mata kuliah : kontrol cerdas

MATA KULIAH : KONTROL CERDAS

DISUSUN OLEH :1. ANDREANOS2. KOMARUDIN3. SANG PUTU4. SOULTAN GANI

TEKNIK ELEKTRONIKA INDUSTRIEC- 5B

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

KENDALI POSISI MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY BERBASIS PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER ( PLC )

I. PENDAHULUAN

Pengendalian posisi menjadi penting di saat dunia bergerak ke

arah otomatisasi. Penggerak yang selama ini dipergunakan dalam

industri adalah motor, sistem hidrolik dan sistem pneumatik. Algoritma

pengendalian juga bervariasi, misalnya PID, fuzzy, sliding mode

control, learning feed forward control, dll. Sistem kendali posisi ini

dengan logika fuzzy ini menggunakan PLC OMRON C-200HG, yang

dilengkapi dengan FZ001 (fuzzy unit), analog output unit dan high

speed counter unit. Semua prosesnya akan dilakukan oleh fuzzy unit

sehingga program utama hanya tinggal mengambil nilai dari fuzzy unit.

KENDALI POSISI MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC )

Sebagai pendukung sistem, dipergunakan LM3524 PWM generator dan

rangkaian H-Bridge untuk menggerakkan motor searah dan berlawanan

arah jarum jam. PLC menerima input posisi dari shaft motor dari rotary

encoder yang terhubung ke high speed counter unit,

membandingkannya dengan setting point yang dimasukkan dan

melakukan perhitungan. Hasilnya diberikan kepada analog output unit

untuk selanjutnya dapat menggerakkan motor.



II. PERANCANGAN SISTEM

Sistem ini dibuat dengan menggunakan motor DC yang

terhubung dengan sebuah penggerak dan rotary encoder sebagai

sensor posisi. Sebagai pengendali utama dipilih PLC OMRON C200HX

karena pengendali ini merupakan pengendali umum yang digunakan di

industri. Rotary encoder yang dipergunakan memiliki resolusi 500 ppr

yang berarti dalam satu putaran akan dihasilkan 500 pulsa. Rotary

encoder memiliki konfigurasi keluaran berupa open collector, sehingga

perlu diberi sebuah tahanan pull-up. Sebagai penggerak motor

dipergunakan H-Bridge. Penggerak jenis ini dipilih karena dapat meng-

gerakkan motor berputar searah (CW-Clock Wise) atau berlawanan arah

jarum jam (Counter Clock Wise). Rangkaian penggerak ini dibuat dari

dua pasang transistor yang komplemen yaitu TIP41C dan TIP 42C yang

dipasang pada konfigurasi tertentu. Sistem juga dilengkapi dengan

PWM (Pulse Width Modulation). Oleh karena PWM unit untuk PLC

OMRON tidak dimiliki, maka dibuatlah rangkaian eksternal dari IC

LM3524. Dengan menggunakan IC ini, maka PLC hanya cukup

memberikan tegangan yang berbanding lurus dengan duty cycle yang

diinginkan. Berikut ini adalah blok diagram dari sistem kendali posisi

ini :



Gambar 1. Diagram Blok Sistem Gambar 2. Detail Diagram Blok Sistem

Perancangan sistem Fuzzy menggunakan 2 input dan 2 output. Sebagai

input ada error dan delta error (derror). Sedangkan outputnya adalah

duty cycle dan arah putar. Sistem fuzzy dirancang dengan bantuan

Fuzzy Support System (FSS).


Gambar 3. Membership function input error

Gambar 4. Membership function input derror

Oleh karena FZ001 tidak mengenal nilai negatif, maka semua nilai

dibuat positif dengan menembahkan semacam offset. Dengan

demikian, nilai terendah setiap membership function adalah nol.



Gambar 5. Membership function duty cycle

Gambar 6. Membership function output arah


Gambar 7. Aturan pada pengendali Fuzzy


III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan awal menunjukkan bahwa nilai awal DAC untuk

menggerakkan motor adalah 460 dan bukan nol. DEengan demikian

batas bawah membership function output duty cycle diubah menjadi

490 sedangkan batas atasnya tetap. Pengetesan sistem dilakukan

untuk beberapa setting point untuk dua arah. Berikut ini adalah respon

sistem untuk berbagai setting point yang diberikan :


Gambar 8. Titik awal 0°, setting point 90° Gambar 9. Titik awal 90°, setting point 0°

Gambar 8 dan 9 menunjukkan bahwa pada saat gerakan dari 0° ke 90°,

sistem tidak bisa mencapai setting point yang ditentukan, demikian

pula dengan kondisi sebaliknya. Kondisi akhir yang dicapai adalah 83°

dan 0,69°. Hal ini dikarenakan terdapat backlash pada sistem transmisi

motor dan encoder. Percobaan awal yang dilakukan juga telah

menunjukkan bahwa backlash yang terdapat pada sistem telah

membuat hasil pengukuran posisi sudut tidak sesuai dengan yang

diharapkan. Kedua percobaan memberikan rise time yang sama, yaitu

2ms. Settling time pada gambar 8 dan 9 masing-masing 7ms dan 12ms.


Untuk gambar 10 dan 11, setting point yang diinginkan tercapai, tetapi

untuk kondisi sebaliknya tidak tercapai, terjadi error kecil. Pada

percobaan ini didapat rise time dan settling point yang sama untuk dua

kondisi, yaitu 3ms dan 7ms.


Gambar 12 dan 13 menunjukkan bahwa rise time dan settling time

kedua kondisi sama, yaitu 3ms dan 8ms. Secara umum hal ini terkesan

tidak masuk akal, tetapi apabila dilihat dari keluaran duty cycle, hal ini

menjadi masuk akal.


Gambar 14 dan 15 memberikan hasil yang agak berbeda. Rise time dan

settling time untuk gambar 14 adalah 3ms dan 6ms. Sedangkan untuk

gambar 15, nilai rise time dan settling time masing-masing adalah 5ms

dan 8ms. Keluaran duty cycle gambar 16 – 23 menunjukkan bahwa

semakin settling point dari titik awalnya maka nilai duty cycle yang

dihasilkan oleh Fuzzy juga semakin besar.



Gambar 16. Perubahan out ADC untuk respon gambar 8

Gambar 17. Perubahan out DAC untuk gambar 9

Nilai duty cycle dihitung dengan membagi nilai yang tercantum pada

gambar 16 sampai gambar 23dengan 4905 (nilai maksimum keluaran

DAC) dan dikalikan dengan 100%.



IV. KESIMPULANDalam PLC, sistem fuzzy tidak mengenal angka negatif,

sehingga harus ditambahkan semacam offset untuk membuat batas terendah menjadi nol. Dengan demikian, semua nilai masukan harus disesuaikan terlebih dahulu.

Sistem menghasilkan duty cycle yang sebanding dengan kebutuhan, artinya jika error awal besar semakin besar maka duty cycle awal yang dihasilkan oleh pengendali fuzzy juga besar. Hal ini dikarenakan sistem berusaha untuk mencapai setting point secepat mungkin. Duty cycle yang dihasilkan tidak tetap sepanjang percobaan, tetapi berubah perlahan sampai akhirnya mencapai nilai yang membuat motor tidak bergerak lagi. Sistem ini dapat dikembangkan lebih jauh untuk menggerakkan motor induksi dengan bantuan inverter. Hal ini lebih mendekati kondisi nyata di industri.

mata kuliah : kontrol cerdas

Documents