PERANCANGAN DAN SIMULASI SISTEM KONTROL PERANCANGAN DAN SIMULASI SISTEM KONTROL

POSISI PADA PANEL SURYA DENGAN POSISI PADA PANEL SURYA DENGAN

MENGGUNAKAN METODE MENGGUNAKAN METODE FUZZY FUZZY SLIDING MODE SLIDING MODE

CONTROLCONTROL ((FFSMC)SMC)

OLEH :

WAWAN ISMANTO (1205 100 063)

DOSEN PEMBIMBING:

Dra. Mardlijah, M.T (131 933 301)

Drs. I Gst Ngr Rai Usadha, M.Si (131 846 103)

DAFTAR ISIDAFTAR ISI1. LATAR BELAKANG

2. RUMUSAN DAN BATASAN MASALAH

3. TUJUAN DAN MANFAAT

4. SISTEM PENGENDALIAN

5. DESKRIPSI DAN SISTEM KERJA PANEL SURYA

6. EFEKTIVITAS PANEL SURYA

7. MOTOR SERVO DC, AMPLIFIER, TAKOMETER, DAN RODA GIGI

8. SLIDING MODE CONTROL (SMC)

9. FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)

10. FUZZY SLIDING MODE CONTROL (FSMC)

11. METODE PENELITIAN

12. PEMODELAN MATEMATIKA SISTEM PANEL SURYA

13. PERANCANGAN PENGENDALI SMC

14. PERANCANGAN PENGENDALI FLC

15. PERANCANGAN PENGENDALI FSMC

16. HASIL SIMULASI DENGAN TANPA GANGGUAN

17. HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN INTERNAL

18. HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN EKSTERNAL

19. KESIMPULAN DAN SARAN

20. SIMULASI MATLAB DAN FLASH

LATAR BELAKANGLATAR BELAKANG

INDONESIA POTENSI ENERGI

TERBATAS SO, WHAT???

ENERGI SURYAPANEL SURYA

PID, SMC, FLC FSMC

SISTEM PENGENDALI

ROBUST

T U G A S A K H I R

RUMUSAN DAN BATASAN MASALAHRUMUSAN DAN BATASAN MASALAH

� Bagaimana rancangan sistem kontrol posisi padapelacak matahari dengan menggunakan metodeSMC

� Bagaimana performansi sistem kontrol posisipada pelacak matahari dengan menggunakanmetode SMmetode SM

• Model fuzzy yang digunakan adalah model fuzzy mamdani• Diasumsikan sistem dari panel surya bersifat terkontrol

(controllable).• Diasumsikan bahwa model pergerakan matahari adalah konstan.• Posisi yang dimaksud dalam tugas akhir ini adalah posisi sudut.• Model dari sistem panel surya sudah diambil dari referensi.• Gangguan pada sistem adalah semua gangguan yang berhubungan

dengan berubahnya pergerakan panel surya

TUJUAN DAN MANFAATTUJUAN DAN MANFAAT

TUJUAN :� Merancang sistem kontrol posisi pada panel surya

dengan menggunakan metode FSMC.� Menganalisa performansi sistem kontrol posisi

pada panel surya dengan menggunakan metode pada panel surya dengan menggunakan metode FSMC.

MANFAAT :

Diperoleh rancangan sistem kontrol posisi pada panel suryadengan menggunakan metode FSMC yang robust terhadapsistem nonlinier serta memiliki banyak ketidakpastiansehingga dapat diterapkan pada sel surya dalammemaksimalkan penyerapan cahaya matahari.

SISTEM PENGENDALIANSISTEM PENGENDALIAN

SISTEM PENGENDALI

OPERATORNYA

MANUAL OTOMATIK

JARINGAN

LOOP TERBUKA

LOOP TERTUTUP

DESKRIPSI DAN SISTEM KERJA DESKRIPSI DAN SISTEM KERJA PANEL SURYAPANEL SURYA

Sensor

MatahariPengendali

Driver

Motor

+

+

Laju sinar matahari

Laju motor

perintaahLaju TrimGalat posisi

iθ

Pengurang

Kecepatan

+

Piringan Pengumpul

Beban

Usikan torsi Td

oθ

Panel surya yang dapat dikendalikan (Junaidi, 2009)

