desain kendali pid dengan metoda ziegler-nichols dan cohen-coon menggunakan matlab dan arduino pada...

Download DESAIN KENDALI PID DENGAN METODA ZIEGLER-NICHOLS DAN COHEN-COON MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO PADA PLANT LEVEL AIR

Post on 17-Aug-2015

8 views

Category:

Engineering

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  1. 1. DESAIN KENDALI PID DENGAN METODA ZIEGLER-NICHOLS DAN COHEN-COON MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO PADA PLANT LEVEL AIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat mata kuliah Sistem Kendali Digital Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Oleh Fauzan Fauziansyah 131311045 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2015
  2. 2. i ABSTRAK Kendali level air biasa ditemui di dunia industri, salah satunya digunakan pada penentuan level air pengisian tangki. Dengan adanya kendali level air, pengisian air yang berlebih bisa diatasi. Salah satu cara merancang kendali level air bisa dengan menggunakan kendali PID (Proportional Integral Derivative). Dalam merancang kendali PID, dibutuhkan nilai-nilai Kp, Ki, dan Kd. Nilai-nilai tersebut bisa didapatkan dengan menggunakan metoda Ziegler-Nichols dan metoda Cohen-Coon. Setiap metoda memiliki ciri yang berbeda, sehingga respon yang dihasilkan pasti akan berbeda pula. Untuk mengetes metoda mana yang paling cocok untuk digunakan, hasil desain setiap metoda langsung direalisasikan ke plant level air dengan menggunakan matlab dan arduino. Metoda Ziegler- Nichols tipe 1 merupakan metoda terbaik untuk kendali level air karena respon yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan sebelumnya. Pengaplikasian metoda ini bisa digunakan nantinya saat memasuki dunia kerja, sehingga kesalahan-kesalahan yang terjadi dalam pengisian air ke dalam tangki bisa diminimalisir. Kata kunci : Kendali level air, kendali PID, Ziegler-Nichols, Cohen-Coon
  3. 3. ii ABSTRACT Water level control is usually found in the industrial world, one of them is used in determining the water level filling the tank. With the water level control, filling excessive water can be solved. One of the way to design water level control can use PID (Proportional Integral Derivative) controller. In designing the PID controller, the values of Kp, Ki, and Kd are needed. The values can be obtained by using Ziegler-Nichols and Cohen-Coon method. Each method has different characteristic, so that the result of the response would be different anyway. For testing the method which is most suitable to be used, the result of each method design directly realized to the water level plant using matlab and arduino. Ziegler-Nichols type 1 method is the best method for water level control because the result of the response is suitable that expected before. Application of this method can be used later when entering the world of work, so the errors that occur in filling the water into the tank can be minimized. Keywords : Water level control, PID controller, Ziegler-Nichols, Cohen-Coon
  4. 4. iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan karunia-Nyalah laporan akhir praktikum Sistem Kendali Digital yang berjudul, Desain Kendali PID dengan Metoda Ziegler-Nichols dan Cohen-Coon menggunakan Matlab dan Arduino pada Plant Level Air ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Ada kendala dan kesulitan dalam pembuatan laporan ini dan penulis tidak bisa menyelesaikan sendiri tanpa bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Allah SWT yang selalu memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan laporan akhir praktikum Sistem Kendali Digital ini. 2. Kedua orang tua yang telah membantu secara moril maupun materil sehingga laporan ini dapat terselesaikan. 3. Bapak Feriyonika, ST., MSc.Eng. selaku dosen mata kuliah Sistem Kendali Digital yang telah memberikan bimbingan selama praktikum. 4. Ibu Iyom dan Pak Tete yang telah membantu memfasilitasi kebutuhan selama praktikum di lab kendali. 5. Dessy Erdinsyah Putri dan Ahmad Fajar Munawar selaku partner kelompok yang telah bekerja sama selama praktikum. 6. Rekan-rekan kelas 2B D3 Teknik Elektronika 2013 yang telah sama-sama berjuang selama praktikum. 7. Semua pihak yang telah membantu dan mendukung yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Penulis memanjatkan doa semoga segala bimbingan, bantuan, dorongan, dan semangat yang diberikan kepada penulis akan mendapat pahala dari Allah SWT.
  5. 5. iv Banyak kekurangan dari laporan ini dan penulis mengharapkan komentar yang membangun agar laporan selanjutnya bisa lebih baik. Semoga laporan ini bermanfaat bagi para pembaca. Bandung, Juli 2015 Penulis
