jurnalelkolind,agustus2016,vol.03,no.3

JURNAL ELKOLIND, AGUSTUS 2016, VOL. 03, NO.3 100

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENGATURAN KECEPATAN POTONG CUTTER MOTORYANG DIAPLIKASIKAN PADA GRASS CUTTER ROBOT SECARA WIRELESS

Dolly Sianipar, Budhi Setiawan, Edi Sulistio Budi

Abstrak – Grass Cutter Robot secara wirelessmerupakan sebuah robot yang berfungsi untukmemotong rumput, dimana pergerakannyadikendalikan dengan menggunakan joystick yangterhubung secara wireless. Tujuannya adalahuntuk membantu salah satu pekerjaan manusiadalam hal perawatan rumput. Komponen utamadari robot ini terdiri dari motor DC untukmemutar pisau pemotong dan juga sebagaipenggerak robot, sensor rotary encoder untukmembaca kecepatan motor DC pemutar pisau danArduino Mega berfungsi untuk mengontrolpergerakan robot sesuai dengan perintah yangditerima dari joystick dengan menggunakanteknologi wireless. Grass Cutter Robot inimenghasilkan robot yang dapat memotongrumput dengan kecepatan potong yang stabil danmampu mengeksekusi segala perintah yangdikendalikan dari jarak jauh menggunakanjoystick. Dengan demikian secara keseluruhanpada Grass Cutter Robot dapat bekerja denganbaik. Prinsip kerja Grass Cutter Robot ini yaitumenstabilkan kecepatan motor DC pemutar pisaupada setpointkecepatan yang diberikan. Dari hasilpengujian pada system,pengaturan kecepatanmotor DC pemutar pisau ini didapatkan nilaiparameter PID dengan metode trial and erroradalah Kp = 0,35, Ki = 0.10, Kd = 0,01 mampumenjaga kestabilan pada kecepatan motor DCpemutar pisau.

Kata kunci :Grass Cutter Robot, Wireless, PID.

Dolly Sianipar adalah Mahasiswa D4 TeknikElektronika Jurusan Teknik Elektro Polteknik NegeriMalang, email: [email protected] Setiawan adalah dosen Jurusan Teknik ElektroPoliteknik Negeri Malang.Edi Sulistio Budi adalah dosen Jurusan TeknikElektro Politeknik Negeri Malang.

I. PENDAHULUANerkembangan ilmu pengetahuan dan teknologimemberikan manfaat besar dalam segala aspekkehidupan manusia. Hal ini dilihat dariperkembangan pengetahuan manusia tentang halmenanggapi rumput. Rumput sering dianggap sebagaitanaman pengganggu pada tanaman lainnya.Sementara, pada saat ini rumput banyak digunakansebagai tekstur pendukung pada permukaan tanah

seperti pada halaman rumah, kantor-kantor, taman-taman kota, lapangan olah raga, lapangan terbang dantempat-tempat pariwisata. Dan perawatan rumputsangat diperlukan dalam hal ini yaitu untukmendapatkan hamparan rumput yang seragam, rapatdan merata.Perkembangan ilmu teknologi sangat berpengaruhterhadap perawatan rumput. Salah satu kegiatanpemeliharaan lapangan rumput yang sangat pentingadalah pemotongan rumput. Kegiatan pemotongandilakukan dengan menggunakan alat atau mesinpemotong rumput.yang bersifat manual atau punbermotor. Dilihat dari cara pengerjaan nya, kegiatanmemotong rumput dengan mesin manual ataubermotor masih kurang efisien karena masih tetapmenggunakan tenaga manusia untuk menggerakkanmesin nya, sementara akan terjadi hal yang fatalapabila tidak dilakukan oleh seorang profesional.Pada penelitian ini dirancang “Implementasi KontrolPID Pada Pengaturan Kecepatan Potong Cutter Motoryang Diaplikasikan Pada Grass Cutter Robot SecaraWireless”. Perancangan robot pemotong rumput inimerupakan pengembangan dari pemotong rumputmanual, selain mengurangi resiko kecelakaan,pemotong rumput ini dapat memotong rumput secarakeseluruhan karena pergerakan dari robot ini diaturdengan menggunakan teknologi wireless.Saat ini teknologi control PID (Proportional IntegralDerivative) dikenal sebagai kontroler berumpan balikyang paling sering digunakan dalam dunia teknologi.Karena terbukti dapat memberikan performa kontrolyang baik dan berguna untuk mempercepat reaksisistem dan menghilangkan offset.(Pribadhi H S,2013 )Pada Skripsi ini Kontrol PID untuk mengontrolkecepatan dari pada sebuah motor DC pada robotpemotong rumput. Kontroler ini memiliki nilaiparameter proporsional sebagai nilai pengali erroruntuk nilai koreksi. Nilai parameter integral sebagaiperbaikan kesalahan keadaan mantap mencapai 0.Dan nilai parameter differensial sebagai perbaikanrespon transien dan meredam osilasi. (Ahmad A.2014).

