SISTEM KONTROL STABILISASI PADA SUSPENSI AKTIF …eprints.umm.ac.id/40885/1/PENDAHULUAN.pdf ·...

SISTEM KONTROL STABILISASI PADA SUSPENSI AKTIF

MODEL 1/4 MOBIL MENGGUNAKAN SLIDING MODE

CONTROLLER DENGAN SLIDING SURFACE PID BERBASIS

BAT ALGORITHM

SKRIPSI

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh :

SYAHRUL ONGKY ARGA PUTRA

201410130311070

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

xiv

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala.

Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

tugas akhir yang berjudul :

“SISTEM KONTROL STABILISASI PADA SUSPENSI AKTIF

MODEL 1/4 MOBIL MENGGUNAKAN SLIDING MODE CONTROLLER

DENGAN SLIDING SURFACE PID BERBASIS BAT ALGORITHM”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi

perancangan dan analisa tentang sistem kontrol sistem eksitasi generator sinkron.

Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis

berharap agar proyek akhir ini dapat menambah kepustakaan dan dapat

memberikan manfaat bagi semuanya.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih

banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran

yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan

ke depan.

Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa

mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon

maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja.

Malang, Juli 2018

Penulis

viii

DAFTAR ISI

COVER .................................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iv

ABSTRAK ...............................................................................................................v

ABSTRACT ............................................................................................................. vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................... vii

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

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

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

KATA PENGANTAR ......................................................................................... xiv

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

PENDAHULUAN ...................................................................................................1

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

1.2 Rumusan Masalah................................................................................................. 3

1.3 Tujuan .................................................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ................................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................................ 4

1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................................... 4

BAB II ......................................................................................................................5

TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................5

2.1 Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil ........................................................................ 5

2.1.1 Jenis-Jenis Pemodelan Suspensi Mobil ..................................................... 5

2.1.2 Tipe-Tipe Suspensi pada Mobil ................................................................ 6

2.1.3 Prinsip Kerja Suspensi Aktif ..................................................................... 8

2.1.4 Analisa Performansi Suspensi Aktif.......................................................... 9

2.1.5 Model Matematis Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil .................................. 9

2.2 Sliding Mode Controller dengan sliding surface PID ................................... 11

2.2.1 Proportional, Integral, dan Derivative (PID) ............................................. 11

2.2.2 Sliding Mode Conroller (SMC) ............................................................... 14

ix

2.2.2.1 Sliding Surface ..................................................................................... 15

2.2.2.2 Sinyal Equivalen ................................................................................... 15

2.2.2.3 Sinyal Switching ................................................................................... 15

2.3 Bat Algorithm...................................................................................................... 16

2.3.1 Pengertian Bat Algorithm ........................................................................ 16

2.3.2 Perilaku Kelelawar .................................................................................. 16

2.3.3 Konsep Algoritma Kelelawar .................................................................. 16

2.3.4 Pseudocode Bat Algorithm ...................................................................... 19

2.3.5 Fitness Function ...................................................................................... 19

2.4 Penelitian Terkait Sistem Kontrol Stabilisasi pada Suspensi Aktif Model ¼

Mobil Menggunakan SMC dengan Sliding Surface PID .............................. 20

BAB III ..................................................................................................................22

METODOLOGI PENELITIAN .............................................................................22

3.1 Skema Perancangan Sistem ............................................................................... 22

3.1.1 Parameter Suspensi Aktif Model ¼ Mobil .............................................. 23

3.1.2 Pemodelan State Space Suspensi Aktif Model ¼ Mobil ......................... 23

3.1.3 Pemodelan Gangguan Sistem .................................................................. 26

3.1.3.1 Gangguan Jalan / Profil Jalan ............................................................... 26

3.1.3.2 Perubahan Beban .................................................................................. 27

3.2 Perancangan SMC dengan Sliding Surface PID ............................................. 28

3.2.1 Sliding Surface PID ................................................................................. 28

3.2.2 Sinyal Equivalen ...................................................................................... 29

3.2.3 Sinyal Switching ...................................................................................... 30

3.3 Mekanisme Tuning PID dengan Optimasi Bat Algorithm ............................ 33

3.4 Aturan Pengujian Sistem ................................................................................... 34

BAB IV ..................................................................................................................36

HASIL DAN ANALISA ........................................................................................36

4.1 Pengaruh Beban pada Suspensi Aktif Model ¼ Mobil Tanpa Kontroler .... 36

4.2 Pengaruh Beban pada Suspensi Aktif Model ¼ Mobil dengan Kontroler

Proportional, Integral, dan Derivative (PID) ................................................ 40


Sliding Mode Controller dengan Sliding Surface PID (SMC-PID) ............ 43

x


Sliding Mode Controller dengan Sliding Surface PID berbasis Bat

Algorithm (SMC-PID-BAT) ............................................................................. 46

4.5 Analisa Perbandingan Respont Transient Sistem Suspensi Tanpa

Kontroler, dengan Kontroler PID, SMC-PID, dan SMC-PID-BA dengan

Beban yang Sama ............................................................................................... 50

BAB V....................................................................................................................54

KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................54

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 54

5.2 Saran ..................................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................xv

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Model Mobil Utuh ................................................................................ 5

Gambar 2.2 Model 1/2 Mobil .................................................................................. 6

Gambar 2.2 Model 1/2 Mobil .................................................................................. 6

Gambar 2.4 Suspensi Pasif ....................................................................................... 7

Gambar 2.5 Suspensi Semi Aktif ............................................................................. 7

Gambar 2.6 Suspensi Aktif ...................................................................................... 8

Gambar 2.7 Sistem Kontrol Suspensi Aktif pada Mobil ....................................... l8

Gambar 2.8 Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil ........................................................ 10

Gambar 2.9 Blok Diagram Kontroler PID ............................................................. 12

Gambar 2.10 Respon Sistem Step Untuk Sistem Orde Dua .................................. 13

Gambar 2.11 Diagram Trajektori Fasa Sliding Mode Controller .......................... 14

Gambar 2.12 Flowchart Bat Algorithm ................................................................. 17

Gambar 2.13 Perbandingan Respon Transient Sistem Suspensi Tanpa Kontroler,

Dengan Kontroler PID dan Kontroler SMC ..................................... 20

Gambar 2.14 Perbandingan Respon Transient Sistem Suspensi Tanpa Kontroler,

Dengan Kontroler LQR dan Kontroler SMC-PID ............................ 21

Gambar 3.1 Skema Perancangan Sistem ................................................................ 22

Gambar 3.2 Blok Simulink Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil................................. 25

Gambar 3.3 Blok Simulink Profil Jalan .................................................................. 26

Gambar 3.4 Profil Jalan Tipe Single Bump ............................................................ 26

Gambar 3.5 Profil Jalan Tipe Multi Bump............................................................. 27

Gambar 3.6 Blok Simulink Sliding Surface PID (s) ............................................... 29

Gambar 3.7 Blok Simulink Sinyal Equivalen ......................................................... 30

Gambar 3.8 Blok Simulink Sinyal Switching ......................................................... 31

Gambar 3.9 Blok Simulink Sliding Mode Controler dengan Sliding Surface PID 32

Gambar 3.10 Rangkaian Simulasi Kontrol Stabilisasi pada Suspensi Aktif Model

¼ Mobil ............................................................................................. 35

xii

Gambar 4.1 Body Acceleration pada Suspensi Aktif Tanpa Kontroler ................. 36

Gambar 4.2 Suspension Travel pada Suspensi Aktf Tanpa Kontroler ................... 37

Gambar 4.3 Wheel Deflection pada Suspensi Aktif Tanpa Kontroler ................... 39

Gambar 4.4 Body Acceleration pada Suspensi Aktif dengan Kontroler PID ........ 40

Gambar 4.5 Suspension Travel pada Suspensi Aktif dengan Kontroler PID ......... 41

Gambar 4.6 Wheel Deflection pada Suspensi Aktif dengan Kontroler PID .......... 41

Gambar 4.7 Sinyal Kontroler PID .......................................................................... 42

Gambar 4.8 Body Acceleration pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-PID

.......................................................................................................... 43

Gambar 4.9 Suspension Travel pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-PID

.......................................................................................................... 44

Gambar 4.10 Wheel Deflection pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-PID

.......................................................................................................... 45

Gambar 4.11 Sinyal Kontroler SMC-PID .............................................................. 45

Gambar 4.12 Grafik Konvergensi Bat Algorithm .................................................. 47

Gambar 4.13 Body Acceleration pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-

PID-BAT ........................................................................................... 48

Gambar 4.14 Suspension Travel pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-PID-

BAT .................................................................................................. 48

Gambar 4.15 Wheel Deflection pada Suspensi Aktif dengan Kontroler SMC-PID-

BAT .................................................................................................. 49

Gambar 4.16 Sinyal Kontroler SMC-PID-BAT .................................................... 49

Gambar 4.17 Body Acceleration pada Suspensi Aktif dengan Beragam Kontroler

.......................................................................................................... 51

Gambar 4.18 Suspension Travel pada Suspensi Aktif dengan Beragam Kontroler

.......................................................................................................... 51

Gambar 4.19 Wheel Deflection pada Suspensi Aktif dengan Beragam Kontroler 52

Gambar 4.19 Sinyal Kontroler PID, SMC-PID, SMC-PID-BAT .......................... 52

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Respon Kontroler PID Terhadap Perubahan Konstanta ........................ 13

Tabel 3.1 Parameter Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil .......................................... 23

Tabel 3.2 Parameter Variasi Beban Suspensi Aktif Model 1/4 Mobil ................... 28

Tabel 3.3 Parameter Kontroler SMC dengan Sliding Surface PID ........................ 33

Tabel 4.1 Nilai Overshoot Respon Transient pada Suspensi Aktif Tanpa Kontroler

dan Beban yang Bervariasi .................................................................... 39

Tabel 4.2 Nilai Overshoot Respon Transient pada Suspensi Aktif dengan

Kontroler PID dan Beban yang Bervariasi ............................................ 42


Kontroler SMC-PID dan Beban yang Bervariasi .................................. 46

Tabel 4.4 Parameter Kontroler SMC dengan Sliding Surface PID Berbasis Bat

Algorithm .............................................................................................. 47


Kontroler SMC-PID-BAT dengan Beban yang Bervariasi ................... 50

Tabel 4.6 Perbandingan Nilai Overshoot Respon Transient pada Suspensi Aktif

dengan Beragam Kontroler pada Beban 290 kg .................................... 53

xv

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Rohmad. 2015. Desain Dan Analisis Kendali Sistem Suspensi Menggunakan

PID Dan Logika Fuzzy Dengan Simulink Matlab. Fakultas Matematika Dan

Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.

