perancangan dan analisis pengaruh sistem kendali fuzzy …digilib.unila.ac.id/54566/2/skripsi full...
TRANSCRIPT
PERANCANGAN DAN ANALISIS PENGARUH SISTEM KENDALI
FUZZY LOGIC TERHADAP PENGGUNAAN DAYA PADA SISTEM
ROBOT MOBIL LINE FOLLOWER
(Skripsi)
Oleh
ANDRI SEPRIYAWAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRAK
PERANCANGAN DAN ANALISIS PENGARUH SISTEM KENDALI
FUZZY LOGIC TERHADAP PENGGUNAAN DAYA PADA SISTEM
ROBOT MOBIL LINE FOLLOWER
Oleh
ANDRI SEPRIYAWAN
Penelitian tentang penggunaan kendaraan berbahan listrik belakangan ini
menjadi perhatian dan solusi alternatif untuk menguranggi ketergantungan
penggunaan energi berbahan bakar fosil. Penggunaan kendaraan listrik masih
terkendala pada efisiensi daya dan efektifitas sistem kendali yang digunakan,
sehingga perlu adanya pengkajian dan pengembangan pada hal tersebut.
Peggunaan kendali logika samar (fuzzy) menjadi salah satu meteode yang
dapat dicoba karena miiliki kemampuan respon sistem yang lebih cepat dan
mampu memperbaiki recovery time sistem yang dapat mempengaruhi penggunaan
daya. Pada penelitian ini digunakan robot mobil line follower yang merupakan
salah satu robot mobil otomatis sebagai wahana uji coba sistem. Robot mobil line
follower menggunakan 5 sensor garis dsn motor servo sebagai kemudi otomatis
sistem yang diatur oleh kendali fuzzy. Metode penelitian yang digunakan adalah
penelitian dan pengembangan (R&D). Pengujian secara keseluruhan dibagi
menjadi 2 bagian yaitu merancang robot mobil line follower dan merancang
sistem kendali fuzzy untuk mengendalikan robot mobil tersebut. Pengujian
dilakukan pada lintasan yang bervariasi (lurus, belok kiri, dan belok kanan) dan
sistem kendali yang bervariasi (ON/OFF,PID, dan Fuzzy) sebagai perbandingan
efisiensi dan efektivitas sistem.
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan penggunaan sistem kedali
fuzzy pada robot mobil line follower memiliki respon sistem yang lebih cepat 0,4
detik dibanfingkan kendali kovensional. Kendali fuzzy unggul pada saat berjalan
pada lintasan berbelok, sedangkan sistem kendali PID unggul pada kestabilan
sistem untuk mempertahankan setpoint. Penggunaan kendali fuzzy dan PID
memiliki respon yang cepat 2-4 detik dibandingkan kendali konvensional,
sehingga mempercepat waktu tempuh dan otomatis menghemat konsumsi energi
dari robot mobil.
Kata kunci: Robot line follower, kendali fuzzy, Penggunaan daya.
ABSTRACT
PERANCANGAN DAN ANALISIS PENGARUH SISTEM KENDALI
FUZZY LOGIC TERHADAP PENGGUNAAN DAYA PADA SISTEM
ROBOT MOBIL LINE FOLLOWER
by
ANDRI SEPRIYAWAN
Research on the use of electric vehicles has become a concern and
alternative solutions to reduce dependence on fossil fuel-based energy use. The
use of electric vehicles is still constrained by the power efficiency and
effectiveness of the control system used, so there is a need for an assessment and
development of this.
The use of fuzzy logic control is one method that can be tried because it
has a faster system response capability and is able to improve system recovery
time that can affect power usage. In this study the line follower car robot was used
as one of the automatic car robots as a vehicle for system testing. Line follower
car robots use 5 line sensors and servo motors as automatic steering systems that
are regulated by fuzzy control. The research method used is research and
development (R & D). The overall test is divided into 2 parts, namely designing a
line follower car robot and designing a fuzzy control system to control the car
robot. Tests are carried out on various trajectories (straight, turn left, and turn
right) and vary control systems (ON / OFF, PID, and Fuzzy) as a comparison of
system efficiency and effectiveness.
Based on the results of the study it can be concluded that the use of a fuzzy
ignition system on the line follower car robot has a system response that is 0.4
seconds faster than conventional control. Fuzzy control has the advantage when
walking round the corner, while the PID control system on the stability of the
system to maintain the setpoint. The use of fuzzy and PID controls has a fast
response of 2-4 seconds compared to conventional controls, thus speeding up the
travel time and automatically saving energy consumption of the car's robot.
Keyword: Robot line follower, Control fuzzy, Power Consumption
PERANCANGAN DAN ANALISIS PENGARUH SISTEM KENDALI
FUZZY LOGIC TERHADAP PENGGUNAAN DAYA PADA SISTEM
ROBOT MOBIL LINE FOLLOWER
Oleh
ANDRI SEPRIYAWAN
Skripsi
Sebagai Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknik
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bekri pada tanggal 2 September 1996
atau bertepatan dengan 18 Rabi’ul Akhir 1416 H. Penulis
adalah anak kelima dari lima dari pasangan Bapak Kunting
dan Ibu Sumarni.
Pendidikan penulis pertama kali dimulai dar TK Afdiling IV Bekri Lampung
Tengah pada tahun 2000—2002. Pendidikan Kedua dilanjutkan di SDN 1
Tanjung Jaya pada tahun 2002—2008. Pendidikan Ketiga dilanjutkan di SMPN 2
Bangunrejo dari 2008—2011. Pada tahap ini penulis memulai belajar
berorganisasi dengan bergabung dengan kegiatan Palang Merah Remaja, OSIS,
dan Pramuka. Pendidikan Keempat dilanjutkan di SMAN 1 Bangunrejo pada
tahun 2011—2014. Pada tahap pendidikan ini penulis mulai aktif di berbagai
kegiatan organisasi seperti OSIS, PASKIBRA, dan SISPALA, dan juga kegiatan
ekstrakulikuler diantaranya sepakbola dan basket. Pendidikan selanjutnya
ditempuh dijurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung
melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri).
Selama masa pendidikan di kampus penulis aktif di berbagai organisasi.
Penulis aktif selama 2 tahun di Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro
(HIMATRO) sebagai anggota divisi Minat dan Bakat pada tahun 2015/2016, dan
sebagai anggota devisi Pengembangan Keteknikan pada tahun 2016/2017. Selain
itu penulis juga menjadi staf di departemen Riset dan Teknologi pada Unit
Kegiatan Mahasiswa (UKM) Sains dan Teknologi Universitas Lampung tahun
2016/2017.
