BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS - repository.uksw.edu...Gambar 4.6. Pengujian tegangan keluaran murni...

46

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian dan analisis alat peraga sistem

kendali pendulum terbalik yang meliputi pengujian dimensi mekanik, pengujian

dimensi dan massa batang pendulum, pengujian dan analisis sensor rotary encoder dan

photo interrupter, pengujian driver motor, pengujian sistem kendali PID, serta

pengujian alat peraga secara keseluruhan.

4.1. Pengujian Dimensi Mekanik

Pada bagian ini pengujian mekanik dilakukan dengan menggunakan sebuah

meteran standar yang tersedia di pasaran. Pengujian dilakukan untuk mengetahui

dimensi dari alat peraga yang telah direalisasikan yang meliputi panjang, lebar dan

tinggi alat peraga.

Gambar 4.1. Pengujian panjang mekanik.

Gambar 4.2. Pengujian tinggi mekanik.

47

Dari hasil pengukuran didapatkan bahwa ukuran dimensi alat peraga adalah

panjang 202 cm, dengan tinggi 35 cm. Sedangkan untuk panjang jalur lintasan rel

setelah dibatasi oleh sensor photo interrupter adalah cm. Pada realisasi mekanik ini

panjang mekanik di ubah karena pertimbangan untuk menambah lamanya waktu

pendulum terbalik dalam kondisi stabil. Sedangkan tinggi pendulum berubah, agar

dapat mengurangi getaran yang dihasilkan saat sistem sedang bekerja untuk

menyeimbangkan pendulum.

4.2. Pengujian Dimensi dan Massa Batang Pendulum

Pada bagian ini pengujian terhadap batang pendulum dilakukan dengan mengukur

panjang dan juga massa dari batang pendulum. Pengujian panjang pendulum

menggunakan sebuah meteran standar yang tersedia di pasaran, sedangkan pengukuran

massa pendulum menggunakan timbangan digital Electronic Kitchen Scale Model

EK3550, division 1 gr, dan massa maksimal 5000 gr.

Gambar 4.3. Pengujian panjang batang pendulum.

Gambar 4.4. Pengujian massa batang pendulum.

Dari hasil pengujian didapatkan panjang dan massa batang pendulum adalah

sepanjang 53,5 cm dengan massa 366 gr. Perubahan massa pendulum dikarenakan

motor dan mekanik yang digunakan tidak kuat untuk mengangkat pendulum terbalik,

sehingga massa pendulum harus dikurangi.

48

4.3. Pengujian Sensor

Pada bagian ini sensor yang akan diuji dan dianalisis adalah sensor absolute

rotary encoder sebagai sensor sudut dan sensor photo interrupter sebagai pembatas

pergerakan bidang penyangga pendulum.

4.3.1. Pengujian Sensor Absolute Rotary Encoder

Pengujian absolute rotary encoder yang dilakukan meliputi pengujian tegangan

keluaran rotary, kode biner yang dihasilkan rotary, konversi kode biner menjadi

desimal dan sudut, dan perbandingan pengukuran sudut terhadap sudut acuan

pengukuran menggunakan busur derajat.

4.3.1.1. Pengujian Tegangan Keluaran Absolute Rotary Encoder

Pengujian tegangan dilakukan untuk mengetahui seberapa besar tegangan

keluaran yang dihasilkan oleh rotary encoder. Pada subbab 2.4.1 dan 3.2.2.2.1 telah

dikatakan bahwa sensor ini digunakan untuk mengetahui besar sudut yang dihasilkan

pendulum terhadap posisi setimbang tegak lurus keatas dengan keluaran berupa kode

biner yang nilainya hanya ada dua, yaitu high (Vcc) dan low (ground). Oleh sebab itu,

untuk membuktikan nilai keluaran rotary encoder hanya bernilai Vcc dan ground, maka

perlu dilakukan pengujian terhadap tegangan keluaran rotary encoder.Pengujian ini

dilakukan dengan menggunakan multimeter digital FLUKE 115.

Gambar 4.5. Pengujian tegangan masukan rotary encoder.

49

Gambar 4.6. Pengujian tegangan keluaran murni rotary encoder.

