bab iii metode penelitian a. metode...

Sidik Setiadi, 2014

Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP

Wayang Windu

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan oleh penyusun dalam melakukan penelitian skripsi ini

antara lain:

1. Studi Pustaka, yaitu dengan cara mencari, menggali dan mengkaji teori-teori

yang mendukung dalam melaksanakan pemecahan masalah yang sedang diteliti.

Teori-teori tersebut diperoleh dari buku-buku referensi, hasil penelitian

sebelumnya maupun jurnal ilmiah yang mendukung dalam penelitian ini.

2. Observasi, yaitu dengan cara mengumpulkan data-data yang diperoleh dari

lapangan yang diperlukan untuk menunjang penelitian. Data-data ini diperoleh

dari arsip perpustakaan Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd (PLTP

Wayang Windu).

3. Diskusi, yaitu dengan melakukan kegiatan bimbingan dengan dosen

pembimbing, juga dengan pembimbing di lapangan dan orang lain yang dapat

membantu dalam penyelesaian penelitian skripsi ini.

B. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan selama 2 bulan, dimulai pada Tanggal 1 September

2013 hingga 31 Oktober 2013 yang bertempat di Star Energy Geothermal Wayang

Windu Ltd (PLTP Wayang Windu) yang beralamat di Perkebunan Kertamanah Desa

Margamukti Kecamatan Pangalengan, Kabupaten Bandung 40378. PLTP Wayang

Windu dipilih sebagai tempat dilaksanakannya penelitian ini dikarenakan peneliti

telah menjalin hubungan baik dengan pihak pembangkit, peneliti pernah melakukan

kegiatan praktek kerja industri dan memfokuskan pada pengkajian Automatic Voltage

31

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


Regulator (AVR) sehingga peneliti merasa tertarik untuk melakukan penelitian

dengan judul analisis penerapan kontroler PID pada AVR untuk Menjaga Kestabilan

Tegangan di PLTP Wayang Windu.

C. Data Penelitian

Dalam melakukan penelitian analisis penerapan kontroler PID pada AVR untuk

menjaga kestabilan tegangan di PLTP Wayang Windu ini, penulis menggunakan data

parameter generator unit 2 yang ada di PLTP Wayang Windu.

Data parameter generator PLTP Wayang Windu merupakan data yang

digunakan dalam proses menstabilkan tegangan oleh Automatic Voltage Regulator

(AVR) yang ada di PLTP Wayang Windu.

Tabel 3.1. Data Parameter Generator pada PLTP Wayang Windu

Parameter Nilai

TR 0.033 sekon

KA 109.04

TA 0.0 sekon

TB 0.37 sekon

TC 0.28 sekon

KF 0.08 sekon

TF 1.5 sekon

VRMAX 6.46 pu

VRMIN -6.46 pu

TE 1.37 sekon

KE 1.0

SE 0.026

32

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


KD 0.40

KEC 0.14

Ve 24 Volt

Efd 13.1Ampere

33

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


D. Desain Penelitian

Desain penelitian merupakan langkah kerja yang dibuat oleh peneliti untuk

melaksanakan penelitian sehingga penelitian dapat dilaksanakan dengan baik dan

sistematik.

1. Tahap Persiapan

Tahap persiapan merupakan tahapan awal yang dilakukan oleh peneliti guna

merencanakan, memperkirakan dan membuat penjadwalan tentang apa saja yang

harus dipersiapkan. Tahap awal yang dilakukan oleh peneliti adalah dengan

menentukan tempat untuk melaksanakan penelitian dan menentukan kajian apa yang

akan menjadi fokus permasalahan dalam penelitian. Selanjutnya peneliti mengajukan

rancangan penelitian dalam bentuk proposal penelitian, dalam hal ini peneliti

mengajukan penelitian tentang analisa penerapan kontroler PID pada AVR untuk

menjaga kestabilan tegangan di PLTP Wayang Windu. Jadi penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui tingkat kesuksesan dari sistem kerja Automatic Voltage Regulator

(AVR) yang digunakan dan mengetahui tingkat error steady state, rise time,

overshoot dan settling time yang terjadi pada saat sebelum menggunakan kontroler

Proportional, Integral dan Derivative (PID), untuk mempelajari dan mengetahui

penerapan kontroler Proportional, Integral dan Derivative (PID) pada Automatic

Voltage Regulator (AVR) di Star Energy Geothermal Wayang Windu Limited (PLTP

Wayang Windu), serta untuk mempelajari cara menstabilkan sistem dengan

menggunakan Kriteria Kestabilan Routh. Dalam tahap ini, peneliti juga

mempersiapkan segala sesuatu yang dibutuhkan dalam perizinan untuk melakukan

penelitian di PLTP Wayang Windu.

34

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


2. Tahap Pelaksanaan

Tahap pelaksanaan merupakan tahapan dimana peneliti memulai untuk

melakukan penelitian, yaitu dengan melakukan studi pustaka, studi dokumentasi dan

observasi untuk pengumpulan data yang dilakukan di PLTP Wayang Windu.