Pada bidang keilmuan penulis pernah menjadi asisten praktikum di Laboratorium
Teknik Kendali selama 2 tahun dan menjadi ketua tim Riset dan Pembelajaran di
Laboratorium Teknik Kendali. Penulis juga aktif menjadi tim riset mobil listrik
dan mobil hemat energi di Komunitas Kreativitas (KUKIS) Universitas Lampung.
Penulis penah melakukan kerja praktik (magang) selama bulan Februari 2017 di
PT. Bukit ASAM (Persero), tbk. Unit Pelabuhan Tarahan Bandar Lampung.
MOTTO HIDUP
La yukallifullahu nafsan illa wus’aha Laha ma kasabat wa alayha
maktasabat
Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Dia
mendapat pahala(dari kebaikan) yang dikerjakannya dan dia mendapat siksa(dari
kejahatan) yang diperbuatannya.
(Q.S Al Baqarah Ayat 286)
Qulillahumma maalikal mulki tu’tilmulka mman tasya’u wa tanzi’ul mulka mim
man tasya’u wa tuizzu man tasya’u wa tuzillu man tasya, biyadikal khair,
innaka ‘ala kulli syai’ing qadir
Katakanlah muhammad, “Wahai Tuhan pemilik kekuasaan, Engkau berikan
kekuasaan kepada siapapun yang Engkau kehendaki, dan Engkau cabut kekuasaan
dari siapapun yang Engkau kehendaki.Engkau muliakan siapapun yang Engkau
kehendaki dan Engkau hinakan siapapun yang Engkau kehendaki. Ditangan
Engkau segala kebajikan. Sungguh Engkau Mahakuasa atas segala sesuatu.
(Q.S Al-Imran Ayat 26)
“Lakukanlah yang terbaik di setiap kesempatan dan nikmati setiap prosesnya.
Jangan lupa bersyukur, Rencana Allah yang paling baik”
-ANDRI SEPRIYAWAN-
Bapak dan Ibu tercinta Kunting dan Sumarni yang selalu
berdoa dan memberi dukungan tanpa henti untuk kesuksesan
anak-anaknya.
Dan juga untuk saudara-saudariku Mas Yanto, Mbak Emi,
Mas Supri, Mbak Kus, Mas Pur, Mas Sugeng dan juga
keponakan-keponakan tercinta Pepen, Elin, Azri, dan Sakila.
Terima kasih atas semua doa dan dukungannya serta
semangat yang diberikan untukku sampai bisa mencapai tahap
ini.
Tak lupa ucapan terima sebesar-besarnya teruntuk orang-orang disekitar
penullis yan telah banyak membantu dalam menyelesaikan karya sederhana ini.
Kedua orang tua penulis, Bapak dan Ibu tercinta yang tidak pernah
berhenti memberikan doa, dukungan, dan kasih sayang tiada akhir.
Keluarga dan saudara-saudari penulis yang selalu memberikan motivasi,
dukungan, dan bimbingannya kepada penulis.
Teman-teman seperjuangan TA yang selalu membersamai siang dan
malam, Wilson, Dikson, Asep, Doni, Adi, Anggi, Amir, Cahya dan
lainnya yang telah memberikan saran serta support kepada penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
Keluarga besar Laboratorium Teknik kendali Dimas, Arga, Brian, Agung,
Yuda, Hayu dan para sesepuh lab kendali kak Dirya, kak Tio, kak Haki,
kak Eko, dan kak Rian yang telah banyak membimbing dan memberikan
ilmunya kepada penulis.
Teman-teman Seperjuangan ELITE 2014 atas kebersamaannya dari awal
perkuliahan hingga penulis menyelesaikan tugas akhir ini dan juga atas
saran serta support kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Teman-teman seperjuangan dari SMA dan keluarga kontrakan elit,
Bambang, Aneng, Ufi, Indah, Kokom, Yoga, Ivan, Putra, Rendi yang telah
banyak memberikan motivasi, dukungan, hiburan dan kebersamaannya
sampai di titik ini.
Teman-teman Komunitas Kreativitas (KUKIS) yang telah banyak
membagi ilmu dan pengalamannya kepada penulis..
Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HIMATRO) yang
telah memberikan warna-warni kehidupan baru di dunia kampus.
SANWACANA
Assalamu’alaikum Warahmatulllahi Wabarokatuh.....
Alhamdulilah puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhhanahu wa ta’ala
atas segala limpahan rahmat dan nikmat yang dikaruniakan-Nya telah
memberikan kekuatan dan kemampuan berpikir kepada penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini
tepat pada waktunya. Shalawat serta salam tak lupa penulis junjung agungkan
kepada Rasulullah Muhammad SAW.
Skripsi berjudul “Perancangan dan Analisis Pengaruh Sistem Kendali Fuzzy
Logic Terhadap Penggunaan Daya Pada Robot Mobil Line Follower” telah
berhasil diselesaikan dan merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarja Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Penulis dengan senang hati mmenerima kritik dan saran yang bersifat membangun
bila terdapat kekurangan dalam tugas akhir ini.
Selama perkuliahan dan penelitian, penulis banyak mendapatkan ilmu dan
pengalaman yang sangat berharga. Penulis juga mendapatkan banyak bantuan
baik secara moril, material, bimbingan,dan saran dari berbagai pihak baik secara
langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu dalam kesempatan kali ini
penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Universitas Lampung.
3. Bapak Dr. Herman Halomoan Sinaga, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan
Teknik Elektro.
4. Bapak Prof. Dr. Ahmad Saudi Samosir, S.T., M.T. Selaku dosen pembimbing
akademik.
5. Bapak Sumadi S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Utama atas segala
bimbingan dan kritik yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku Dosen Pendamping atas segala bimbingan,
arahan, serta kritik yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir.
7. Bapak Emir Nasrullah, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji dalam tugas akhir ini
atas segala saran serta arahannya yang membangun sehingga penulis dapt
menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Seluruh dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung, atas ilmu dan
bimbingannya yang telah diberikan kepada penulis selama menjadi mahasiswa
Teknik Elektro Universitas Lampung.
9. Mbak Ning serta seluruh jajaran staff administrasi Jurusan Teknik Elektro
yang telah membantu dalam menyelesaikan urusan administrasi di Jurusan
Teknik Elektro.
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu serta mendukung penulis dari awal perkuliahan sampa dengan
selesai tugas akhir ini.
Semoga Allah Subhhanahu wa ta’ala membalas atas segala kebaikan semua pihak
yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat banyak
kesalahan, sehingga kritik dan saran sangat diharapkan penulis untuk kemajuan
dimasa yang akan datang. Penulis berharap bahwa tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi para pembaca yang membutuhkan materi serta referensi yang
berhubungan dengan topik yang penulis susun dalam tugas akhir ini. Akhirnya,
semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Aminn.
