar 4.36 sehingga perbandingan antara pengaturan

motor DC simulasi dan nyata tampak lebih jelas.


commit to user

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Ke

cep

ata

n p

uta

r (r

pm

)

Input PWM (maks 225)


Motor DC Nyata

Motor DC Simulasi

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160

pe

rse

n E

rro

r (%

)

Input PWM (maks 225)

Nilai Error Nyata-Simulasi Motor DC

Gambar 4.36. Perbandingan respon kecepatan terhadap Input PWM

Grafik perbandingan respon kecepatan motor DC Gambar 4.36

menunjukkan dengan nilai input PWM yang sama menghasilkan respon kecepatan

yang hampir sama. Pada Input PWM kecil respon kecepatan Motor DC simulasi

lebih tinggi dibanding motor DC nyata. Pada Input PWM bernilai sekitar 80

menunjukkan kesebandingan respon kecepatan. Pada Input PWM besar respon

Motor DC simulasi lebih rendah dibanding motor DC nyata. Dari data dan gambar

perbandinga simulasi dapat diambil kesimpulan bahwa motor DC simulasi dan

nyata mempunyai karakteristik yang sama.

Selisih nilai respon kecepatan terhadap masukan PWM atau error pada

Tabel 4.13 apabila dimasukkan pada grafik seperti pada Gambar 4.37.

Gambar 4.37. Persen Error respon kecepatan motor DC Nyata-Simulasi


commit to user

82

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

250 300 350 400 450

wa

ktu

tu

na

k (

de

tik

)

kecepatan referensi (RPM)

Perbandingan Waktu Tunak

Motor DC

tanpa kontrol

Motor DC

kontrol Logika

Kabur

Dari gambar grafik diatas dapat diketahui bahwa error yang terjadi

cenderung menurun dengan penambahan nilai PWM dan mencapai nilai terkecil

pada PWM 80 dan nilainya kembali naik untuk nilai PWM berikutnya.

Tabel 4.14. Perbandingan waktu tunak motor DC (pengujian nyata)

Motor DC tanpa kontrol

logika kabur

Motor DC

kontrol Logika Kabur

Penghematan

kecepatan

referensi

waktu

tempuh

kecepatan

referensi

waktu

tempuh

(detik) (%)

(rpm) (detik (rpm) (detik)

270 8.80 270 7.01 1.79 20%

285 9.40 285 7.22 2.18 23%

305 10.43 305 7.50 2.93 28%

320 10.78 320 7.55 3.23 30%

343 11.53 343 7.63 3.91 34%

366 11.71 366 7.70 4.01 34%

380 11.82 380 7.79 4.03 34%

400 12.11 400 7.93 4.18 35%

420 12.40 420 8.07 4.33 35%

Rata – rata penghematan 30%

Dari Tabel 4.14 dapat diketahui waktu yang diperlukan hingga mencapai

kecepatan referensi, motor DC tanpa kontrol logika kabur membutuhkan waktu

lebih lama dibandingkan motor DC dengan kontrol logika kabur. Apabila Tabel

4.14 dibuat dalam grafik akan tampak seperti pada Gambar 4.38.

Gambar 4.38. Perbandingan Waktu naik motor DC

Logika Kabur


commit to user

Gambar 4.38 menunjukkan grafik perbandingan waktu yang diperlukan

dengan kontrol logika kabur dan tanpa kontrol logika kabur untuk mencapai

kecepatan referensi. Dari Gambar 4.38 terlihat motor DC dengan kontrol logika

kabur memerlukan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan tanpa kontrol

logika kabur. Hal ini ditunjukkan dengan grafik waktu tunak kontrol logika kabur

yang berada dibawah grafik waktu tunak tanpa kontrol logika kabur. Artinya

Energi yang diperlukan pada kotrol logika kabur lebih kecil dibandingkan dengan

kontrol konvensional. Ini membuktikan bahwa kontrol logika kabur dapat

penghasilkan penghematan konsumsi energi yang digunakan, dengan

penghematan sampai dengan 30% pada saat start. Besarnya penghematan yang

diberikan kontrol logika kabur simulasi dan nyata memiliki perbedaan disebabkan

karena, pada simulasi sistem penggerak motor DC dianggap ideal sehingga

variabel yang mempengaruhi respon kecepatan seperti adanya gaya gesek udara,

rugi-rugi mekanis tidak diikutkan dalam perhitungan.


commit to user

84

BAB V

PENUTUP

4.4. Kesimpulan

Dari data dan analisa yang sudah dilakukan maka didapatkan kesimpulan

sebagai berikut:

1. Simulasi motor DC memiliki karakteristik yang sama dengan

kenyataan karena respon kecepatan terhadap masukan signal PWM

adalah identik. Rata-rata error respon kecepatan motor DC simulasi

dengan input sama dibanding motor DC nyata adalah sebesar 8%.

2. Kontrol logika kabur memberikan respon lebih cepat untuk mencapai

nilai referensi. Penghematan waktu untuk mencapai kecepatan

referensi pengaturan dengan kontrol logika kabur rata – rata sebesar

67% (pada simulasi) dan 30% (pada nyata). Penghematan penggunaan

energi hingga kecepatan tunak dengan kontrol logika kabur rata - rata

64.55%. Penghematan energi listrik untuk mencapai jarak yang sama

pada saat start dengan kontrol logika kabur sebesar 20.35%.

4.5. Saran

Setelah melakukan penelitian maka ada beberapa saran yang bisa dipakai

untuk penelitian selanjutnya:

1. Perlunya penelitian lebih lanjut mengenai karakteristik motor DC

sebagai dasar penentuan keanggotaan maupun aturan dasar.

2. Penambahan parameter penelitian agar kinerja kontrol logika kabur

terbukti lebih menyeluruh dengan beberapa parameter.

DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY …... · sistem mobil listrik berpenggerak motor dc (fuzzy...

Documents

Transcript of DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY …... · sistem mobil listrik berpenggerak motor dc (fuzzy...