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1Motor DCMotor DC ( Direct Current ) merupakan

sebuah perangkat elektromagnetis yang merubahenergi listrik menjadi energi mekanik. Motor arussearah digunakan dimana kontrol torsi dan

P

mailto:[email protected]


kecepatan dengan rentang yang lebar diperlukanuntuk memenuhi kebutuhan suatu aplikasi

Gambar 2.1Motor DC

2.2 Rotary EncoderEncoder adalah alat yang menghasilkan

keluaran digital sebagai akibat dari pergeseransudut atau linear. Rotary encoder adalah diviceelektromekanik yang dapat memonitor gerakandan posisi. Rotary encoder umumnyamenggunakan sensor optik untuk menghasilkanserial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan,posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatuporos benda berputar dapat diolah menjadiinformasi berupa kode digital oleh rotary encoder.Rotary encoder tersusun dari led danphototransistor dan juga suatu piringan tipis yangmemiliki lubang-lubang pada bagian lingkaranpiringan.

Gambar 2.2 Rotary Encoder

2.3Keypad Matrix 4x4Keypad adalah bagian penting dari suatu

perangkat elektronika yang membutuhkaninteraksi manusia, keypad berfungsi sebagaiinterface antara perangkat (mesin) elektronikadengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI(Human Machine Interface).

Gambar 2.3 keypad matrix 4x4

2.4LCD (Liquid Crystal Display)LCD (Liquid Crystal Display) adalah sebuah

alat yang digunakan untuk tampilan display. LCDmenampilkan huruf, angka, simbol dan karakter-karakter tertentu. LCD akan menampilkan datayang dikirimkan oleh mikrokontroller. LCD inimempunyai konfiguraasi 16 karakter dan 2 baris.

Gambar 2.4 LCD 16 x 2

2.5Arduino MegaArduino Mega adalah papan mikrokontroler

berdasarkan ATmega2569 yang memiliki 54 pininput/output (yang dimana digunakan sebagaioutput pwm), 16 analog input, 4 UART (hardwareport serial), Osilator Kristal 16 MHz, koneksiUSB, jack listrik, header ISP, dan tombol reset.Ini berisi semua yang diperlukan untukmendukung mikrokontroler hanya terhubung kekomputer dengan kabel USB atau dengan adaptorAC-DC ataupun baterai.

Gambar2.5 Arduino Mega

2.6 Arduino Pro MiniArduino Pro Mini adalah sebuah

mikrokontroler berdasarkan ATmega 328. Secarafungsi Arduino Pro Mini sama halnya denganArduino Mega, namun memiliki perbedaan padaspesifikasinya.mampu beroperasi pada tegangan3,3 volt atau 5 volt. Arduino Pro Mini.Pemrograman Arduino Pro Mini dapatmenggunakan software Arduino IDE. DidalamArduino Pro Mini tidak memiliki port USBsehingga tidak dapat secara langsungberkomunikasi dengan computer dan kabel data.


Gambar 2.6 Arduino Pro Mini

2.7 AKI / AkumulatorAkumulator (accu, aki) adalah sebuah alat

yang dapat menyimpan energy (umumnya energylistrik) dalam bentuk energy kimia. Contoh-contoh akumulator adalah baterai dan kapasitor.Didalam standar internasional setiap satu cellakumulator memiliki tegangan sebesar 2 volt.Sehingga aki 12 volt, mempunyai 6 cellsedangkan aki 24 volt mempunyai 12 cell.