Bandar Lampung, 18 September 2018
Penulis,
ANDRI SEPRIYAWAN
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................. i
DAFTAR TABEL ........................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... v
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang dan Masalah ..................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ..................................................................... 5
1.3. Rumusan Masalah .................................................................... 5
1.4. Batasan Masalah ....................................................................... 6
1.5. Hipotesis ................................................................................... 7
1.6. Sistematika Penulisan Laporan ................................................. 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Deskripsi Sistem ...................................................................... 9
2.2. Sistem Kendali Kalang Terbuka .............................................. 10
2.3. Sistem Kendali Kalang Tertutup .............................................. 10
2.4. Sistem Kendali Fuzzy Logic ..................................................... 11
2.5. Sistem Kendali PID................................................................... 16
2.6. Robot Mobil Line Follower ..................................................... 17
2.7. Motor DC ................................................................................. 19
2.8. Motor Servo ............................................................................. 19
2.9. Controller Arduino Mega 2560 ................................................ 20
2.10. Motor Driver .......................................................................... 22
2.11. Pulse Width Modulation (PWM) ........................................... 23
2.12. Daya Listrik ........................................................................... 24
2.13. Baterai Li-Ion ......................................................................... 25
2.14. Karakteristik Respon Sistem .................................................. 27
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian .................................................................... 28
3.2. Waktu dan Tempat ................................................................... 28
3.3. Diagram Alir Penelitian ............................................................ 29
3.4. Alat dan Bahan .......................................................................... 31
3.5. Spesifikasi Alat ........................................................................ 31
3.6. Metode Kerja ........................................................................... 32
3.6.1. Perancangan Hardware ................................................... 32
3.6.2. Perancangan Kontroller fuzzy ........................................ 34
3.6.3. Perancangan Kontroller PID .......................................... 37
3.6.4. Diagram Alir Sistem ...................................................... 38
3.6.5. Pengujian Sistem ............................................................ 39
3.6.6. Pengambilan Data dan Analisis ..................................... 40
3.6.7. Penulisan Laporan .......................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Prinsip Kerja Sistem ................................................................ 43
4.2. Hasil Pengujian Komponen ..................................................... 43
4.2.1. Pengujian Sensor Photodioda ........................................ 43
4.2.2. Pengujian Sensor Arus dan Tegangan ........................... 45
4.2.3. Pengujian Motor DC dan Motor Driver ......................... 45
4.3. Hasil Pengujian Program Kendali Fuzzy .................................. 47
4.3.1. Pembacaan Masukan Sensor Photodioda ....................... 47
4.3.2. Proses Fuzifikasi Masukan Kendali Fuzzy ..................... 48
4.3.3. Perancanga Rule Aturan Fuzzy ...................................... 51
4.3.4. Defuzifikasi dan Pemetaan Keluaran Kendali Fuzzy ..... 52
4.3.5. Pengaturan dan Pengkondisian Gerak Motor ................. 54
4.4. Program Kendali Konvesional ON/OFF dan PID .................... 55
4.5. Pengujian Lapangan ................................................................. 56
4.6. Analisa dan Pembacaan Data Hasil ......................................... 57
4.6.1. Jalan dengan Lintasan Lurus ........................................... 57
4.6.2. Jalan dengan Lintasan Belok Kiri ................................... 61
4.6.3. Jalan dengan Lintasan Belok Kanan .............................. 65
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ............................................................................... 70
5.1. Saran ......................................................................................... 71
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1 Review Penelitian Sebelumnya yang Berhubungan ............................. 4
2.1. Karakteristik Sistem Kendali PID ........................................................ 16
2.2. Spesifikasi Arduino Mega 2560 ........................................................... 20
2.3. Spesifikasi Baterai ................................................................................ 25
3.1. Jadwal dan Aktivitas Penelitian ............................................................ 29
3.2. Skema Rencana Pengambilan Data ...................................................... 42
4.1. Penguijian Motor Servo ........................................................................ 46
4.2. Rule Aturan Fuzzy ................................................................................ 51
4.3. Data Kendali Konvensional ON/OFF Lintasan Lurus ............................ 57
4.4. Data Kendali PID Lintasan Lurus ........................................................... 57
4.5. Data Kendali Fuzzy Logic Lintasan Lurus .............................................. 58
4.6. Karakteristik Respon Sistem Saat Lintasan Lurus .................................. 59
4.7. Data Kendali Konvensional ON/OFF Lintasan Belok Kiri .................... 61
4.8. Data Kendali PID Lintasan Belok Kiri ................................................... 62
4.9. Data Kendali Fuzzy Logic Belok Kiri ..................................................... 62
4.10. Karakteristik Respon Sistem Saat Lintasan Belok Kiri ........................ 63
4.11. Data Kendali Konvensional ON/OFF Lintasan Belok Kanan .............. 65
4.12. Data Kendali PID Lintasan Belok Kanan ............................................. 66
4.13. Data Kendali Fuzzy Logic Lintasan Belok Kanan ................................ 66
4.14. Karakteristik Respon Sistem Saat Lintasan Belok Kanan .................... 68
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka ........................................................... 10
2.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup ......................................................... 10
2.3. Struktur Dasar Logika Fuzzy ................................................................ 12
2.4. Representasi Kurva Linear Naik ........................................................... 13
2.5. Representasi Kurva Linear Turun ......................................................... 13
2.6. Representasi Kurva Segitiga ................................................................. 14