Diagram skematik sistem panel surya (Kuo, 1996)

EFEKTIVITAS PANEL SURYAEFEKTIVITAS PANEL SURYA

PANEL SURYA EFEKTIF = MAKSIMUM

POSISI SUDUT POSISI SUDUT

MATAHARI

MOTOR SERVO DC, AMPLIFIER, MOTOR SERVO DC, AMPLIFIER, TAKOMETER, DAN RODA GIGITAKOMETER, DAN RODA GIGI

( ) ( ) ( ) ( )tedt

tdiLtiRte b

a

aaaa ++=

( ) ( )tKte mbb ω=

( ) ( )tiKtT amm =

Motor Servo DC Amplifier

( ) ( ) ( )[ ] ( )tKeteteKte stoa -- =+=

Takometer

( ) ( )tKte mtt ω=( ) ( )tiKtT amm =

( ) ( ) ( )tBdt

tdJtT m

mm ω

ω+= Roda Gigi

mnθθ

10 =

SLIDING MODE CONTROL (SMC)SLIDING MODE CONTROL (SMC)

( )( )

)1(11

1, knk

nn

ek

nke

dt

dtxS −−

−

=

−

−=

+= ∑ λλ

Fungsi Switching

Sistem Dinamis

0k kdt =

∑

atau

Permukaan Sliding

Kondisi Sliding

Kondisi sliding

FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)

Harga kebenaran logika fuzzy diberikan dalamterminologi linguistik dengan menyertakan predikatkekaburan (fuzzines) pada proposisinya

suatu himpunan fuzzy (fuzzy set) A dalam semestapembicaraan (Universe of discourse) U dinyatakanpembicaraan (Universe of discourse) U dinyatakandengan fungsi keanggotaan (membership function)µA, yang harganya berada dalam interval [0,1].Harga kebenaran dalam logika fuzzy dinyatakanberdasarkan fungsi keanggotaan µA, dimana untukµA = 1 berarti memiliki keanggotaan penuh,sedangkan µA = 0 berarti tidak termasuk sebagaianggota dari himpunan bagian tersebut

A = { (u, µA (u) / u ∈ U) }

LANJUTAN FLCLANJUTAN FLC

STRUKTUR DASAR PE�GE�DALI FUZZY

• Rule-base, berisi sekumpulan aturan fuzzy dalam mengendalikan sistem.

• Inference mechanism, mengevaluasi aturan kontrol yang relevan dan

mengambil keputusan masukan yang akan digunakan untuk plant.

• Fuzzifikasi, mengubah masukan sehingga dapat digunakan pada aturan di rule-

base, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy.base, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy.

• Defuzzifikasi, mengubah kesimpulan yang diperoleh dari inference mechanism

menjadi masukan plant, dari nilai fuzzy menjadi nilai crisp.

FUZZY SLIDING MODE CONTROL FUZZY SLIDING MODE CONTROL (FSMC)(FSMC)

menunjukkan jarak antara titik

Interpretasi grafis dari Sp dan d (Palm, 1997)

menunjukkan jarak antara titik

keadaan dan permukaan sliding. d

menunjukkan jarak antara titik keadaan

dan garis normal dari permukaan

sliding yang melalui titik asal bidang

METODE PENELITIANMETODE PENELITIAN

1. Studi Literatur.

2. Pemodelan Sistem Posisi Panel Surya.

3. Perancangan Pengendali Sistem

Posisi Panel surya.Posisi Panel surya.

4. Simulasi Sistem Pengendali Pada

Matlab.

5. Analisa Hasil Simulasi.

6. Penyimpulan Hasil Simulasi dan

Pemberian Saran.