Gambar 2.7 Akumulator2.8 Joystick

Joystick merupakanalat yang digunakan untukmengendalikan, mengontrolsertamenjalankanrobot.Dalamjoystickiniterdapatbeberapatombol yangbergunauntukmengirimkaninputan-inputanuntukmenjalankansalahsatumotorpadarobot.Masing-masingtombolinimempunyaifungsiyang berbeda- beda.

Gambar 2.8 joystick

2.9 NRF24L01Modul Wireless RF nRF24l01 adalah sebuah

modul komunikasi jarak jauh yang memanfaatkanpita gelombang RF 2.4 Ghz ISM (Industrial,Scientific and Medical). Modul ini menggunakan

antarmuka SPI untuk berkomunikasi. Tegangankerja dari modul ini adalah 5V DC.

Gambar 2.9 NRF24L01

2.10 Kontrol PIDPID(Proportional–Integral–Derivative

controller) adalah sebuah logika kontroler untukmenentukan presisi suatu sistem dengankarakteristik umpan balik serta parameterP(Proporsional), I(Integral), dan D(Derifatif).

Gambar 2.10 diagram blok kontroler PID

Dalam metode kontrol PID, sinyal kontroldihasilkan dengan cara memperkuat sinyalerror(proportional),mengintegralkan sinyal error(integral), dan membuatnya sebanding denganlaju perubahan sinyal error itu sendiri (derivative).Kontroler yang melakukan mekanisme tersebutdisebut dengan PID controller.

2.10.1 Kontroler ProportionalPada kontroler dengankontrol proporsional,

hubungan antara keluaran dari kontroler m(t) dansinyal kesalahan penggerak e(t) adalah:

m(t)=Kp e(t)……………………………………………(1)atau, dalam besaran transformasi Laplace,

……………………………... ………..(2)

dimana Kp adalah kepekaan proporsional ataupenguatan.

FeedbackInput


Gambar 2.11 Diagram Blok Kontroler Proposional

2.10.2 Kontroler IntegralPada kontroler integral, keluaran kontroler m(t)diubah dengan laju yang sebanding dengan sinyalkesalahan penggerak e (t).

………………………....(2-3)

dimana Ki adalah konstanta integral.

Gambar 2.12 Diagram Blok Kontroler Integral

2.10.3 Kontrol DifferensialHubungan antara keluaran kontroler m(t) dan

sinyal kesalahan penggerak e(t) adalahs…………………..………...(2-4)

dimana Kd merupakan konstanta diferensial yangdigunakan untuk memperbaiki atau mempercepatrespons transien dari sebuah sistem serta dapatmeredam osilasi.

Gambar 2.13 Diagram Blok Kontroler Diferensial

III. METODOLOGI

3.1 Diagram Blok Sistem

Gambar 3.1 Diagram Blok sistem

Penjelasan fungsi dari diagram blok sistemsebagai berikut :1) Push button terdapat pada joystick yang berfungsi

untuk menggerakkan arah robot.2) Arduino Pro Mini komponen utama yang terdapat

pada joystick yang berfungsi untuk pengendaliataupun menyimpan perintah-perintah yang akandikirimkan.

3) Modul wirelesss NRF24L01 berfungsi sebagaitransmitter dan receiver data antara joystickdengan robot.

4) Keypad berfungsi sebagai periperal untukmemasukkan nilai kp, ki, kd dan setpoint.

5) Sensor rotari enkoder berfungsi untuk membacakecepatan motor DC pemotong.

6) Arduino Mega sebagai komponen utama yangberfungsi untuk menyimpan perintah dan sebagaipengendali sistem kerja robot.

7) Driver mpotor berfungsi untukmenggerakkanmotor DC sesuai dengan perintah yang diberikanoleh controller.

8) Motor Kiri dan Motor Kanan berfungsi sebagaiaktuator untukmenggerakkan robot.

9) Motor Pemotong berfungsi sebagai aktuator untukmenggerakkan pisau pemotong.

10)Lcd 16 x 2 berfungsi sebagai display untukmenampilkan nilai set point dan kecepatan yangterukur.