Terlihat dari hasil pengukuran didapatkan dengan tegangan masukan 12,03 VDC,

tegangan keluaran yang dihasilkan rotary encoder sebesar 0,599 VDC saat kondisi low

dan 0,932 VDC saat kondisi high. Pada datasheet absolute rotary encoder EP50S8-360-

1F-N-24, terlihat sensor ini membutuhkan sebuah pengendali untuk mengendalikan

keluarannya. Dikarenakan sensor ini bertipe N, yang pada acuan datasheet sistem

kontrol keluarannya adalah tipe NPN, maka sensor ini membutuhkan tambahan

komponen sebuah resistor yang dihubungkan antara keluaran dan Vcc (tegangan

masukan rotary).

Gambar 4.7. Pengujian tegangan keluaran rotary encoder setelah diberi resistor.

50

Terlihat setelah diberikan sebuah tambahan resistor, keluaran dari sensor ini

menjadi sebesar 9,08 VDC saat kondisi high dan 0,766 VDC saat kondisi low.

Tegangan keluaran ini nantinya akan masuk kedalam pegendali utama, dan akan di olah

menjadi sebuah besaran sudut. Oleh karena tegangan yang boleh masuk kedalam pin

pengendali utama hanya sebesar 5 VDC untuk kondisi high, maka sistem kontrol

keluaran sensor rotary encoder perlu tambahan sebuah pembagi tegangan.

Gambar 4.8. Pengujian akhir pengendali keluaran rotary encoder.

Setelah diberikan sebuah pembagi tegangan, keluaran yang dihasilkan oleh sensor

menjadi sebesar 4,778 VDC untuk kondisi high dan 0.029VDC untuk kondisi low.

Dengan hasil tersebut, maka keluaran dari sensor absolute rotary encoder sudah aman

dan dapat dimasukkan kedalam pin arduino.

4.3.1.2. Pengujian Kode Biner KeluaranAbsolute Rotary Encoder

Pengujian kode biner dilakukan untuk mengetahui nilai variasi kode biner yang di

hasilkan oleh sensor rotary encoder. Pengujian dilakukan dengan menggunakan 10

buah LED yang menandakan 10 bit keluaran dari sensorrotary encoderyang digunakan.

Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.1.

51

Tabel 4.1. Hasil pengujian kode biner keluaran rotary encoder.

Output Biner Bit Ke- Desimal

Desimal

(BCD) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 166 106

0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 182 116

0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 198 126

0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 214 136

0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 230 146

0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 246 156

0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 358 166

0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 374 176

0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 390 186

0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 406 196

0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 422 206

0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 438 216

0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 454 226

0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 470 236

0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 486 246

0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 502 256

1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 614 266

1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 630 276

1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 646 286

1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 662 296

1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 678 306

1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 694 316

1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 710 326

1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 726 336

1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 742 346

1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 758 356

1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 870 366

1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 886 376

1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 902 386

1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 918 396

1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 934 406

1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 950 416

1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 966 426

1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 982 436

1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 998 446

1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1014 456

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1023 465

52

Dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan 360 macam variasi biner,

sedangkan pada tabel 4.1 hanya menampilkan hasil pengukuran sebanyak 36 macam

variasi biner yang dimulai dari 00101001102 sampai 11111111112. Pada tabel 4.1 hasil

percobaan yang ditunjukkan hanya 36 jenis variasi biner dengan kenaikan 10 bit.

Terlihat hasil pada tabel 4.1 kode biner yang dihasilkan tidak dimulai dengan kode biner

10 bit seperti pada umumnya, yaitu 00000000002, melainkan dimulai dengan

00101001102. Hal ini dikarenakan tipe sensor rotary encoder yang digunakan adalah

tipe absolute, yang pada dasar teori subbab 2.4.1.1 telah dijelaskan bahwa kode biner

yang dihasilkan oleh rotary encoder tipe absolute sangat unik karena bergantung pada

susunan segmen pada piringan optik yang ada pada sensor tersebut.