PEMODELAN MATEMATIKA PADA PEMODELAN MATEMATIKA PADA SISTEM POSISI PANEL SURYASISTEM POSISI PANEL SURYA

PERANCANGAN PENGENDALI PERANCANGAN PENGENDALI SMCSMC

1 2ˆ ˆ

ˆˆ ( )ˆ ˆ ˆ d

D Du d

C C C

λ λω ω ω

−= + + −& &

1 1 2 2ˆˆ ˆ

max max maxD D D D d d

KC C C C

ηω ω

− − −= + + +

&

1 2 1 1 2 2ˆˆ ˆ ˆ ˆ

max max max ( )ˆ ˆ ˆ d

D D D D D D d d Su Sat

C C C CC C C

λ λ ηω ω ω ω ω

− − − −= + + − + + +

Φ & & &

PERANCANGAN PENGENDALIPERANCANGAN PENGENDALIFLCFLC

) pada FLC

Fungsi keanggotaan dari selisih pergerakan kecepatan sudut pada FLCFungsi keanggotaan control input u pada FLC

Fungsi keanggotaan dari selisih pergerakan percepatan sudut pada FLC

PERANCANGAN PENGENDALIPERANCANGAN PENGENDALIFSMCFSMC

Fungsi Switching S

Permukaan Sliding

Fungsi keanggotaan d pada FSMC

Fungsi keanggotaan Sp pada FSMCFungsi keanggotaan control input u pada FSMC

HASIL SIMULASI DENGAN TANPA HASIL SIMULASI DENGAN TANPA GANGGUANGANGGUAN

2,

3,

4,

5,

6,

7,

8,x 10

-5Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

1,

2,

3,

4,

5,

6,

7,

8,

9,x 10

-4

Percepatan sudut (rad/detik2)

Perbandingan respon selisih percepatan sudut (omegadot) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,0,

1,

Waktu (detik)

FLC

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,-1,

0,

Waktu (detik)

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan tanpa gangguan

Perbandinga respon selisih Omegadot pada pergerakan panel surya dengan tanpa gangguan

HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN EKSTERNALEKSTERNAL

0,6

0,7

0,8

0,9

1,x 10

-3

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

0,8

1,

1,2

1,4x 10

-3

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

SINYAL IMPULS

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,0,

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Waktu (detik)

Kecepatan sudut (rad/detik)

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,

0,

0,2

0,4

0,6

Waktu (detik)

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal impuls kecil

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal impuls besar

0,02

0,025

0,03

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

0,04

0,05

0,06

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selish kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

FSMC

SMC

FLC

SINYAL SQUARE

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,0,

0,005

0,01

0,015

Waktu (detik)

Kecepatan sudut (rad/detik)

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,

0,

0,01

0,02

0,03

waktu (detik)

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal square kecil

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan sinyal square besar

HASIL SIMULASI DENGAN HASIL SIMULASI DENGAN GANGGUAN INTERNALGANGGUAN INTERNAL

2,

3,

4,

5,

6,

7,

8,x 10

-5

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

2,

3,

4,

5,

6,

7,

8,x 10

-5

Kecepatan sudut (rad/detik)

Perbandingan respon selisih kecepatan sudut (omega) pada

pergerakan panel surya

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,0,

1,

2,

Waktu (detik)

FSMC

SMC

FLC

0, 0,5 1, 1,5 2, 2,5 3,0,

1,

Waktu (detik)

FSMC

SMC

FLC

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan perubahan parameter minimum

Perbandinga respon selisih omega pada pergerakan panel surya dengan perubahan parameter maksimum

KESIMPULAN DAN SARANKESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada sistem pengendali FSMC pada plant sistem panel surya diperoleh kesimpulan bahwa :

1. Rancangan sistem pengendali FSMC pada sistem panel surya yang robust terhadap berbagai gangguan terdiri dari fungsi keanggotaan fuzzy, aturan fuzzy, dan susunan diagram blok dari pengendali pada sistem panel surya telah dikerjakan sebelumnya

2. Rancangan pengendali FSMC dimulai dengan pembentukan fungsi switching S, yaitu :

Performansi sistem pengendali FSMC pada sistem panel surya memilki beberapa kelebihan dibandingkan sistem pengendali SMC dan FLC, yaitu :

� Lebih robust terhadap berbagai gangguan eksternal yang bersifat kecil maupun besar.

� Lebih robust terhadap gangguan internal yang berupa ketidakpastian parameter.

� Lebih mudah dan sederhana dalam perancangannya.

� Waktu respon lebih cepat.