2.7. Representasi Kurva Trapesium ............................................................. 14
2.8. Diagram Blok Sistem Kendali PID ...................................................... 16
2.9. Robot Mobil Line Follower .................................................................. 17
2.10. Prinsip Kerja Sensor Garis ................................................................... 18
2.11. Konfigurasi Pin Arduino Mega 2560 .................................................. 21
2.12. Konfigurasi h-brige Motor Driver ....................................................... 22
2.13. Sinyal PWM dan Persamaan Tegangan Keluaran PWM ..................... 23
2.14. Presentasi Sinyal PWM ........................................................................ 23
2.15. Baterai Li-Ion Tipe 18650 .................................................................... 26
2.16. Kurva Karakteristik Respon Sistem ..................................................... 27
3.1. Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 30
3.2. Blok Diagram Perancangan Sistem Robot Mobil ................................. 32
3.3. Perancangan Hardware ........................................................................ 33
3.4. Blok Diagram Perancangan Sistem Penyimpanan Data ....................... 34
3.5. Blok Diagram Kendali Sistem .............................................................. 34
3.6. Perancangan Kendali Fuzzy Pada Matlab ............................................. 35
3.7. Metode Fuzzy Sugeno ........................................................................... 37
3.8. Diagram Alir Sistem ............................................................................. 38
3.9. Pembacaan dan Pengkondisian Sensor Garis ....................................... 39
3.10. Diagram Alir Pengambilan Data dan Analisa ...................................... 42
4.1. Pengujian Sensor Garis TCRT 5000 .................................................... 44
4.2. Hasil Pengujian Sensor Garis TCRT 5000 ........................................... 44
4.3. Hasil Pengujian dan Kalibrasi Sensor Arus dan Tegangan .................. 45
4.4. Program Pembacaan Sensor ................................................................. 47
4.5. Representasi Kurva Fungsi Keanggotaan Error ................................... 49
4.6. Fuzifikasi Fungsi Keanggotaan Error ................................................... 49
4.7. Representasi Kurva Fungsi Keanggotaan Delta Error .......................... 50
4.8. Syntax Fuzifikasi Fungsi Keanggotaan Delta Error.............................. 50
4.9. Syntax Rule Fuzzy ................................................................................. 52
4.10. Kurva Nilai Bobot Keluaran Defuzifikasi ............................................ 53
4.11. Syntax Defuzification ............................................................................ 53
4.12. Pengkondisian Gerak Motor Servo dan Motor DC .............................. 54
4.13. Algoritma Pemograman PID Kontrol ................................................... 55
4.14. Syntax Program Kendali PID ................................................................ 55
4.15. Sekenario Lintasan Pengujian Lapangan .............................................. 56
4.16. Grafik Kecepatan Ketika Lintasan Lurus ............................................. 59
4.17. Grafik Pengereman Kecepatan Ketika Lintasan Lurus ........................ 60
4.18. Grafik Penggunaan Daya Ketika Lintasan Lurus ................................. 60
4.19. Grafik Kecepatan Ketika Lintasan Belok Kiri...................................... 63
4.20. Grafik Pengereman Kecepatan Ketika Lintasan Belok Kiri ................. 64
4.21. Grafik Penggunaan Daya Ketika Lintasan Belok Kiri ......................... 64
4.22. Grafik Kecepatan Ketika Lintasan Belok Kanan.................................. 67
4.23. Grafik Kecepatan Ketika Lintasan Belok Kanan.................................. 68
4.24. Grafik Penggunaan Daya Ketika Lintasan Belok Kanan ..................... 69
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Masalah
Krisis energi dan pencemaran lingkungan yang semakin menjadi perhatian
negara-negara di seluruh dunia sekarang ini merupakan konsekuensi dari
semakin meningkatnya jumlah penduduk dunia yang berbanding terbalik
dengan sumber energi fosil yang semakin menipis ketersediaannya. Salah satu
sektor penyumbang krisis energi terbesar adalah bidang transportasi. Hal ini
mendorong akan adanya alternatif penggunaan energi listrik sebagai pengganti
sumber energi fosil.
Penelitian tentang penggunaan energi listrik pada alat transportasi terutama
pada kendaraan-kendaraan listrik seperti mobil listrik semakin berkembang
pesat. Namun, beberapa kelemahan yang masih terus dikaji mengenai
penggunaan teknologi listrik ini adalah masalah efisiensi pengunaan daya
listrik yang masih rendah, terutama pada saat mobil akan berjalan (starting)
dan saat terjadinya perubahan kecepatan. Untuk itu di perlukan adanya
teknologi yang dapat mengatasi permasalahan tersebut sehingga dapat
meningkatkan efektifitas dan efisiensi penggunaan kendaraan berenergi listrik.
Sistem penggerak mobil listrik pada umumnya menggunakan motor DC
(Direct Current) atau motor arus searah. Penggunaan motor DC pada mobil
listrik dipilih karena kemudahan dalam penggunaan dan perawatannya. Selain
2
itu kelebihan lain dari motor DC adalah memiliki torsi yang tinggi, tidak
memiliki kerugian daya reaktif dan tidak menimbulkan harmonisa pada sistem
tenaga yang mensuplainya.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja dari motor
DC. Valera dkk. (2009) menjelaskan mengenai metodologi dan perancangan
sistem melalui simulasi. Simulasi memberikan kesempatan penggantian
perangkat keras kedalam bentuk virtual atau pemodelan secara matematik
seperti yang sesungguhnya. Dengan menggunakan perancangan berbasis
virtual modeling atau simulasi dapat mengurangi waktu pengembangan dari
rata-rata 3 tahun menjadi hanya 1 tahun dan juga dapat meningkatkan kualitas
hasil perancangan secara keseluruhan[3].
Pada tahun 2010 Chetouane dkk, dari melalui jurnal peneltiannya yang
berjudul “Fuzzy Control of Gyroscopic Inverted Pendulum” melakukan
penelitian untuk membandingkan kinerja kendali logika kabur (fuzzy logic)
dan PID pada sistem inverter gyroscopic pendulum (GIP). Penelitian ini
dilakukan secara simulasi dengan menggunakan software MATLAB untuk
mendapatkan data respon dari sistem pendulum. Hasilnya adalah didapatkan
bahwa kendali menggunakan logika kabur memiliki kelebihan karena
kestabilan dan respon sistemnya yang lebih cepat[4].
Pada tahun 2011 Hery Tri Waluyo, Muhammad Nizam, dan Moh Dimyadi
melakukan penelitan yang berjudul “Simulasi Peningkatan Efisiensi
Penggunaan Daya pada Sistem Mobil Listrik Berpenggerak Motor DC dengan
Menggunakan Logika Kabur(Fuzzy Logic)”. Penelitian tersebut dilakukan
dengan simulasi menggunakan software MATLAB untuk melihat respon dari
3
sistem. metode yang digunakan adalah dengan membandingkan energi yang
dihasilkan (energi kinetik motor) dan energi yang dibutuhkan (energi
listrik/daya). Hasilnya adalah penggunaan kendali fuzzy mampu meningkatkan
respon sistem dibandingkan menggunakan kendali konvensional, sehingga hal
tersebut akan mempengaruhi penggunaan bahan bakar listrik yang berarti
peningkatan pada efisiensi motor penggerak pada mobil listrik[1].
Pada tahun 2013 I Putu Adinata dkk, melakukan penelitian menggunakan
kendali hybrid PID-Fuzzy untuk mengontrol pergerakan robot line follower.
