Motor Servo Dc Dengan i Controller

Download Motor Servo Dc Dengan i Controller

Post on 08-Nov-2015

15 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

motor servo dc dengan i controller

TRANSCRIPT

<p>LAPORAN LABORATORIUM </p> <p>PENGENDALI MOTOR SERVO DC DENGAN </p> <p>I KONTROLLER</p> <p>DI SUSUN OLEH :</p> <p> Nama</p> <p>: Febri Daniel Simbolon</p> <p>(1005032066) Fery Wan Endra Manullang(1005032067) Kelas</p> <p>: El 6C (VI)</p> <p> Kelompok: B</p> <p>JURUSAN TEKNIK ELEKTRO</p> <p>PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKPOLITEKNIK NEGERI MEDAN</p> <p>2012/2013LEMBAR PENGESAHAN</p> <p>Nomor Percobaan</p> <p>: 2 ( Dua ) </p> <p>Judul Laporan : PENGENDALI MOTOR SERVO DC DENGAN I KONTROLLERNama Praktikan</p> <p>: Febri Daniel Simbolon Fery Wan Endra . M </p> <p>Kelas</p> <p>: EL 6C</p> <p>Kelompok </p> <p>: B</p> <p>Nama Instruktur </p> <p>: Drs. ROBERT SAMOSIR . MTTanggal Percobaan </p> <p>: 3 Juni 2013Tanggal Penyerahan </p> <p>: 10 Juni 2013</p> <p>Nilai </p> <p>:</p> <p>DAFTAR ISIiiLEMBAR PENGESAHAN</p> <p>iiiDAFTAR ISI</p> <p>ivDAFTAR GAMBAR</p> <p>1PENGENDALI MOTOR SERVO DC DENGAN</p> <p>1P KONTROLLER</p> <p>1I.PERANCANGAN SISTEM</p> <p>11.1.Perancangan Motor Servo DC</p> <p>5II.ALAT DAN BAHAN</p> <p>6III.LANGKAH PERCOBAAN</p> <p>6IV.RANGKAIAN SIMULASI</p> <p>DAFTAR GAMBAR1Gambar 3. 1. Model Diagram Sistem Kendali Posisi Pelacak Cahaya Matahari</p> <p>2Gambar 3. 2. Model diagram skematik servo motor DC.</p> <p>4Gambar 3. 3. Representasi model diagram blok motor servo DC.</p> <p>7Gambar 1. 1 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Nilai Ki = 1/s</p> <p>7Gambar 1. 2 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>8Gambar 1. 3 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC tanpa I Controller pada scope 2</p> <p>9Gambar 1. 4 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan nilai Ki = 2/s</p> <p>9Gambar 1. 5 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>10Gambar 1. 6 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>11Gambar 1. 7 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 3/s</p> <p>11Gambar 1. 8 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>12Gambar 1. 9 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>13Gambar 1. 10 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 4/s</p> <p>13Gambar 1. 11 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>14Gambar 1. 12 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>15Gambar 1. 13 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 5/s</p> <p>15Gambar 1. 14 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>16Gambar 1. 15 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>17Gambar 1. 16 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/2s</p> <p>17Gambar 1. 17 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>18Gambar 1. 18 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>19Gambar 1. 19 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/3s</p> <p>19Gambar 1. 20 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>20Gambar 1. 21 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>21Gambar 1. 22 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/4s</p> <p>21Gambar 1. 23 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>22Gambar 1. 24 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>23Gambar 1. 25 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/5s</p> <p>23input</p> <p>23Gambar 1. 26 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1</p> <p>24Gambar 1. 27 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>PENGENDALI MOTOR SERVO DC DENGAN I KONTROLLERI. PERANCANGAN SISTEM</p> <p>Perancangan dan pembuatan simulasi sistem ini membutuhkan pemahaman dan pengetahuan tentang simulink pada matlab versi 6.5 adapun model diagram sistem yang dirancang dalam bentuk simulasi dapat dilihat seperti pada gambar 1.</p> <p>Gambar 3. 