  6. 6. v DAFTAR ISI ABSTRAK...........................................................................................................i ABSTRACT .......................................................................................................ii KATA PENGANTAR ......................................................................................iii DAFTAR ISI ......................................................................................................v DAFTAR TABEL ............................................................................................vii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................viii BAB I PENDAHULUAN...................................................................................1 BAB II LANDASAN TEORI.............................................................................3 2.1 Kendali PID (Proportional Integral Derivative) .........................................3 2.1.1 Sistem Kendali PID..........................................................................3 2.1.2 Cara Mentuning Manual Parameter PID..........................................4 2.2 Metoda Ziegler-Nichols...............................................................................4 2.2.1 Ziegler-Nichols tipe 1 (open loop)...................................................4 2.2.2 Ziegler-Nichols tipe 2 (closed loop).................................................5 2.3 Metoda Cohen-Coon....................................................................................6 2.4 Plant Level Air.............................................................................................8 BAB III PERANCANGAN ................................................................................9 3.1 Konfigurasi Plant Closed Loop ...................................................................9 3.2 Desain dengan Ziegler-Nichols tipe 1........................................................10 3.2.1 Respon Closed Loop.......................................................................10 3.2.2 Proses Desain .................................................................................11 3.3 Desain dengan Ziegler-Nichols tipe 2........................................................12 3.3.1 Respon Closed Loop.......................................................................12 3.3.2 Proses Desain .................................................................................13 3.4 Desain dengan Cohen-Coon ......................................................................14 3.4.1 Respon Closed Loop.......................................................................14 3.4.2 Proses Desain .................................................................................15 3.5 Konfigurasi Plant untuk Script Matlab dan Arduino.................................16 3.6 Script Matlab..............................................................................................17 3.6.1 Flowchart Script Matlab.................................................................18 3.6.2 Script Matlab..................................................................................19 3.7 Script Arduino............................................................................................20 3.7.1 Flowchart Script Arduino...............................................................21 3.7.2 Script Arduino................................................................................22
  7. 7. vi BAB IV HASIL DAN ANALISA ....................................................................25 4.1 Hasil Desain Metoda Ziegler-Nichols tipe 1 .............................................25 4.1.1 Hasil Desain ...................................................................................25 4.1.2 Hasil Tuning...................................................................................25 4.2 Hasil Desain Metoda Ziegler-Nichols tipe 2 .............................................26 4.2.1 Hasil Desain ...................................................................................26 4.2.2 Hasil Tuning...................................................................................27 4.2.3 Hasil Tuning dengan Mengubah-ubah Setpoint.............................27 4.3 Hasil Desain Metoda Cohen-Coon ............................................................28 4.3.1 Hasil Desain ...................................................................................28 4.4 Analisa Metoda ZN tipe 1, ZN tipe 2, dan Cohen-Coon ...........................29 4.5 Hasil Respon Script Matlab .......................................................................29 4.5.1 Hasil Respon ..................................................................................29 4.5.2 Hasil Respon saat diberi gangguan ................................................29 4.6 Hasil Respon Script Arduino .....................................................................30 4.6.1 Realisasi pada Plant .......................................................................30 4.6.2 Tampilan LCD................................................................................30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................32 5.1 Kesimpulan ................................................................................................32 5.2 Saran ..........................................................................................................32 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................33