Pada jurnal tersebut digunakan kendali fuzzy untuk membantu menentukan
parameter nilai error dan perbuahan nilai error sebelumnya (D error) serta
memperkecil nilai recovery time. Pada penelitian tersebut metode yang
digunakan adalah dengan memparalelkan kendali PID dengan fuzzy logic
controller (FLC). Hasilnya adalah penggunaan kendali hybrid PID dengan
Fuzzy berhasil meningkatkan kestabilan sistem dan memperkecil recovery
time sistem dengan baik[2].
Tahun 2014 penelitian yang dilakukan oleh Terry Intan Nugroho, Bambang
Sujarnako, dan Widyono Hadi dari jurusan Teknik Elektro Universitas Jember
yang berjudul “Kontrol Kecepatan Motor DC Berbasis Logika Fuzzy”
menggunakan alat tambahan berupa interface PCI menggunakan metode fuzzy
mamdani max-min dengan 32 rules dan metode center of area sebagai
defuzzifikasi. Hasil penelitian tersebut menyimpulkan penggunaan kendali
logika fuzzy memiliki waktu risetime, setling time, dan respon kecepatan yang
lebih baik dibandingkan tanpa menggunakan kendali logika fuzzy[9].
4
Tahun 2015 juga terdapat penelitian yang berjudul “ Kendali Kecepatan Mobil
Listrik Menggunakan Dua Motor Listrik dengan Fuzzy-PID” yang dilakukan
oleh Iyodha Amanda, Iswahyudi Hidayat, dan Angga Rusdinar. Penelitian ini
membahas tentang penggunaan kendali PID yang dikombinasikan dengan
Fuzzy untuk menggerakan dua motor listrik penggerak mobil. Penelitian ini
menggunakan pedal gas dan sudut kemudi mobil sebagai masukan ke sistem.
masukan tersebut diolah terlebih dahulu oleh sistem fuzzy baru kemudian
keluaran kendali fuzzy digunakan untuk menentukan nilai PID yang akan
menggerakan motor. Hasil dari penelitian tersebut menyimpulkan dengan
mengendalikan kecepatan tiap sisi motor bisa mengurangi penggunaan daya
terutama saat jalannya tidak lurus[5].
Tabel 1.1 Review Penelitian Sebelumnya yang Berhubungan
No Nama Peneliti Judul Penelitian Hasil penelitian
1 F. Chetouane, S.
Darenfed,
P.K.Singh 2010
Fuzzy Control of Gyroscopic
Inverted Pendulum
Kontrol menggunakan logika kabur
memiliki kelebihan dalam kestabilan
dan respon sistemnya yang lebih
cepat.
2 Hery Tri Waluyo,
Muhammad
Nizam dan Moh
Dimyadi. 2011
Simulasi Peningkatan
Efisiensi Penggunaan Daya
pada Sistem Mobil Listrik
Berpenggerak Motor DC
dengan Mengunakan Logika
Kabur(Fuzzy Logic)
Penggunaan kendali fuzzy mampu
meningkatkan respon sistem
dibandingkan menggunakan kendali
konvensional, sehingga hal tersebut
akan mempengaruhi penggunaan
bahan bakar listrik yang berarti
peningkatan pada efisiensi motor
penggerak pada mobil listrik.
3 I Putu Adinata, I
Nengah S, I.B
Swamardika. 2013
Sistem Kontrol Pergerakan
Pada Robot Line Follower
Berbasis Hybrid PID-Fuzzy
Logic
Penggunaan kendali hybrid PID
dengan Fuzzy berhasil meningkatkan
kestabilan sistem dan memperkecil
recovery time sistem dengan baik
4 Terry Intan
Nugroho,
Bambang
Sujarnako dan
Widyono Hadi.
2014
Kontrol Kecepatan Motor DC
Berbasis Logika Fuzzy
Penggunaan kontrol logika fuzzy
memiliki waktu risetime, setling
time dan respon kecepatan yang
lebih baik dibandingkan tanpa
menggunakan kontrol logika fuzzy
5 Iyodha Amanda,
Iswahyudi Hidayat
dan Angga
Rusdinar.
2015
Kendali Kecepatan Mobil
Listrik Menggunakan Dua
Motor Listrik dengan Fuzzy-
PID
Penelitian tersebut menyimpulkan
dengan mengendalikan kecepatan
tiap sisi motor bisa mengurangi
penggunaan daya terutama saat
jalannya tidak lurus.
5
Berdasarkan pemaparan tersebut, penelitian yang telah dilakukan untuk
meningkatkan kinerja dan efisiensi motor menggunakan salah satu atau
kombinasi dari kendali PID dan Fuzzy logic telah terbukti mampu
meningkatkan respon sistem dengan baik. Oleh karena itu pada penelitian kali
ini penulis mempunyai gagasan untuk melakukan pengembangan penggunaan
logika fuzzy untuk menguji keefektifannya dalam penghematan energi yang
digunakan dibandingakan kendali PID maupun konvensional on/off. Metode
ini menggunakan wahana berupa robot mobil pengikut garis (line follower)
yang dibuat serupa secara sistem gerak menyerupai sistem mobil listrik yang
sesunguhnya. Penelitain ini menggunakan masukan sinyal dari parameter
besarnya nilai error sistem dan perubahan nilai error (dError) dari pembacaan
sensor garis sebagai sistem kendali kemudi robot mobil.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang sistem kendali kecepatan robot mobil line follower dengan
menggunakan kendali fuzzy.
2. Mengetahui efisiensi penggunaan daya listrik dari Robot mobil line
follower setelah menggunakan kendali fuzzy dan membandingkannya
dengan kendali konvensional on/off dan PID.
1.3 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Mempelajari dan merancang sistem kendali fuzzy untuk menongontrol
kecepatan robot mobil line follower.
6
2. Membuat robot mobil line follower yang mempunyai sistem gerak yang
sama dengan mobil listrik sesungguhnya yang akan digunakan sebagai
wahana uji coba sistem kendali.
3. Mempelajari dan mengetahui efektifitas kinerja dari sistem robot mobil
line follower setelah menggunakan sistem kendali Fuzzy pada
pengontrolan kecepatan motor.
4. Mengetahui respon dari sistem setelah digunakan kendali Fuzzy.
5. Membandingan respon sistem dari setiap kendali yang digunakan untuk
mengetahui sistem kendali mana yang lebih optimal dalam efisiensi
penggunaan daya.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Robot mobil line follower digunakan sebagai wahana uji coba sistem.
2. Robot mobil line follower yang dibuat sebagai prototipe mobil listrik
merepresentasikan sistem kemudi kendaraan secara otomatis dengan
sensor garis.
3. Robot mobil yang akan dikendalikan hanya pada bagian motor
penggeraknya saja (motor servo dan motor dc).
4. Penelitian hanya membahas respon sistem setelah menggunakan kendali
fuzzy dan tidak mencari titik optimal pengendalian sistem.