3.2 Perancangan Mekanik1. Mekanik joystick

Mekanik Joystick yang digunakan adalahjoystick PS (Play Station) denganmenambahkan box. Box ini dibuat dari bahanakrilik dengan ukuran panjang = 8 cm , lebar =11 cm dan tinggi = 4,5 cm.

Gambar 3.2 Joystick

2. Kerangka RobotBahan utama yang digunakan pada robot

ini adalah profil aluminium atau aluminiumkotak. Untuk motor penggerak menggunakanrantai/ belt

Adapun spesifikasi mekanik kerangkarobot sebagai berikut :1.Panjang : 50 cm

Kd .sInput

Feedback


2.Lebar : 40 cm3.Tinggi : 25 cm4.Berat : 11 kg5.Bahan :profil aluminium(aluminium kotak)

6.Pisau : 30 x 2,5 cm (berbahanbaja)

7.Roda : diameter 10 cmJarak permukaan tanah dengan pisau : 2.5 cm

Gambar 3.3 tampak atas

Gambar 3.4 tampak depan

Gambar 3.6 tampak belakang

3. Mekanik boxMekanik box berfungsi sebagai tempat

untuk meletakkan komponen-komponenelektrik yang digunakan pada robot. Padarobot ini terdapat 2 box dengan dimensi yang

sama dengan fungsi yang sama juga yaitusebagai tempat untuk komponen-komponenelektik robot. Kedua box ini terbuat dari bahanakrik dengan ukuran panjang = 19 cm, lebar =13,5 cm dan tinggi 7 cm.

3.3 perancangan Elektrik1. Aplikasi Arduino Promini

Pengguna menggerakkan robot denganmenggunakan sebuah remote dengankomunikasi wireless. Komunikasi wirelesspada robot ini menggunakan modulNRF24L01 yang berfungsi sebagai transmitter.Oleh karena itu diperlukan modul Arduino ProMini untuk memproses perintah-perintah yangakan dikirimkan.

Gambar 3.7Wiring pada Arduino Promini

2. Aplikasi Arduino MegaModul Arduino Mega berfungsi sebagai

mikrokontroler utama dari robot. Data yangditerima oleh NRF2401 receiver dari remotediklasifikasikan sebagai perintah untukmenggerakkan aktuator pada robot yangberupa motor DC. Perintah-perintah yangditerima oleh Arduino Mega adalah perintahuntuk pergerakan robot. Arduino Mega jugaberfungsi untuk menrima kondisi high dan lowdari pembacaan sensor rotari enkoder yangterdapat pada motor pemotong.

Gambar 3.8Wiring pada Arduino Mega


3. Aplikasi Driver H-bridgeModul Driver H-Bridge Mosfet berfungsi

untuk mengubah arus listrik pada motor DC.Perubahan arus mengalir dari kiri atau kanantersebut digunakan untuk mengubah putaranmotor searah jarum jam/clockwise (CW) atauberbalik arah jarum jam/counterclockwise(CCW).

Driver ini digunakan untuk mengontrolmotor DC penggerak.

Gambar 3.9 Skematik rangkaian Driver motorH-Bridge

4. Aplikasi Driver Motor

Gambar 3.10 Skamatik rangkaian DriverMotor

Rangkaian driver motor ini digunakanuntuk mengatur tegangan pada motor sesuaidengan PWM yang diberikan oleh kontroller.Motor DC sebagai output dari driver ini adalahMotor DC MY1016 yang digunakan untukmemutar pisau pada robot yang memilikitegangan sumber sebesar 24 Volt dan Imaxnyaadalah 10.41 Ampere.

Driver motor DC ini menggunakanmenggunakan mosfet tipe irf3205 karena dati

datasheet diketahui arus maksimalnya sebesar62 Ampere.

Berdasarkan datasheet Arduino, teganganoutput pada saat HIGH(VOH) = 5 Volt.Sedangkan arus I/O(II/O) = 40mA. Maka :

R minimal =⫠

, dan

R maksimal =

=

Berdasarkan perhitungan diatas, makauntuk rangkaian ini dipilih R1 dengan nilai330 Ω karena masih pada range 125 Ω sampai20 KΩ. Selain itu dipasang diode sebagaipengaman. Karena hal ini disebabkan motormerupakan beban imduktif. Pada bebaninduktif biasanya akan terjadi lonjakantegangan yang sangat besar pada saatperpindahan kondisi ON dan OFF. Maka dariitu, pemasangan diode bertujuan agar lonjakantegangan tersebut tidak mempengaruhi kinerjaMOSFET.