Pengkodean biner pada sensor ini sendiri adalah BCD code, dimana BCD code

merupakan sistem pengkodean biner bilangan desimal yang sistem konversinya bukan

secara keseluruhan, melainkan konversi satu per satu. Cara konversi kode biner menjadi

desimal pada BCD code dilakukan dengan membagi 10 bit keluaran rotary encoder

menjadi 3 bagian, dimana setiap bagiannya terdiri dari 4 bit dimulai dari bit paling kecil

hingga bit paling besar secara berurutan. Dikarenakan pada sensor ini keluaran yang

dihasilkan hanya 10 bit, maka diberikan 2 bit tambahan yang nilainya tidak

mempengaruhi nilai 10 bit keluaran sebenarnya dari sensor rotary encoder yaitu 002

untuk bit 11 dan 12. Seperti terlihat pada tabel 3.2, 4 bit pertama (bit 0, 1, 2, 3)

merupakan nilai satuan desimal, kemudian 4 bit selanjutnya (bit 4, 5, 6, 7) merupakan

nilai puluhan desimal, dan 4 bit terakhir (bit 8, 9, 10, 11) merupakan nilai ratusan

desimal. Berikut ini adalah contoh konversi BCD code yang dihasilkan oleh sensor

rotary encoder menjadi desimal berdasarkan tabel 3.2.

BCD : 1111111111 0011-1111-1111 BCD : 0010100110 0000-1010-0110

1111 (8+4+2+1) x 1 = 15 0110(0+4+2+0) x 1 = 6

1111 (8+4+2+1) x 10 = 150 1010(8+0+2+0) x 10 = 100

0011 (0+0+2+1) x 100 = 300 0000(0+0+0+0) x 100 = 0

Desimal : 15+150+300 = 465 Desimal : 6+100 = 106

Dapat dilihat pada hasil perhitungan tersebut nilai maksimum dan minimum

desimal adalah 465 dan 106. Karena hasil perhitungan menunjukkan nilai desimal

tersebut ada 360 nilai, maka nilai desimal tersebut dapat di konversi kembali menjadi

53

sudut dari 0°-359°. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa sensor ini dapat

menghasilkan perubahan sudut sebesar 1° untuk setiap satu perubahan 1 bit kode biner.

Untuk mengkonversi nilai desimal yang didapatkan menjadi besaran sudut, maka

yang perlu diperhatikan adalah rentang nilai sudut yang diinginkan. Pada tugas akhir ini

rentang nilai yang dipilih ada -179° sampai 180° dengan nilai tengah adalah 0°. Nilai

tengah ini merupakan nilai setpoint yang ingin dicapai oleh batang pendulum sehingga

batang pendulum tegak lurus keatas. Berikut ini potongan coding program untuk

mendapatkan nilai sudut.

Desimal = (a + b + c + d + e + f + g + h + i + j);

Sudut=(DesTemp-Desimal);

if(Sudut>180)

{

SudutTemp = Sudut-180;

SudutTemp = SudutDelta-SudutTemp;

Sudut = SudutTerkecil-SudutTemp;

}

Variable a sampai j pada potongan program diatas merupakan nilai desimal yang

dihasilkan oleh keluaran sensor untuk masing-masing bit, dimulai dari variable a untuk

bit0 sampai variable j untuk bit9. Kemudian variable Desimal adalah jumlah desimal

keseluruhan bit dari sensor. Setelah itu, cari nilai desimal dari sudut 0° untuk

menentukan rentang nilai sudut dari -179° sampai 180°(hal ini dilakukan dengan cara

manual). Kemudian dilakukan pengecekan secara manual kembali untuk melihat apakah

rentang nilai sudut sudah benar. Cara yang dilakukan adalah dengan melihat nilai sudut

apakah ada sudut yang melebihi 180° atau lebih kecil dari -179°. Jika ada yang di luar

rentang nilai sudut yang di inginkan, maka nilai sudut tersebut akan dipaksa menjadi

minimal -179° atau maksimal 180°. Cara yang digunakan adalah dengan menambahkan

nilai yang berlebih tersebut kepada nilai sudut yang kurang. Variable SudutDelta adalah

nilai selisih sudut yang terbaca dengan rentang sudut normal yang sudah ditentukan

kemudian ditambah 1. Misal hasil pengujian didapatkan sudut terkecil adalah -138° dan

54

sudut terbesar adalah 221°, maka SudutDelta adalah 42 dan SudutTerkecil adalah -138°.

Variable SudutTemp adalah nilai sudut sementara yang digunakan untuk menentukan

nilai sudut 0°. Variable Sudut adalah nilai sudut yang rentang nilainya adalah -179°

sampai 180°.