3. Tahap Penyelesaian dan Pelaporan

Tahap penyelesaian merupakan tahapan akhir dalam melakukan penelitian

dimana peneliti memulai untuk mengolah data yang telah diperoleh melalui studi

pustaka dan observasi, selanjutnya peneliti menyusun hasil pengolahan data secara

sistematik dan membuat kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan.

E. Langkah-Langkah Penelitian

Dalam suatu penelitian, perlu diperhatikan langkah-langkah pengerjaannya

secara sistematik sehingga dapat memberikan arahan dalam proses pengerjaan serta

dapat memudahkan dalam proses pemahaman dari tujuan yang ingin dicapai dari

proses penelitian. Berikut merupakan langkah-langkah penelitian yang tersedia dalam

diagram alir (flowchart).

35

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


MULAI

PENGUMPULAN DATA PARAMETER

GENERATOR PLTP WAYANG WINDU

PENGOLAHAN DATA SECARA MANUAL

PENGUJIAN STABILITAS SISTEM DENGAN

KRITERIA KESTABILAN ROUTH-HURWITZ

SIMULASI BLOK DIAGRAM AVR PLTP WAYANG

WINDU DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB ver.

R2012a

LAKUKAN ANALISIS DATA HASIL SIMULASI

PADA MATLAB

PENYUSUNAN HASIL ANALISIS DATA

PADA SKRIPSI

SELESAI

Gambar 3.1. Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian Skripsi

Berdasarkan gambar 3.1, proses penelitian skripsi yang dilakukan penulis

dimulai dengan mengumpulkan data yang akan digunakan pada proses perhitungan

manual maupun untuk keperluan simulasi pada MATLAB, selanjutnya penulis

36

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


melakukan pengolahan data secara manual, hasil pengolahan data secara manual

selanjutnya digunakan untuk keperluan uji stabilitas sistem. Setelah uji stabilitas

dilakukan, penulis melakukan simulasi dengan menggunakan MATLAB untuk

mendapatkan hasil yang selanjutnya akan di analisis dan di susun pada skripsi ini.

MULAI

PENYEDERHANAAN BLOK DIAGRAM

LAKUKAN UJI STABILITAS DENGAN KRITERIA KESTABILAN ROUTH-HURWITZ

SISTEM STABIL?

SIMULASI HASIL PENGOLAHAN DATA SECARA MANUAL DENGAN MATLAB ver. R2012a

LAKUKAN ANALISIS DARI HASIL SIMULASI PADA MATLAB

SELESAI

YA

TIDAK

PENYUSUNAN HASIL ANALISIS PADA SKRIPSI

Gambar 3.2. Diagram Alir (Flow Chart) Analisis Penerapan kontroler PID

37

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


Berdasarkan gambar 3.2. analisis penerapan kontroler PID dimulai dengan

melakukan penyederhanaan blok diagram. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan

transfer function dari blok diagram AVR yang selanjutnya akan digunakan untuk

dilakukan uji stabilitas dengan menggunakan kriteria kestabilan Routh-Hurwitz. Data

yang diperoleh dari uji stabilitas yaitu berupa range yang akan digunakan untuk

mengubah nilai konstanta amplifier dalam proses simulasi dengan menggunakan

bantuan software MATLAB. Setelah melakukan simulasi, penulis melakukan analisis

untuk mendapatkan nilai overshoot, error steady state, rise time dan rise time ,

setelah diperoleh nilai-nilai tersebut akan dapat diketahui nilai konstanta amplifier

maksimum yang dapat digunakan untuk membuat sistem dalam keadaan stabil

maksimum.

1. Perhitungan Manual

Pada tahap ini, perhitungan manual merupakan elemen penting karena akan

digunakan sebagai input dari tahap selanjutnya yaitu tahap simulasi dengan

menggunakan MATLAB. Perhitungan manual ini bertujuan untuk melakukan analisis

kestabilan dari sistem yang digunakan, adapun persamaan rumus yang digunakan

dalam perhitungan adalah sebagai berikut:

a. Penyederhanaan Fungsi Alih Loop Tertutup:

Gambar 3.3. Penyederhanaan Blok Diagram Loop Tertutup

38

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


Fungsi alih loop tertutup:

𝐶(𝑠)

𝑅(𝑠)=

𝐺(𝑠)

1 + 𝐺(𝑠)𝐻(𝑠)

Hasil perhitungan manual dari penyederhanaan blok diagram PLTP Wayang

Windu tersedia sebagai lampiran.

b. Penggunaan Kriteria Kestabilan Routh untuk Menentukan Stabilitas Tegangan:

𝑎0𝑠𝑛 + 𝑎1𝑠

𝑛−1 + ⋯+ 𝑎𝑛−1𝑠+ 𝑎𝑛 = 0...........................................................(2-2)

Dimana koefisien-koefisien tersebut adalah besaran nyata.