5. Aplikasi Sensor KecepatanRangkaian ini digunakan untuk membaca

kecepatan motor DC dengan cara menghitungperiode pulsa yang keluar dari rangkaian in.pulsa muncul karena lubung – lubang padapiringan yang berputar dam dibaca oleh sensoroptocoupler. Sensor ini memiliki priringandengan 36 jumlah lubang disekelilingnyadengan sudut antara lubang adalah 10º.

Tegangan kerja dari sensor kecepatan iniadalah pada saat mendapatkan logika 0 makategangan kerjanya adalah 0-5 volt dan padasaat mendapatkan logika 1 maka tegangankerjanya adalah 3 sampai 5.5 Volt.

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian SensorKecepatan

Berdasarkan datasheet, berikut adalahperhitungan dari rangkaian :Vcc = VR1+ VR2

5 V = VR1+ 1,2 V


VR1 = 3,8 VoltR1 = ۲

۲

Sedangkan VCE output PC817 = 3.5 Voltdan = 50 mA, sehingga nilai R2 minimaladalahVcc = VR12+ VCE

5 V = VR12+ VCE outputVR2 = 1.5 VoltR2 =۲

۲

Jika VCE output PC817 pada saat aktif =3.5 Volt, maka nilai VREF harus lebih kecil darinilai VCE. Oleh karena itu nilai R3 dan R4dipasang resistor sebesar 10 K.VREF= VR4

VR4=

۲

3.4 Perancangan PIDPada perancangan kontrol PID dilakukan

dengan menganalisa respon PID berdasarkannilai Kp, Ki, dan Kd yang telah dirancangsebelumnya menggunakan metode osilasiZiegler-Nichols. Respon PID ini akanmenunjukkan apakah nilai Kp, Ki, dan Kdyang telah dirancang mampu menghasilkanoutput yang sesuai dengan set point yangdiberikan.

Pada pengujian ini kontrol PID diberikanset point sebesar 2300 RPM. Berikut iniadalah respon yang dihasilkan menggunakanmetode osilasi Ziegler – Nichols. Semulaparameter-parameter integrator disetting takberhingga dan parameter differensial disettingnol ( Ki = ~ ; Kd = 0 ). Parameter proporsionalkemudian dinaikkan bertahap. Mulai dari nolsampai mencapai harga yang mengakibatkanreaksi sistem berosilasi. Reaksi sistem harusberosilasi dengan tetap ( Sustain Oscillation ).

Nilai penguatan proportional pada saatsistem mencapai kondisi Sustain oscillationdisebut ultimate gain (Ku). Sedangkan periodedari gelombang osilasi disebut ultimate period(Tu). Setelah didapat nilai Ku dan Pu makanilai konstanta Kp, Ki, dan Kd dapat diperolehberdasarkan tabel berikut :

Gambar 3.12 Rumus Tuning PID Ziegler-Nichols

IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian LCDPengujian rangkaian ini sebatas pengeluaran

data dari mikrokontroler untuk ditampilkan didisplay LCD.

Gambar 4.1 Pengujian LCD

4.2 Pengujian Pengaturan Motor DC denganDriver

Pengujian rangkaian driver dan motorbertujuan untuk memeriksa tegangan masukandan tegangan keluaran dariri driver motor serta,memeriksa setiap jalur komponen yang terpasangsudah benar dengan menggunakan alat ukurmultimeter.

Tabel 4.1 Pengujian Arah Putar MotorPIN Gerak MotorIN1 IN2 VIN(PWM)0 0 1 Free running1 0 1 Putar kanan0 1 1 Putar kiri1 1 1 Breaking

4.2.1 Pengujian Kecepatan MotorPengujian kecepatan motor ini untuk

mengetahui kecepatan pada setiap motor denganalat ukur tachometer. Setiap motor diberikan nilaipwm 100 sampai 255 kemudian diukur dandiamati nilai kecepatan (rpm) masing-masingmotor pada digital tachometer.