[2]. Yerri dan Totok. 2006. Perancangan Sistem Suspensi Aktif pada Kendaraan

Roda Empat Menggunakan Pengendali Jenis Robust Proporsional, Integral

dan Derivatif. Jurnal Teknik Mesin Universitas Kristen Petra.

[3]. Yahaya, dkk. 2002. Proportional-Integral Sliding Mode Control Of A

Quarter Car Active Suspension. IEEE TENCON02.

[4]. Ahmed, dkk. 2015. PID Controller Of Active Suspension System For A

Quarter Car Model. International Journal of Advances in Engineering &

Technology 2015.

[5]. Vedat Karaman dan Korhan Kayisli. 2017. Sliding Mode Control of Vehicle

Suspension System Under Different Road Conditions. International Journal

Of Engineering Science And Application 2017.

[6]. Yahaya, dkk. 2004. A class of proportional-integral sliding mode control with

application to active suspension system. Faculty of Electrical Engineering,

University Technology of Malaysia, Skudai, 81310 UTM Johor, Malaysia.

[7]. Guillermo J. Costa. 2011 Tuning a PID Controller.

[8]. Sambariya, dkk. 2016. Design of Optimal Input–Output Scaling Factors

Based Fuzzy PSS Using Bat Algorithm. Indian Institute of Technology

Roorkee, Roorkee, Uttaranchal, India.

[9]. Rosheila Binti Darus. 2008. Modeling And Control Of Active Suspension For

A Full Car Model. Faculty of Electrical of Engineering, University Teknologi

Malaysia.

[10]. Steven. 2016. Modeling and Control of Active Suspension System Using

Linear Quadratic Regulator and PI Sliding Mode control.

[11]. Ujjwal Arora, dkk. 2016. PID Parameter Tuning Using Modified BAT

Algorithm. Journal of Automation and Control Engineering Vol. 4, No. 5,

October 2016.

xvi

[12]. Mulyadi, dkk. 2016. Pemodelan dan Pengaturan Adaptif untuk Sistem

Hidrolik Tak Linier. Kinetik 2016.

[13]. Yahaya M. Sam and Johari H.S. Osman. 2004. Robust Controller for Active

Suspension with Hydraulic Dynamics.

[14]. Meisam Ghafouri dan Saeed Daneshmand. 2017. Design And Evaluation Of

An Optimal Fuzzy Pid Controller For An Active Vehicle Suspension System.

Transactions Of Famena Xli-2 (2017).

[15]. Fridam Amruloh Baqarizky dan I Nyoman Sutantra. 2017. Desain dan

Analisa Sistem Suspensi Mobil Multiguna Pedesaan Menggunakan Peredam

Magnetorheological Dengan Standar Kenyamanan ISO 2631. Jurnal Teknik

ITS Vol. 6, No. 2, (2017).

[16]. Yahaya Md. Sam and Khisbullah Hudha. 2014. PI/PISMC Control of

Hydraulically Actuated Active Suspension System. Faculty of Electrical

Engineering Malaysia University of Technology.

[17]. Jung-Shan Lin and Ioannis Kanellakopoulos. 1997. Nonlinear Design of

Active Suspensions. IEEE 1997.

[18]. Jianli Jing,Yanchun Wang and Yinghui Huang. 2016. The Fuzzy-PID Control

of Brushless DC Motor. IEEE 2016.

[19]. Shipeng FANG, Changhua HU, Xiaoxiang HU and Hongzeng LI. 2015.

Adaptive Robust Control of Brushless DC (BLDC) Motor Based on Sliding

Mode Control (SMC) with Unidirectional Auxiliary Surfaces. IEEE 2015.

[20]. Dusan Fister dan Riko Safaric. 2016. Parameter Tuning of PI-controller with

Bat Algorithm. Jurnal Informatika 2015.

[21]. Suharto, dkk. 2015. Penalaan Power System Stabilizer (PSS) untuk

Perbaikan Stabilitas Dinamik pada Sistem Tenaga Listrik Menggunakan Bat

Algorithm (BA). Jurnal Teknik ITS 2015.

SISTEM KONTROL STABILISASI PADA SUSPENSI AKTIF …eprints.umm.ac.id/40885/1/PENDAHULUAN.pdf ·...

Documents

Transcript of SISTEM KONTROL STABILISASI PADA SUSPENSI AKTIF …eprints.umm.ac.id/40885/1/PENDAHULUAN.pdf ·...