Tugas Pid Motor Dc

8/3/2019 Tugas Pid Motor Dc

1/10

TUGAS MATRIKULASI TEKNIK KENDALI

SIMULASI PENGENDALIAN PID

UNTUK PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC

Di Susun Oleh

ITMI HIDAYAT KURNIAWAN

NIM 11/322043/PTK/7422

PROGRAM PASCA SARJANA

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2011


2/10

A. PEMODELAN MATEMATIS DARI MOTOR DC

Gambar 1. Skema Motor DC

Pada kasus kontrol ini yang digunakan adalah motor DC dengan parameter-parameter

fisik motor sebagai berikut :

Moment inertia motor (J) =0.01 kg m2/s2

Damping ratio sistem mekanis (b) =0.1 Nms Konstanta electromotive force (k=kt=ke)=0.01 Nm/A Resistansi motor (R) = 1 Induktansi motor (L) = 0.5 H

Torsi motor berhubungan dengan arus armature dengan faktor konstanta armature

(kt) dan emf balik (e) berhubungan dengan kecepatan rotasi () dengan factor konstanta

motor (ke).

Berdasarkan Gambar 1 diatas, dengan mengkombinasikan hukum Newton dan

Kirchhoff dimana kt=ke= k maka dapat ditulis persamaan :

Hubungan antara kecepatan rotasi dan posisi rotasi adalah :

Operasi transformasi Laplace pada persamaan di atas akan menghasilkan :

( )() ()

( )() () ()

Sehingga fungsi transfer dari pengendalian kecepatan motor dc :


3/10

()

()

()()=

()()

()

()

B. RESPON LANGKAH LOOP TERBUKADiketahui FT dari motor DC adalah sebagai berikut:

Gb. Diagram blok kendali motor DC

Sehingga apabila disimulasikan di simulink,respons langkahnya sebagai berikut:

Penguatan DC dari transfer fungsiplant pada motor DC adalah 0,01/0,1001, maka

0,09 adalah nilai akhir dari keluaran pada masukan sebuah langkah.

Hal ini membuat kesalahan keadaan tudak sebesar 0,91 yang sebenarnya cukup besar,

selain itu parameter waktu naik sekitar 2 detik dan waktu delay sekitar 2,8 detik.

Nilai akhir keluaran=

0.01/0,1001=0,09


4/10

Sehingga untuk mempercepat responnya dapat digunakan kontroller untuk

mengendalikan Plant.

Sedangkan analisa respons sistem menggunakan plotting matlab :

Unjuk Kinerja sistem:

Rise Time = 1,14 s

Seetling time=2,07 s

Final value (Steady State) = 0,0999 s


5/10

0.01

0.005s +0.06s+0.10012

Transfer Fcn

StepScope

1

Proportional

C. Kendali proporsional pada pengaturan kecepatan motor DC

Gb. Diagram blok kendali proporsional pada motor DC

Fungsi transfer dari sistem diatas dengan proportional kontroller adalah :

()

()

( )

Dengan mengubah-ubah nilai Kp (Kontroller proportional)-nya, jika nilai Kp=10 maka

dapat diketahui :


Rise Time = 0,491 s


Peak Amplitudo = 0,5 ; time : 1,57 s

Final value (Steady State) = 0,5 s


6/10

Dengan mengubah-ubah nilai Kp (Kontroller proportional)-nya, jika nilai Kp=100 maka

dapat diketahui :


Rise Time = 0,0994 s


Peak Amplitudo = 0,5 ; time : 0,23 sFinal value (Steady State) = 0,909 s

Nilai akhir keluaran= 0,909 s


7/10

0.01

0.005s +0.06s+0.10012

Transfer Fcn

Step

Scope

10

Kp

30

Ki

1

s

Integrator Add

D. Kendali proporsional-Integral pada pengaturan kecepatan motor DC

Gb. Diagram blok kendali proporsional-integral pada motor DC


()

()

() ()

( )

Dengan mengubah-ubah nilai Kp (Kontroller proportional)-nya, jika nilai Kp=10 dan

Ki=30 , maka dapat diketahui :

Dengan mengubah-ubah nilai Kp (Kontroller proportional)-nya, jika nilai Kp=100 dan

Ki=30 , maka dapat diketahui :

Nilai akhir keluaran= 3,5

Nilai akhir keluaran= 2,2 s


8/10

0.01

0.005s +0.06s+0.10012

Transfer Fcn

Step

Scope

500

Kp

30

Ki1

100

Ki

1

s

Integrator

du/dt

Derivative

Add

E. Kendali proporsional-Integral-Derivatif pada pengaturan kecepatan motor DC

Gb.Diagram blok kendali proporsional-integral-derivative pada motor DC


()()

() () ()

() ( )

Dengan mengubah-ubah nilai Kp (Kontroller proportional)-nya, jika nilai Kp=500,

Ki=100 dan Kd=30 , maka dapat diketahui respon sistemnya adalah sebagai berikut :

Berdasarkan grafik respon kerja sistem di atas, diperlihatkan bahwa sistem dengan

waktu naik (rise time) yang cepat, tanpa overshoot dan tanpa kesalahan keadaan tunak.


9/10

F. KESIMPULANBerdasarkan simulasi pengendalian kecepatan motor DC yang telah dilakukan

dengan menggunakan simulink, dapat disimpulkan bahwa penerapan jenis-jenis kontroller

Proporsional (Kp), Integral (Ki) maupun Derivatif (Kd) memiliki karakteristik unjuk kerja yang

berbeda-beda.

Karakteristik unjuk kerja dari jenis kontroller di perlihatkan dalam tabel berikut ini:

Respon Loop

Tertutup

Waktu Naik Overshoot Waktu turun Kesalahan

keadaan tunak

Kp Menurun Meningkat Perubahan Kecil Menurun

Ki Menurun Meningkat Meningkat Hilang

Kd Perubahan kecil Menurun Menurun Perubahan Kecil

Sehingga secara umum, Proporsional kontroller (Kp) akan memberikan efek

mengurangi waktu naik, tetapi tidak menghapus kesalahan tunak. Integral kontroller (Ki)

akan memberikan efek menghapus kesalahan keadaan tunak, tetapi berakibat

memburuknya respons transient. Sedangkan derivatif kontroller (Kd) akan memberikan efek

meningkatnya stabilitas sistem, mengurangi overshoot dan menaikkan respons transient.

Selain itu bahwa korelasi dari tabel di atas tidak sepenuhnya akurat, karena Kp, Ki

dan Kd adalah saling bebas. Sehingga pada kenyataannya, mengubah satu variabel dapat

mengubah dua yang lainnya. Sehingga diperlukan proses pengimbangan agar kontroller

dapat mengendalikan sistem sesuai dengan yang di inginkan.


10/10

DAFTAR PUSTAKA

Hartanto, Thomas Wahyu, Analisis dan Desain Sistem Kontrol dengan MATLAB,

Penerbit Andi, 2003

Ogata,K. , Teknik Kontrol Automatik, Jilid 1 dan 2, erlangga, 1997

Internet:

http://www.cse.uiuc.edu

http://www.mathworks.com
http://www.cse.uiuc.edu/http://www.mathworks.com/http://www.mathworks.com/http://www.mathworks.com/http://www.cse.uiuc.edu/

Tugas Pid Motor Dc

Documents

Transcript of Tugas Pid Motor Dc