Tabel 4.2 Pengujian RPMNO PWM PWM

MotorA MotorB MotorA MotorB1 100 100 41.4 44.12 110 110 46.8 48.83 120 120 50.7 54.24 130 130 54.2 57.85 140 140 59.1 62.46 150 150 63.1 66.77 160 160 68.4 72.08 170 170 72.3 76.09 180 180 77.6 79.1


10 190 190 83.3 83.911 200 200 86.6 88.912 210 210 90.6 92.913 220 220 94.3 96.514 230 230 99.0 100.515 240 240 102.7 104.216 250 250 106.5 107.5

Dari hasil pengujian, terdapat selisih Antaraperbedaan kecepatan Antara motor A dan Motor B.perbedaan ini disebabkan karena faktor mekanikposisi dan pemasangan motor yang kurang presisi.

Gambar 4.2 gambar Kecepatan Motor Kiriterhadap PMW

Gambar 4.3 Grafik Kecepatan Motor KananTerhadap PWM

4.2.2 pengujian Konfigurasi Pergerkan RobotPengujian pergerakan robot ini bertujuan

untuk mengetahui dan menentukan arah masing-masing motor sehingga robot mampu bergeraksesuai dengan arah yang diinginkan. pengujiandilakukan dengan memberikan kecepatan yangsama.

Tabel 4.3 konfigurasi pergerakan robot terhadapmotor

Arah Gerak M Kiri M Kanan

Maju CW CCW

Mundur CCW CW

Putar Kanan CW Diam

Putar Kiri Diam CCW

Putar BalikKanan

CW CW

Putar BalikKiri

CCW CCW

4.3 Pengujian Rotary EncoderPengujian pada sensor rotary encoder

bertujuan untuk mengetahui apakah kecepatanyang dibaca sensor sesuai dengan pembacaandengan menggunakan tachometer. Hal inidilakukan untuk mengetahui besarnya nilai errorpembacaan sensor kecepatan.

Tabel 4.4 hasil pengujian sensor kecepatanPWM RPM pada

RotaryRPM padaTacho

Error

50 1546 1534 0.78

60 1913 1913 0.

70 2160 2154 0.278

80 2346 2346 0

90 2473 2467 0.243

100 2560 2559 0.039

110 2633 2636 -0.113

120 2700 2684 0.596

130 2740 2734 0.219

140 2780 2774 0.216

150 2813 2812 0.035

160 2833 2832 0.035

170 2860 2854 0.210

180 2873 2874 -0.034


190 2893 2885 0.277

200 2906 2908 -0.068

210 2920 2920 0

220 2933 2932 0.034

230 2946 2939 0.238

240 2960 2958 0.067

250 2966 2966 0

255 3013 3010 0.099

Dari data pembacaan sensor rotary encoder danTachometer diatas menunjukkan bahwa pembacaansensor rotary encoder diatas mempunyai error rata-rata 0.11 %

Gambar 4.4 grafik pengujian sensor rotaryencoder

4.4 Pengujian Motor dengan metode osilasi PIDZiegler-Nichols

Pengujian Motor dengan Kontrol PID iniadalah pengujian utama pada sistem keseluruhan.Pengujian kontrol PID dilakukan denganmenganalisa respon PID berdasarkan nilai KP, Ki,dan Kd yang telah dirancang sebelumnyamenggunakan metode osilasi Ziegler-Nichols.

Gambar 4.5 Respon PID metode osilasi Ziegler-Nichols

Grafik output sistem menggunakan metodeosilasi Ziegler-Nichols belum memberikan kondisistabil pada sistem. Dapat dilihat pada gambardiatas bahwa respon sistem masih terus menerusberosilasi. Sehingga perlu dilakukan tuning secaramanual. Tuning manual yang dilakukan dengancara Try and Error menghasilkan respon yang

baik pada nilai Kp = 0,35, Ki = =0,10 dan Kd =0,01.