4.3.1.3. Pengujian Sudut Absolute Rotary Encoder

Pada bagian ini pengujian sudut yang dihasilkan rotary encoder menggunakan

busur derajat yang tersedia dipasaran. Pengujian dilakukan untuk melihat perbandingan

sudut atara sensor rotary encoder dengan busur derajat.

Tabel 4.2. Hasil pengujian sudut rotary encoder dan busur derajat.

Sudut Rotary (°) Sudut Busur Derajat (°)

0 0

9 10

19 20

30 30

40 40

50 50

59 60

70 70

81 80

89 90

100 100

111 110

121 120

131 130

139 140

150 150

160 160

170 170

180 180

Setelah dilakukan pengujian, nilai sudut yang terukur telah mendekati nilai sudut

dengan menggunakan busur derajat. Selisih hasil pengukuran antara sudut rotary

encoder dan busur derajat adalah 1°. Hal ini dikarenakan pada sensor rotary encoder

keluaran yang dihasilkan telah berupa data digital, sehingga nilai sudut yang hasilkan

55

tiap perubahan pengkodean biner adalah 1° namun dengan ralat seperti tertera pada

datasheet sebesar ±0,25°.

4.3.2. Pengujian Sensor Photo Interrupter

Pada bagian ini pengujian sensor photo interrupter dilakukan dengan mengukur

tegangan keluaran dari sensor tersebut dengan menggunakan multimeter digital FLUKE

115 saat kondisi sensor dalam keadaan terhalangi dan tidak terhalangi.

Gambar 4.9. Pengujian tegangan masukan photo interrupter.

Gambar 4.10. Pengujian tegangan keluaran photo interrupter saat dihalangi.

56

Gambar 4.11. Pengujian tegangan keluaran photo interrupter saat tidak dihalangi

Gambar diatas memperlihatkan hasil pengukuran saat kondisi tidak terhalangi

keluaran dari sensor adalah high (4,941 VDC) dan saat terhalagi keluaran dari sensor

adalah low (0,005 VDC).

4.4. Pengujian Driver Motor

Pengujian driver motor dilakukan dengan mengacu pada tabel kebenaran yang ada

pada datasheet untuk melihat hubungan PWM terhadap kecepatan dan arah putar motor

serta tegangan keluaran dari driver. Pada pengujian ini, driver motor diberikan sinyal

PWM dengan nilai 0-255 pada frekuensi 4 kHz dan mengukur tegangan yang diberikan

pada motor. Berikut ini adalah hasil pengujian yang telah di lakukan.

Gambar 4.12. Sinyal keluaran driver motor denganPWM 100.

57

Gambar 4.13. Sinyal keluaran driver motor dengan PWM 128.

Gambar 4.14. Sinyal keluaran driver motor dengan PWM 200.

Tabel 4.3. Hubungan antara PWM dan tegangan motor DC.

PWM (Digit) Tegangan Motor DC (Volt)

0 2.13

50 3.54

60 3.84

70 4.13

80 5.34

90 6.21

100 6.88

110 7.52

128 8.43

150 9.10

175 10.00

58

200 10.22

225 10.33

240 11.00

255 11.58

Gambar 4.15. Grafik hubungan antara PWM dan tegangan motor DC.

Dari hasil pengujian diatas dapat dilihat bahwa antara PWM dan tegangan pada

motor sudah mendekati linear. Namun tidak sesuai dengan yang diharapkan karena saat

PWM 0, tegangan awal motor sudah mencapai lebih dari 2V yang seharusnya 0V. Pada

saat driver diberi nilai PWM sebesar -255, tegangan yang keluar sebesar 11,59. Hal ini

dikarenakan, nilai yang digunakan tetap 255. Sedangkan nilai positif maupun negatif

dari PWM, hanya sebagai tanda perbedaan arah putaran motor.