1. Model Diagram Sistem Kendali Posisi Pelacak Cahaya Matahari</p> <p>1.1. Perancangan Motor Servo DCPada pemodelan motor servo dibahas antara lain persamaan sistem, transfer function, state space, criteria perancangan dan open loop response.Gambar 1.2 adalah sebuah konfirmasi motor DC yang bekerja untuk memutar beban, dimana keluarannya adalah kecepatan putar(t) dan memasukannya adalah tegangan Vapp (t). Tujuan akhir dari sistem ini adalah untuk mengendalikan kecepatan putar dengan output pengendali PID dan fuzzy logic controller.Pada pemodelan ini dianggap motor DC jenis penguat terpisah, dengan demikian medan magnet atau fluksi yang di timbulkan oleh belitan eksitasi konstan. Resistansi dan induktansi belitan jangkar motor masing masing ditunjukan dengan notasi R dan L. Ketika motor telah berputar pada belitan jangkar timbul tegangan, biasa disebut back emf Vemf (t), yang polaritasinya berlawanan dengan Vapp (t). Pada contoh ini harga harga parameter-parameter fisik motor diasumsikan seperti berikut ini:</p> <p>Input, v = voltage source</p> <p>Output, rotional plstion of shaft</p> <p>R = 2.0 % ohm</p> <p>L = 0.5 % Henrys</p> <p>Km = 0.015 % Torque Constant</p> <p>Kb = 0.015 % emf constant</p> <p>Kf = 0.2 % Nms</p> <p>Moment inertia of motor, J = 0.02%kg.m^2/s^2</p> <p>Damping ratio of mecnical system, B = 3.5077E-6 NmsTorsi yang timbul pada poros motor sebanding dengan arus yang mengalir melalui belitan jangkar akibat pemberian Vapp (t),</p> <p>(3.1)</p> <p> Gambar 3. 2. Model diagram skematik servo motor DC.</p> <p>(3.2)</p> <p>(3.3)Km adalah konstan torsi torsi (N-m/ ampere) yang terkait dengan fisik motor, misalnya jumlah hantaran pada penghantaran pada belitan jangkar. Gaya gerak listrik lawan atau back emf V emf (t) pad belitan jangkar sebanding dengan keceptan putar atau kecepatan sudut motor dalam rad/sec.</p> <p>(3.4)Kb adalah konstan emf balik (volt-sec/rad), yang juga terkait fisik motor. Hukum newton menyatakan bahwa beban dengan inesia J (momen inersia rotor, Kg-m2) dengan laju perubahan putaran sama dengan jumlah semua torsi yang terkait,</p> <p>(3.5)</p> <p>(3.6)</p> <p>Adalah pendekatan linier viscous friction. Selanjutnya diberlakukan hukum kirchoff pada gambar 1.2.</p> <p>(3.7)</p> <p>Dengan mensubstisusikan back emf, persamaan diatas menjadi :</p> <p> (3.8)</p> <p>Atau dengan transformasi laplace akan diperoleh :</p> <p>Dan untuk persamaan (16),</p> <p>Perhatikan bahwa Vapp (s) adalah masukan dan m (s) sebagai keluaran dapat juga dibuat model diagram blok persamaan (3.5),(3.7) dan (3.8), (lihat gambar 3.3).</p> <p>Gambar 3. 3. Representasi model diagram blok motor servo DC.</p> <p>Jangkar magnet servomotor DC merupakan sistem umpan balik. Efek emf balik dapat dilihat sebagai sinyal umpan balik yang sebanding dengan kecepatan motor. Fungsi transfer untuk servomotor DC dapat dituliskan seperti berikut ini,</p> <p>(3.9)</p> <p>Induksitansi dalam kumparan magnet biasanya kecil dan dapat diabaikan. Bila diabaikan maka fungsi transfer yang diberikan olah persamaan (3.9) menjadi :</p> <p>Dengan :</p> <p>Konstanta penguatan motor</p> <p> Konstanta waktu motor</p> <p>Dari persamaan-persamaan diatas dapat dibentuk dua persamaan diffrensial yang menjelaskan tingkah laku motor DC, yakni seperti berikut :</p> <p>II. ALAT DAN BAHANa. PC dengan Sistem Operasi minimum Windows Xp, 7</p> <p>: 1 unit</p> <p>a. Perangkat Lunak Matlab 6.5b. Program penunjang praktikum yang disediakan oleh dosen pengampu.</p> <p>III. LANGKAH PERCOBAAN</p> <p>1. Jalankan program Matlab.</p> <p>2. Gambar Simulink konfigurasi rangkaian.</p> <p>3. Lakukan analisa percobaan dengan input step, dengan Ki = 1/s, 2/s, 3/s, 4/s, 5/s, 1/2s, 1/3s, 1/4s, 1/5s.4. Isi boring praktikum sesuai dengan perintah Borang.</p> <p>IV. RANGKAIAN SIMULASI</p> <p>Gambar 1. 1 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Nilai Ki = 1/s</p> <p>input</p> <p>output</p> <p>Gambar 1. 2 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.2 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Pada gambar 1.2 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p> Nilai input = 1</p> <p>Nilai out put = 0,3825</p> <p> Nilai error = 0,6175Gambar 1. 3 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC tanpa I Controller pada scope 2Dari gambar 1.3 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.3 juga memiliki error sebesar 0.6175 dan output sebesar 0.3825.</p> <p>Gambar 1. 