Gambar 4.6 Respon PID dengan tuning try anderror tanpa beban

Pengujian parameter Kp,Ki dan Kd padasistem pengaturan kecepatan cutter motor padarobot pemotong rumput ini diuji terhadap 3 jenislapangan. Lapangan dipilih berdasarkan densitasrumput, diameter rumput dan ketingggian rumput.Seperti gambar dibawah ini.

Gambar 4.7 Lapangan 1




Pada lapangan pertama terdapat rumput yanghalus dan jarak yang rapat dengan diametr rumput± 0.5 mm sampai 1,5 mm serta tinngi rumput ± 5cm. Pada lapangan kedua terdapat jenis rumputyang kasar akan tetapi dengan jarak yangrenggang, berdiameter ± 1 mm sampai 2 mm dantinggi rumput ± 20 cm. Pada lapangan ketigaterdapat rumput yang sangat kasar dan rapatdengan diameter ± 1,5 mm sampai 2,5 mm danketinggian rumput sekitar ± 30 cm. Dari ketigajenis lapangan tersebut didapatkan 3 jenis responsistem dengan beban yaitu seperti gambardibawah:

Gambar 4.10Pengujian lapangan pertamaDari grafik respon sistem dengan beban

lapangan pertama dapat dilihat saat sistemmendapatkan penurunan kecepatan cutter motorkarena penngaruh densitas rumput pada lapanganpertama sangat rapat. Dari gambar 4.16,mengalami penurunan kecepatan hingga 1803 rpmpada 6,75 s, setelah itu kecepatan meningkatsebesar 2540 pada 8,5 s, turun lagi hingga 1913rpm pada 10,75 s , kemudian meningkat lagi pada11,75 s menjadi 2520 rpm. Hal ini menunjukkanbahwa kecepatan cutter motor kembali menujusetpoint namun selalu berosilasi karena bebanyang didapatkan tidak selalu sama. Dari grafikdiatas dapat ditemukan error steady state (ess).Perhitungan ess adalah sebagai berikut :

ݐ െ

െ

۲ ݐ

۲

Settling time (ts) pada grafik diatas dapatdiketahui saat sistem menuju stady state, yaitu 1.5s.

Gambar 4.11 Pengujian lapangan keduaDari grafik respon dengan beban lapangan

kedua dapat dilihat terjadi penurunan kecepatan.Penurunan kecepatan yang terjadi pada sistem initidak seperti halnya dengan penurunan kecepatanpada lapangan pertama. Penurunan kecepatancutter motor pada lapangan kedua ini dikarenakandensitas rumput pada lapangan tidak terlalu rapatdibandingkan dengan dengan lapangan pertama.Sistem tetap mempertahankan kecepatan dengansetpoint yang diberikan akan tetapi masihmengalami osilasi karena beban yang didapatkantidak selalu sama. Dari gambar 4.17, mengalamipenurunan kecepatan hingga 1826 rpm pada 7,25s, setelah itu kecepatan meningkat sebesar 2486pada 7,75 s, turun lagi hingga 1986 rpm pada 8,5s , kemudian meningkat lagi pada 9,25 s menjadi2433 rpm.

Dari grafik diatas dapat ditemukan errorsteady state (ess).

ݐ െ

െ

۲ ݐ

۲

Settling time (ts) pada grafik diatas dapatdiketahui saat sistem menuju stady state, yaitu 2.5s.

Gambar 4.12 Pengujian lapangan ketigaDari grafik respon diatas yaitu grafik respon

sistem pada saat dibebani lapangan ketiga dimanadensitas rumput pada lapangan ini tidak beraturandan diameter, ketinggian rumput pada lapanganini cukup besar sehingga terjadi penurunan


kecepatan cutter motor seperti grafik diatas.Respon sistem tetap mempertahankan nilaisetpoint-nya akan tetapi karena beban nya tidakberaturan sehingga sistem mengalami osilasi.

Penurunan kecepatan pada grafik responsistem dengan beban lapangan ketiga ini,penurunan kecepatan menjadi 2026 rpm pada 4,5dan meningkat menjadi 2346 rpm pada 5,5 s,kecepatan mengalami penurunan lagi menjadi1540 rpm pada 6s kemudian kecepatan meningkatlagi pada 7 s hingga menjadi 2620 rpm. Darigrafik diatas dapat ditemukan nilai error steadystate dan settling time.