5. Variabel-variabel yang berhubungan dengan pengukuran daya diluar
sistem kendali dianggap sama untuk setiap keadaan saat pengambilan data
penggunaan daya.
7
1.5 Hipotesis
Penggunaan sistem kendali konvensional memiliki kelemahan pada kestabilan
sistem apabila diberikan nilai acuan yang sensitif, sehingga dapat
menyebabkan nilai overshoot dan undershoot yang tinggi. Dan apabila nilai
acuan yang diberikan kurang sensitif nilai overshoot dan undershoot dapat
dikurangi namun akan memperpanjang recovery time dari sistem[2]. Hal ini
dapat menyebabkan pengunaan daya listrik yang besar pada saat awal motor
akan bergerak dan pada saat terjadi perubahan kecepatan. Oleh karena itu,
perlu dilakukan modifikasi sistem dengan menggunakan kendali logika kabur
(fuzzy logic) yang memiliki kelebihan dalam recovery time yang lebih cepat
dan kestabilan sistem yang lebih stabil. Hal ini akan berdampak pada
penggunaan daya yang lebih efisien.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika suatu penulisan bertujuan untuk memberikan suatu gambaran
sederhana mengenai pembahasan skripsi serta untuk memudahkan memahami
materi yang disajikan pada skripsi. Laporan ini terbagi dalam beberapa bab
yang berisi urutan secara garis besar dan kemudian dibagi dalam sub-sub yang
akan membahas dan menguraikan masalah yang terperinci. Adapun laporan
penelitian ini dibagi menjadi lima bab yaitu:
BAB I. PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi latar belakang masalah mengapa tugas akhir ini dilakukan,
tujuan penelitian, manfaat penelitan, rumusan masalah, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
8
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini diuraikan teori-teori pendukung materi tugas akhir yang
merupakan pengantar pemahaman tentang materi tugas akhir yang diambil
dari berbagai sumber ilmiah seperti buku dan jurnal yang digunakan sebagai
panduan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.
BAB III. METODE PENELITIAN
Pada bab ini memaparkan waktu dan tempat pengerjaan tugas akhir, alat dan
bahan, alur kerja, dan metode yang digunakan penulis dalam mengerjakan
tugas akhir, serta pelaksanaan dan pengamatan tugas akhir.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi pembahasan dan analisa hasil data simulasi perancangan
sistem yang telah dibuat dan memaparkan data yang diperoleh dari tugas akhir
ini.
BAB V. KESIMPULAN
Pada bab ini merupakan bab penutup yang berisi tentang kesimpulan dan
saran dari hasil pengamatan dan penelitian yang dilakukan pada skripsi ini.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deskripsi Sistem
Sistem adalah kumpulan suatu komponen atau elemen yang saling
dihubungkan dan berinteraksi dalam satu kesatuan untuk menjalankan suatu
proses pencapaian suatu tujuan utama. Sistem digunakan untuk
menggambarkan sekumpulan interaksi komponen disekitar batasan khayal
sehingga hanya memperhatikan masukan atau masukan-masukan dan
keluaran atau keluaran-keluaran sistem tanpa melihat interaksi yang terjadi
di antara komponen-komponen yang dipilih. Aspek paling penting pada
sebuah sistem adalah hubungan antara masukan-masukan dengan keluaran-
keluaran[7]. Dalam merancang suatu alat dibutuhkan beberapa komponen
yang memiliki fungsi berbeda. Komponen-komponen pada alat tersebut akan
saling berkoordinasi untuk mencapai tujuan yang sama dengan bagian kerja
masing-masing dari setiap komponen. Kerja dari setiap komponen akan
mempengaruhi hasil keseluruhan alat tersebut, sehingga apabila terdapat
komponen yang tidak bekerja dengan baik maka tujuan alat tersebut tidak
tercapai. Sistem merupakan penggabungan beberapa fungsi tertentu dari
suatu komponen yang saling berintegrasi satu sama lain untuk mencapai
fungsi yang baru.
10
2.2 Sistem Kendali Kalang Terbuka
Sistem kendali kalang terbuka merupakan sistem kendali dimana keluaran
tidak mempengaruhi proses pengontrolan atau keluarannya tidak digunakan
sebagai umpan balik untuk mengatasi perubahan kondisi[7]. Elemen-elemen
dasar dari sistem kendali kalang terbuka terdiri dari tiga bagian yaitu elemen
kendali atau masukan, elemen pengoreksi(control), dan proses atau plant.
Controller PlantMasukan Keluaran
Gambar 2.1 sistem kendali kalang terbuka
2.3 Sistem Kendali Kalang Tertutup
Sistem kendali kalang tertutup adalah sistem kendali yang sinyal
keluarannya memberikan pengaruh terhadap sistem pengontrolan[7]. Pada
sistem kendali kalang tertutup selisih nilai masukan dengan keluaran (error)
akan menjadi perbandingan dan akan diproses kembali oleh elemen
pengendali. Pada sistem kendali kalang tertutup terdapat tambahan berupa
elemen pembanding dan elemen pengukuran atau umpan balik (feedback).
Controller plantKeluaranMasukan
Sensor
+-
Gambar 2.2 Sistem kendali kalang tertutup
11
2.4 Sistem Kendali Fuzzy Logic
Logika fuzzy (fuzzy logic) pertama kali diperkenalkan oleh Prof. Lotfi A.
Zadeh dari California University pada tahun 1965 sebagai cara matematik
untuk mempresentasikan ketidakpastian linguistik[10]. Logika fuzzy adalah
metodelogi sistem pengendali pemecahan masalah yang sangat berguna
untuk menyelesaikan permasalahan dalam berbagai bidang ilmu yang
biasanya memuat derajat ketidakpastian[11]. Pada sistem logika fuzzy
terdapat himpunan fuzzy yang merepresentasikan nilai keanggotaan dari tiap-
tiap elemen yang dibatasi dengan interval 0 sampai 1. Hal ini berbeda
dengan sistem kendali konvensional yang hanya mendefinisikan sesuatu
dengan hanya benar dan salah ( 0 atau 1) dan mengabaikan/membulatkan
nilai diantara interval tersebut. Operasi himpunan fuzzy diperlukan untuk
proses inferensi atau penalaran. Beberapa hal yang perlu diketahui dalam
memahami sistem fuzzy adalah sebagai berikut[8]:
a. Variabel fuzzy merupakan variabel yang akan dibahas dalam suatu sistem
fuzzy seperti: umur, suhu, kecepatan, permintaan, produksi, dan
sebagainya.
b. Himpunan fuzzy merupakan suatu grup yang mewakili suatu kondisi
tertentu dalam suatu variabel fuzzy
c. Semesta pembicara adalah keseluruhan nilai yang diperbolehkan untuk
dioperasikan dalam suatu variabel fuzzy.
d. Domain adalah keseluruahan nilai dalam himpunan fuzzy yang diijinkan
dalam semesta pembicara dan boleh dioperasikan dalam suatu himpunan
fuzzy.