4.5. Pengujian Sistem Kendali

Pada bagian ini pengujian dilakukan dengan memberikan masukan nilai Kp, Ki,

dan Kd secara bergantian untuk mendapatkan hasil yang terbaik dalam menjaga posisi

setimbang pendulum. Hal ini dapat diamati dengan melihat pengaruh konstata Kp, Ki,

dan Kd yang dimasukkan kedalam sistem kendali terhadap grafik sudut aktual

pendulum, nilai rise time, max overshoot, peak time, dan settling time. Selain itu

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 60 70 80 90 100 110 128 150 175 200 225 240 255

Tega

nga

n P

WM

Digit PWM

Motor

59

pengujian dengan memberikan nilai Kp, Ki, dan Kd secara bergantian juga dilakukan

untuk melihat kerja dari sistem kendali PID.

Pengujian dilakukan dengan memasukkan nilai Kp, tanpa memasukkan Ki dan Kd

terlebih dahulu. Selanjutnya memberikan konstanta Ki tanpa Kp dan Kd. Dan selanjutnya

memberikan konstanta Kd tanpa Kpdan Ki.Pengujian ini di lakukan untuk melihat

tanggapan sistem terhadap perubahan sudut yang dihasilkan oleh sensor terhadap nilai

setpoint yang telah di tentukan. Berikut ini adalah beberapa gambar grafik hasil

percobaan yang telah dilakukan dengan memberikan nilai Kp, Ki, dan Kdyang berbeda-

beda.

Gambar 4.16. Tuning dengan Kp=0, Ki=0, Kd=5.


-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

10

3

10

9

11

5

12

1

12

7

13

3

13

9

14

5

15

1

15

7

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 6

11

16

21

26

31

36

41

46

51

56

61

66

71

76

81

86

91

96

10

1

10

6

11

1

11

6

12

1

12

6

13

1

13

6

14

1

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

60



Gambar 4.20. Tuning dengan Kp=22, Ki=0,2, Kd=24.

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 6

11

16

21

26

31

36

41

46

51

56

61

66

71

76

81

86

91

96

10

1

10

6

11

1

11

6

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

10

3

10

9

11

5

12

1

12

7

13

3

13

9

14

5

15

1

15

7

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1

11

21

31

41

51

61

71

81

91

10

1

11

1

12

1

13

1

14

1

15

1

16

1

17

1

18

1

19

1

20

1

21

1

22

1

23

1

24

1

25

1

26

1

27

1

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

61




-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1

10

19

28

37

46

55

64

73

82

91

10

0

10

9

11

8

12

7

13

6

14

5

15

4

16

3

17

2

18

1

19

0

19

9

20

8

21

7

22

6

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

10

3

10

9

11

5

12

1

12

7

13

3

13

9

14

5

15

1

15

7

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 6

11

16

21

26

31

36

41

46

51

56

61

66

71

76

81

86

91

96

10

1

10

6

11

1

11

6

12

1

12

6

13

1

13

6

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

62




-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 8

15

22

29

36

43

50

57

64

71

78

85

92

99

10

6

11

3

12

0

12

7

13

4

14

1

14

8

15

5

16

2

16

9

17

6

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1

10

19

28

37

46

55

64

73

82

91

10

0

10

9

11

8

12

7

13

6

14

5

15

4

16

3

17

2

18

1

19

0

19

9

20

8

21

7

22

6

23

5

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-100

0

100

200

1 7

13

19

25

31

37

43

49

55

61

67

73

79

85

91

97

10

3

10

9

11

5

12

1

12

7

13

3

13

9

14

5

15

1

15

7

16

3

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

63



Sistem kerja dari sistem kendali PID sangat bergantung pada nilai konstanta Kp,

Ki, dan Kd yang terlihat pada persamaan 2.9 dan 2.10. Komponen proportional

digunakan sebagai keluaran pengendali yang didapatkan dari hasil kali nilai error dan

konstanta Kp. Sedangkan komponen integral digunakan sebagai keluaran pengendali

yang didapatkan dari hasil kali nilai akumulasi error dan konstanta Ki. Dan komponen

derivative digunakan sebagai keluaran pengendali yang didapatkan dari hasil kali nilai

delta error (error sekarang dikurangi error sebelumnya) dan konstanta Kd. Semakin

besar nilai konstanta ketiganya, maka akan semakin besar pula keluaran pengendali

masing-masing komponen [7, h.69].