Dari grafik diatas dapat ditemukan errorsteady state (ess).

ݐ െ

െ

۲ ݐ

۲

Settling time (ts) pada grafik diatas dapatdiketahui saat sistem menuju stady state, yaitu2.25 s.

Berdasarkan ketiga gambar grafik responsistem dengan beban diatas sudah dapat dikatakanrespon sistem yang stabil namun sistem tidakselalu berada pada nilai setpoint yang diberikan.Hal ini disebabkan karena densitas, diameter, danketinggian pada setiap lapangan yang dilakukanpercobaan berbeda akan tetapi sistem masih tetapmempertahankan titik kestabilan sesuai setpoint.

Dari hasil percobaan PID yang telah dilakukandengan mengkombinasikan parameter-parameterKp, Ki dan Kd dapat disimpulkan bahwasanyakombinasi dari ketiga parameter tersebutsangatlah mempengaruhi kinerja dari sistem.

V. PENUTUP

5.1 KesimpulanBerdasarkan hasil perancangan dan pengujian

yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagaiberikut :

1. Pengujian gerak robot menunjukkan bahwarobot dapat bergerak dengan 6 macampergerakan sesuai dengan perintah melaluijoystickwireless yang digunakan pengguna.

2. Penentuan nilai parameter Kp, Ki dan Kddengan menggunakan metode Ziegler-Nichols osilasi belum cukup untukmenghasilkan sinyal keluaran yang stabil.Sehingga penentuan dilakukan dengan

merubah parameter PID yang tidak jauh dariparameter awal dengan caratry and errornilai parameter PID nya.

3. Dengan mengimpelentasikanmetode PID(Proportional Integral Derivative) denganparameter Kp = 0,35 dan Ki = 0,10dan Kd =0,01 pada cutter motor, metode PID mampumempercepat sistem menuju danmempertahankan nilai setpoint yangditentukan.

5.2 SaranBerberapa hal yang direkomendasikan untuk

pengembangan lebih lanjut adalah :1. Dari segi mekanik, sebaiknya lebih

dipertimbangkan lagi tentang dimensi robot,baik dari rangka robot hingga komponen-komponen yang tersusun didalam nya agarpergerakan robot dapat lebih cepat lagi dandapat digunakan pada lahan-lahan yangbergelombang.

2. Dari segi elektrik,a. Selain menggunakan joystick sebagai

peripheral untuk menggerakkan robot,pengembangan dapat menambahkankemampuan untuk bergerak secaraotomatis dari.

b. Penggunaan sensor rotary encoderdengan range atau lubang piringan yanglebih banyak menjadik spesifik untukkedetailan feedback performansikontrol. Sehingga sinyal keluaransistem menjadi lebih stabil.

3. Dari segi software, perlu adanya metodekontrol lain sebagai pembanding apakahmetode baru yang digunakan lebih baik ataukuran baik dibandingkan metode PID yangdigunakan saat ini.

DAFTAR PUSTAKA

1) Dataheet microchip.2007.interfacing a 4x4Matrix keypad with an 8-bit GPIO Expander

2) Fernando, Ardilla and Bayu, SandiMarta and AR. Anom, Besari (2011) PathTracking Pada Mobile Robot Dengan UmpanBalik Odometry. In: IES 2011 - EmergingTechnology for Better Human Life, EEPIS-Surabaya.

3) Putu Giovanni Eliezer, 2014.http://www.geyosoft.com/2014/rotary-encoder(diakses pada tanggal 12-01-2016)

4) Rahmat Nugroho. 2014. Implementasi MetodePID Kontrol Struktur Kaskade untukPengaturan Kecepatan Motor

http://www.geyosoft.com/2014/rotary-encoder

http://www.geyosoft.com/2014/rotary-encoder


DC.Skripsi .Malang.TE.Politeknik NegriMalang

5) Wulandari. Triyas Ika. 2010. “RancangBangun Sistem Penggerak Pintu Air DenganMemanfaatkan Energi Alternatif Matahari”Skripsi. Institut Teknologi Sepuluh NovemberSurabaya

jurnalelkolind,agustus2016,vol.03,no.3

Documents