12
Secara umum struktur dasar logika fuzzy terdiri dari pengetahuan dasar
(knowledge base), proses fuzifikasi (fuzzifier), mesin penalaran (inference
engine) ,dan proses defuzifikasi (defuzzifier).
Gambar 2.3 struktur dasar logika fuzzy
(Sumber: fuzzy toolbox matlab)
Penjelasan mengenai bagian tiap blok diagaram tersebut adalah sebagai
berikut[6]:
1. Basis Pengetahuan Fuzzy
Basis pengetahuan fuzzy atau fuzzy knowledge base merupakan acuan
keseluruahan sistem fuzzy. Setiap proses yang terjadi pada fuzzifier,
inferernce engine dan defuzzifier harus mengacu pada basis pengetahuan
fuzzy. Basis pengetahuan fuzzy berisi aturan-aturan fuzzy (if-then rules)
dan database fungsi keanggotaan himpunan fuzzy yang digunakan
sebagai rules oleh sistem fuzzy.
2. Fuzzifikasi
Fuzzifikasi adalah bagian dalam sistem fuzzy yang berfungsi untuk
merubah nilai pasti (crips) dari masukan menjadi bentuk variabel
linguistik. Proses ini terdiri dari pembentukan fungsi keanggotaan yang
13
sesuai dengan basis pengetahuan fuzzy. Fungsi keanggotaan himpunan
fuzzy direpresentasikan dalam bentuk kurva dengan interval 0 sampai
dengan 1. Ada beberapa kurva yang biasa digunakan untuk memetakan
fungsi keanggotaan himpunan fuzzy.
a. Representasi Liniear
Gambar 2.4 Representasi kurva linear naik
Persamaan fungsi keanggotaan linear naik:
...............................(1)
Gambar 2.5 Representasi kurva linear turun
Persamaan fungsi keanggotaan linear turun:
...........................(2)
14
b. Representasi Kuva Segitiga
Gambar 2.6 Representasi kurva segitiga
Persamaan fungsi keanggotaan kurva segitiga:
.............(3)
c. Reperesentasi Kurva Trapesium
Gambar 2.7 Representasi kurva trapesium
Persamaan fungsi keanggotaan kurva trapesium:
.............................(4)
15
3. Proses Inferensi
Proses inferensi terjadi pada bagian inference engine. Proses inferensi
bertujuan untuk memetakan logika untuk mengambil keputusan.
Pengambilan keputusan dilakukan berdasarkan aturan-aturan yang telah
dibuat oleh operator yang mengacu pada basis pengetahuan fuzzy.
Implikasi (If-Then Rules) dari aturan-aturan yang telah dibuat akan
dijadikan acuan dalam proses inferensi ini.
4. Defuzzifikasi
Defuzzifikasi adalah proses terakhir dalam sistem fuzzy. Proses
defuzzifikasi bertujuan untuk merubah kembali nilai linguistik fuzzy
menjadi nilai pasti (crispt) yang akan digunakan pada proses kendali
selanjutnya. Beberapa metode yang banyak digunakan pada proses
defuzifikasi antara laian seperti centroid of area (COA), bisector of area
(BOA), mean of maximun (MOM), smallest of maximum(SOM), dan
largest of maximum (LOM), sedangkan defuzifikasi tipe Sugeno
menggunakan metode weighted average dengan menjumlah dan merata-
ratakan bobot nilai keluaran yang ditentukan.
Fungsi keanggotaan (membership function) pada sistem fuzzy
direpresentasikan dalam bentuk grafik yang mewakili nilai dari derajat
keanggotaannya masing-masing. Beberapa grafik fungsi yang biasa
digunakan untuk merepresentasian fungsi keanggotaan sistem fuzzy adalah
bentuk representasi liniear, kurva segitiga, representasi kurva trapesium,
representasi kurva bentuk bahu, kurva bentuk lonceng, dan kurva-S[2].
16
2.5 Sistem Kendali PID
Sistem kendali PID adalah salah satu jenis sistem kendali kalang tertutup.
Sistem kendali PID memiliki umpan balik (feedback) untuk mendapatkan
nilai presisi suatu sistem sesuai keinginan. Sistem kendali PID terdiri dari
tiga pengaturan sistem kendali yaitu kendali P (Proportional), I (Integral),
dan D (Derivative).
Gambar 2.8 Blok Diagram sistem Kendali PID
Setiap jenis pengontrolan sistem kendali PID memiliki karakteristik
kelebihan dan kekurangan yang berbeda-beda. Pengendali P memiliki respon
transien yang baik namun sangat rentan pada sistem yang dinamik.
Pengendali I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan error stedy state
tetapi dapat menambah osilasi sistem jika nilai I terlalu besar. Pengendali D
berfungsi untuk mereduksi error yang terjadi pada pengendali P dan I [7].
Tabel 2.1 Karakteristik sistem kendali PID
Jenis
pengendali Rise Time Over Shoot Setling Time
Steady State
Error
Propotional Menurunkan Meningkatkan Perubahan
Kecil Mengurangi
Integral Menurunkan Mengingkatkan Meningkatkan Menurunkan
Derivative Perubahan
kecil Menurunkan Menurunkan
Perubahan
kecil
17
2.6 Robot Mobil Line Follower
Robot mobil line follower adalah suatu robot mobil yang dirancang agar
dapat bergerak secara otomatis mengikuti lintasan garis yang telah
disediakan. Selain catu daya dari baterai, pengendali, dan motor DC yang
terdapat pada robot mobil pada umumnya. Komponen penyusun pada robot
mobil line follower ditambahkan sensor garis yang menjadi sistem kemudi
secara otomatis untuk mengikuti jalur lintasan yang telah dibuat. Sistem
pergerakan robot mobil line follower bergerak secara otomatis berdasarkan
jalur lintasan garis yang telah dibuat. Garis yang digunakan untuk jalur
lintasan berwarna hitam yang diletakan pada permukaan berwarna putih.
Sensor pada robot mobil line follower akan mendeteksi garis lintasan
tersebut dengan pembacaan warna permukaan lintasan. Sensor garis yang
digunakan akan mendeteksi jalur hitam dan akan menggerakan robot mobil
mengikuti garis hitam tersebut[15].