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1

11

21

31

41

51

61

71

81

91

10

1

11

1

12

1

13

1

14

1

15

1

16

1

17

1

18

1

19

1

20

1

21

1

22

1

23

1

24

1

25

1

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

1 9

17

25

33

41

49

57

65

73

81

89

97

10

5

11

3

12

1

12

9

13

7

14

5

15

3

16

1

16

9

17

7

18

5

19

3

20

1

20

9

Sud

ut

( °

)

Waktu ( x 10) ms

Sudut Aktual

64

Terlihat dari grafik diatas, nilai konstanta PID sangat berpengaruh terhadap

perubahan sudut aktual yang dihasilkan oleh pendulum. Terlihat sudut aktual pendulum

dapat bertahan lebih lama pada posisi setimbang saat diberi konstanta Kp=22, Ki=0,2,

Kd=24. Diharapkan dengan memberikan konstanta PID yang tepat, maka pendulum

terbalik ini dapat mencapai posisi setimbang yang lebih lama.

4.6. Pengujian Keseluruhan Sistem

Pada pengujian ini, sistem di uji secara keseluruhan. Pengujian dilakukan dengan

menyatukan program user interface yang telah dirancang dengan pengendali utama.

Pengujian ini dilakukan dengan memberikan nilai Kp, Ki, dan Kd pada user interface,

kemudian melihat dan mengamati respons sistem terhadap konstanta PID yang

diberikan. Respons sistem diamati dari gambar grafik sudut aktual pendulum, dan

perhitungan lain seperti rise time, settling time, max overshoot, dan peak time. Berikut

ini beberapa hasil percobaan sistem secara keseluruhan dengan menggunakan program

user interface.

Gambar 4.28. Tuning dengan Kp=0, Ki =0, Kd=5.


65





66





67




Terlihat pada hasil pengujian nilai rise time disetiap pengujian adalah nol. Hal ini

disebabkan nilai rise time tidak dapat dapat dihitung pada program user interface. Nilai

rise time dapat dihitung jika ada data yang diterima oleh program user interface dari

pengendali utama mikrokontroler. Namun kenyataannya, pada saat proses gerak start

pengendali utama tidak mengirim data. Hal ini dikarenakan, proses pengiriman data

yang dilakukan pengendali utama hanya satu kali dalam satu looping program selesai

dilakukan. Sedangkan gerak start merupakan salah satu fungsi yang ada dalam satu

looping tersebut. Jika dalam fungsi gerak start dilakukan pengiriman data, maka akan

menyebabkan error pada program user interface. Error tersebut dikarenakan

pengiriman data dari pengendali utama sangat cepat, sehingga data tersebut tidak dapat

diterima oleh program user interface. Maka hal yang perlu dilakukan adalah dengan

menunda waktu pengiriman data dari pengendali utama kedalam program user

68

interface. Penundaan dilakukan selama 20 ms dalam satu kali proses looping selesai

dilakukan.

Kemudian dari hasil pengujian, didapatkan hasil max overshoot terkecil adalah

saat konfigurasi PID adalah Kp=20, Ki=0,2, Kd=25. Sedangkan nilai peak time paling

kecil adalah saat PID adalah Kp=14, Ki=1, Kd=10. Dan nilai settling time paling kecil

adalah saat Kp=12, Ki=0,2, Kd=24. Hal ini menunjukkan bahwa setiap konstanta PID

yang diberikan pada sistem kendali PID, menimbulkan efek yang berbeda-beda.

Nilai Kp, dan Kd yang semakin membesar, akan mempengaruhi nilai max

overshoot menjadi semakin besar pula. Hal ini dikarenakan respons sistem semakin

cepat, namun respons yang sangat cepat tersebut menyebabkan error dari pendulum

akan semakin besar. Dengan memberikan nilai Kp dan Ki yang berlebihan, maka nilai

max overshoot sistem akan semakin besar dan sistem kestabilan sistem akan menurun.

Kemudian, saat diberikan konstanta Kd yang besar, maka max overshoot sistem akan

semakin kecil.

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan konfigurasi PID yang dapat

menjaga posisi setimbang pendulum paling baik adalah Kp=22, Ki=0,2, Kd=24 dengan

waktu diantara 3000 samai 5000 ms.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS - repository.uksw.edu...Gambar 4.6. Pengujian tegangan keluaran murni...

Documents

Transcript of BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS - repository.uksw.edu...Gambar 4.6. Pengujian tegangan keluaran murni...