4 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan nilai Ki = 2/s</p> <p> input</p> <p> outputGambar 1. 5 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.5 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Pada gambar 1.5 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p>Input = 1</p> <p>Output = 0,6112</p> <p>Error = 0,3888Gambar 1. 6 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2Dari gambar 1.6 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.6 juga memiliki error sebesar 0.3888 dan output sebesar 0.6112.</p> <p>Gambar 1. 7 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 3/s</p> <p>input </p> <p> output</p> <p>Gambar 1. 8 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.8 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Pada gambar 1.8 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p> input = 1</p> <p> output = 0,7647</p> <p>error = 0,2353</p> <p>Gambar 1. 9 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2Dari gambar 1.9 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.9 juga memiliki error sebesar 0.2353 dan output sebesar 0.7647.</p> <p>Gambar 1. 10 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 4/s</p> <p>input</p> <p>outputGambar 1. 11 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.11 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon bisa mengikuti atau mendekati set point yang diberikan sebesar 1 satuan, namun masih terdapat error. Pada gambar 1.11 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p>input = 1 </p> <p>output = 0,8648 </p> <p>error = 0,1352 Gambar 1. 12 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2Dari gambar 1.12 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.12 juga memiliki error sebesar 0.1352 dan output sebesar 0.8648.</p> <p>Gambar 1. 13 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 5/s</p> <p>input</p> <p>outputGambar 1. 14 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.14 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon bisa mengikuti atau mendekati set point yang diberikan sebesar 1 satuan, namun pada output masih terdapat error. Pada gambar 1.14 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p>input = 1</p> <p>output = 0,07229</p> <p>error = 0,9277Gambar 1. 15 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2Dari gambar 1.12 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.12 juga memiliki error sebesar 0.9277 dan output sebesar 0.07229.</p> <p>Gambar 1. 16 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/2s</p> <p>input</p> <p>outputGambar 1. 17 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.17 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Pada gambar 1.17 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p>input = 1</p> <p>output = 0,2312</p> <p>error = 0,7687Gambar 1. 18 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2</p> <p>Dari gambar 1.18 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.18 juga memiliki error sebesar 0.7687 dan output sebesar 0.2312.</p> <p>Gambar 1. 19 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/3s</p> <p>input</p> <p>outputGambar 1. 20 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.20 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step pada scope 1. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Pada gambar 1.20 dapat dilihat perbandingan grafik input dan grafik output pada satu skala.</p> <p>input = 1</p> <p>output = 0,1745</p> <p>error = 0,8255Gambar 1. 21 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 2Dari gambar 1.21 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controller yang diberikan input sinyal step. Bahwa respon tidak bisa mengikuti set point yang diberikan sebesar 1 satuan. Gambar 1.21 juga memiliki error sebesar 0.8255 dan output sebesar 0.1745.</p> <p>Gambar 1. 22 Rangkaian Simulasi Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller dengan Ki = 1/4s</p> <p>input</p> <p>outpoutGambar 1. 23 Respon Sistem Pengendalian Motor Servo DC dengan I Controller pada scope 1Dari gambar 1.23 di atas dapat dilihat hasil dari kinerja respon dari motor servo DC dengan pengendalian I controll...</p>