Namun, masih terdapat beberapa kekurangan yang dimilki sistem pengendali FSMC, yaitu :

1. Membutuhkan penalaan gain agar logika fuzzy dapat mencapai performansi yang baik serta dapat bekerja dengan baik.

2. Adanya overshoot pada pengujian gangguan yang bersifat ekstenal, tetapi overshoot yang ada masih dapat ditolerir.

Permukaan Sliding :

Lanjutan...Lanjutan...

Saran

� Dalam tugas akhir ini pengontrolan panel surya agarmengikuti arah gerak matahari adalah melaluikecepatan sudut dari motor servo DC, oleh karenaitu akan lebih baik lagi apabila pengontrolan dilakukandengan melihat sudut dari matahari dikaji lebih lanjutitu akan lebih baik lagi apabila pengontrolan dilakukandengan melihat sudut dari matahari dikaji lebih lanjutpada penelitian selanjutnya agar memperoleh hasilyang maksimal.

� Setelah pengujian sistem pengendali FSMC padasistem panel surya diperoleh hasil yang baik, makasebaiknya sistem pengendali FSMC diuji lebih lanjutpada sistem-sistem lainnya.

SIMULASI MATLAB DAN FLASHSIMULASI MATLAB DAN FLASH

DAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKA

� Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta: PT PRADNYA PARAMITA

� Junaidi, M.A. 2009. Perancangan dan Simulasi Sistem Kontrol Posisi Pada Panel Surya dengan Menggunakan Metode Sliding Mode Control (SMC). Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember

� Kuo, C. B. 1998. Teknik Kontrol Automatik Jilid 1. Jakarta: Prenhallindo

� Leksono, E. dan Hadi, S. 2000. “Perancangan Sistem Sliding Mode Control dengan Penala Logika Fuzzy untuk Manipulator Robot”. Proceeding Seminar of Intelligent Technology and Its Applications. SITIA’2000.

� Messner, W. dan Tilbury, D. 1998. Control Tutorials for Matlab and Simulink. <URL: http: //www. engin. umich. edu/ class/ ctms/ simulink/ examples/ pend/ pendsim. htm

� Mintorogo, D.S. 2000. Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cells) Pada Perumahan dan Bangunan Komersial. Surabaya: Universitas Kristen Petra.Surabaya: Universitas Kristen Petra.

� Musafa, A. 2003. Perancangan dan Simulasi Sistem Kontrol Posisi Pelacak Matahari Dengan Pengendali PID. Fakultas Teknik Universitas Budi Luhur.

� Ogata, K. 1996. Teknik Kontrol Automatik Edisi Kedua Jilid 1. Jakarta: Erlangga

� Palm, R., Driankov, D., dan Hellendoorn, H. 1997. Model Based Fuzzy Control: Fuzzy Gain Schedulers and Sliding Mode Fuzzy Controllers. Berlin: Springer-Verlag.

� Passino, K.M. dan Yurkovich, S. 1998. Fuzzy Control. California: Addison Wesley Longman, Inc.

� Perruquetti, W. dan Barbot, J.P. 2002. Sliding Mode Control in Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc.

� Rizan, R.I. 2008. Analisis dan Perancangan Sistem Pengendali Pada Inverted Pendulum Menggunakan Metode Fuzzy Sliding Mode Control. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

� Setiadi, I. 2009. Optimalisasi Arah Solar Cell Terhadap Intensitas Cahaya Matahari Dalam Dua Sumbu Berbasis Mikrokontroller. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

� Tien, N.T. 2002. Sliding Control. Applied Nonlinear Control. <URL: https://www2.hcmut.edu.vn/~nttien/Lectures/Applied%20nonlinear%20control/ C.7%20Sliding%20Control.pdf>

� Zhang, H. dan Liu, D. 2006. Fuzzy Modeling and Fuzzy Control. Boston: Birkhäuser.

� Zhu, F.Q.Q.M., Winfield, A., dan Melhuish, C. 2003. “Fuzzy Sliding Mode Control for Discrete Nonlinear Sistems”. Transactions of China Automation Society, Vol. 22, No. 2 (Sum No. 86).

�

SEKIAN ...SEKIAN ...TERIMA KASIHTERIMA KASIHTERIMA KASIHTERIMA KASIH