Jika semua koefisien berharga positif, susunlah koefisien polinomial tersebut

dalam baris dan kolom sesuai dengan pola berikut:

𝑆𝑛 𝑎0 𝑎2 𝑎4 𝑎6 . . .

𝑆𝑛−1 𝑎1 𝑎2 𝑎3 𝑎4 . . .

𝑆𝑛−2 𝑏1 𝑏2 𝑏3 𝑏4 . . .

𝑆𝑛−3 𝑐1 𝑐2 𝑐3 𝑐4 . . .

𝑆𝑛−4 𝑑1 𝑑2 𝑑3 𝑑4 . . .

. . .

. . .

𝑆2 𝑒1 𝑒2

𝑆1 𝑓

1

39

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


𝑆0 𝑔1

Koefisien-koefisien 𝑏1,𝑏2,𝑏3 dan seterusnya, dihitung sebagai berikut:

𝑏1 = 𝑎1𝑎2 − 𝑎0𝑎3

𝑎1

𝑏2 = 𝑎1𝑎4 − 𝑎0𝑎5

𝑎1

𝑏3 = 𝑎1𝑎6 − 𝑎0𝑎7

𝑎1

Perhitungan koefisien semua harga b yang diperoleh kemudian, sama dengan nol.

Pola yang sama dari perkalian silang koefisien-koefisien dua baris di atasnya

digunakan dalam menghitung koefisien-koefisien c, d, e dan seterusnya menjadi:

𝑐1 = 𝑏1𝑎3 − 𝑎1𝑏2

𝑏1

𝑐2 = 𝑏1𝑎5 − 𝑎1𝑏4

𝑏1

𝑐3 = 𝑏1𝑎7 − 𝑎1𝑏4

𝑏1

. . .

dan

𝑑1 = 𝑐1𝑏2 − 𝑏1𝑐2

𝑐1

𝑑2 = 𝑐1𝑏3 − 𝑏1𝑐3

𝑐1

. . .

Hasil perhitungan manual pengujian kestabilan dengan kriteria kestabilan Routh-

Hurwitz tersedia sebagai lampiran.

2. Simulasi dengan Menggunakan MATLAB

40

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


Pada tahap ini hasil perhitungan manual yang telah dilakukan pada tahap

sebelumnya dimasukkan pada pemodelan berbentuk blok diagram yang dibuat pada

MATLAB. Adapun proses pembuatan simulasi ini dilakukan dengan membuat 2

percobaan yang digunakan sebagai perbandingan, yaitu blok diagram tanpa

menggunakan kontroler PID dan blok diagram dengan menggunakan kontroler PID,

pada simulasi blok diagram dengan menggunakan kontroler PID, dimasukan

beberapa parameter yang diperlukan guna menunjang jalannya simulasi antara lain

parameter Kp, Ki, dan Kd yang diperoleh dari hasil tunning parameter PID.

41

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


Adapun diagram alir dari simulasi dengan menggunakan MATLAB ini adalah

sebagai berikut:

MULAI

BUKA PROGRAM MATLAB R2012a

JALANKAN SIMULINK

BUAT BLOK DIAGRAM PENELITIAN

BERHASIL

PERIKSA DAN MASUKAN PARAMETER DARI KOMPONEN

SELESAI

RUN START SIMULATION

YA

TIDAK

LAKUKAN TUNNING PARAMETER PID

Gambar 3.4. Diagram Alir (Flow Chart) Simulasi dengan Menggunakan MATLAB

Berdasarkan gambar diatas, proses simulasi dengan menggunakan MATLAB

dimulai dengan membuka program matlab, kemudian peneliti menjalankan program

42

Sidik Setiadi, 2014


Wayang Windu


SIMULINK yang merupakan bagian dari program MATLAB yang memungkinkan

peneliti melakukan simulasi dengan membuat blok diagram AVR PLTP Wayang

Windu pada program tersebut. Setelah peneliti membuat blok diagram pada

SIMULINK, tahap selanjutnya yaitu memasukan parameter dari blok diagram PLTP

Wayang Windu pada blok diagram simulasi yang telah dibuat pada SIMULINK.

Selanjutnya peneliti melakukan tunning secara otomatis untuk mendapatkan nilai

parameter P,I dan D yang sesuai dengan blok diagram yang telah dibuat.setelah

parameter diperoleh, peneliti menjalankan simulasi. Ada 2 kemungkinan yang terjadi

dalam simulasi, kemungkinan yang pertama yaitu simulasi langsung berjalan dengan

baik sedangkan kemungkinan kedua adalah simulasi mengalami kesalahan, dalam hal

ini apabila simulasi mengalami kesalahan, maka peneliti harus melakukan

pemeriksaan ulang terhadap parameter-parameter yang diperlukan untuk keperluan

simulasi.

bab iii metode penelitian a. metode...

Documents