Gambar 2.9 Robot mobil line follower
Pada robot line follower digunakan sensor garis sebagai pendeteksi jalur
lintasan yang menggunakan prinsip kerja dari sensor photodiode.
18
Permukaan terang (berwarna putih) akan memantulkan cahaya yang dan
permukaan gelap akan menyerap cahaya.
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Sensor Garis
(sumber : fahmizaleeits.wordpress.com/sensor-garis/)
Pada saat photodioda menerima pantulan cahaya nilai resistansi akan
mengecil sehingga akan ada arus yang mengalir pada komparator antara
led dan photodioda, sedangkan pada saat photodioda tidak menerima
cahaya maka nilai resistansi pada rangkaian komparator antar keduanya
akan besar dan tidak ada arus yang mengalir ke rangkaian komparator.
Pembacaan arus pada komparator tersebut yang digunakan sebagai
masukan sensor garis[15]. Sistem gerak utama robot mobil pada umumnya
sama dengan sistem gerak mobil listrik. Aktuator utamanya merupakan
motor DC yang di supply dari baterai dan dikendalikan oleh controller.
Perbedaan mendasar robot mobil dengan mobil listrik terletak pada besar
kapasitas baterai dan spesifikasi ukuran motor dan komponen yang
digunakan. Pada robot mobil hanya menggunakan motor DC 5 sampai 12
volt sebagai penggeraknya, sedangkan pada mobil listrik menggunakan
motor dengan kapasitas minimal 350 watt dengan tegangan 24 volt sampai
54 volt[5].
19
2.7 Motor DC
Motor DC merupakan mesin yang merubah energi lilstrik menjadi energi
gerak. Motor DC menggunakan sumber tegangan searah sebagai sumber
tenaganya. Bagian utam pada motor DC adalah kumparan jangkar (rotor)
dan kumparan medan (stator). Rotor adalah bagian pada motor DC yang
berputar, sedangkan stator adalah bagian yang tidak bergerak. Pengaturan
perputaran motor DC dilakukan dengan cara mengatur polaritas tegangan
yang diberikan ke terminal, sedangkan untuk mengatur kecepatan putar dari
motor DC adalah dengan mengatur besarnya listrik yang dialirkan pada
kumparan [1]. Terjadinya pergerakan oleh rotor diakibatkan adanya gaya
gerak listrik yang dihasilkan dari interaksi dua garis medan magnet saat
kumparan diberikan sumber listrik.
2.8 Motor Servo
Motor servo adalah salah satu jenis aktuator yang menggunakan motor DC
dan dilengkapi dengan sistem umpan balik tertutup untuk mengatur posisi
sudut dari perputaran motor tersebut. Motor servo menggunakan komponen
tambahan selain motor DC berupa serangkaian rangkaian gear, rangkaian
kendali, dan potensiometer. Hal ini digunakan untuk mengatur batas sudut
dari putaran servo. Untuk mendapatkan sudut putar yang diinginkan, sumbu
pada motor servo diberikan pulsa kendali atau PWM (pulse width
modulation) yang memiliki duty cycle yang bervariasi sesuai dengan sudut
putar yang diinginkan. Adanya serangkaian gear pada motor servo
mengakibatkan meningkatnya torsi yang dihasilkan. Motor servo DC banyak
digunakan pada aplikasi-aplikasi kecil seperti robot dan sebagainya.
20
2.9 Controller Arduino Mega 2560
Controller merupakan suatu komponen sistem pengaturan yang berfungsi
mengolah berbagai sinyal masukan menjadi sinyal kendali. Controller akan
menerima masukan berupa sinyal listik baik dalam bentuk analog maupun
digital. Controler berperan sebagai pengolah sinyal data dan menentukan
eksekusi yang akan dilakukan. Arduino adalah pengendali mikro single-
board yang bersifat open-source yang dirancang untuk memudahkan
penggunaan elektronik berbagai bidang. Controller arduino menggunakan
keluarga mikrokontroler Atmega yang dirilis oleh Atmel. Penggunaan
controller arduino menggunakan bahasa pemrograman tersendiri, namun
masih memilik kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Arduino
mega 2560 menggunakan Atmega 2560 sebagai prosesornya. Arduino mega
2560 memiliki pin input dan output sebanyak 54 pin I/O, yang terdiri dari 16
pin analog input/output berlabel A0 sampai A15 sebagai ADC dengan
resolusi 10 bit.
Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino mega 2560
Mikrokontroller ATMega 2560
Tegangan Pengoperasian 5 V
Tegangan Input yang
disarankan
7 - 12 V
Batas Tegangan Input 6 - 20 V
Jumlah pin I/O digital 54 pin digital (15 diantaranya menyediakan keluaran
PWM)
Jumlah pin input Analog 16 pin
Arus DC tiap pin I/O 20 mA
Arus DC untuk pin 3,3 V 50 mA
Memori Flash 256 KB (ATMega 2560) sekitar 8 KB digunakan oleh
bootloader
SRAM 8 KB (ATMega 2560)
EPROM 4 KB (ATMega 2560)
Clock Speed 16 Mhz
21
Pada arduino mega 2560 pin-pin yang konfigurasi yang berada pada board
interface arduino tersebut memiliki fungsi masing-masing, antara lain adalah
sebagai berikut:
Serial : 0(RX) dan 1(TX), 19(RX) dan 18(TX), 17(RX) dan 16(TX), dan
15(RX) dan 14(TX), Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim
(TX) TTL Data Serial.
Interupt Eksternal Interupts : pin 2, pin 3, pin 18, pin 19, pin 20, dan 21.
Pin ini dapat dikonfigurasi untuk men-trigger sebuah interupts pada low-
value, rising atau falling-edge.
PWM : 3, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, dan 44, 45, 46. Mendukung 8-bit output
PWM dengan fungsi analogWrite.
SPI : 53 (SS), 51 (MOSI), 50 (MISO), 52 (SCK). Pin ini men-support
komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak
termasuk pada bahasa Arduino.
LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika
pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati
Gambar 2.11 konfigurasi pin arduino mega 2560
(sumber: datasheet arduino mega 2560)
22
2.10 Motor Driver
Motor driver adalah device elektronika yang memiliki fungssi untuk
mengendalikan dan mengatur aktivasi dari aktuator robot. Rangkain dari
motor driver bekerja berdasarkan prinsip rangakian H-bridge mosfet. Untuk
mengatifkan dan mengatur gerak dari motor pada dasarnya motor driver
hanya mengatur kondisi aktif atau tidak aktifnya mosfet penyusun dari
rangkaian h-bridge mosfet tersebut[12].
Gambar 2.12 konfigurasi h-bridge motor driver
Pengaturan arah gerak motor dengan menggunakan motor driver adalah
dengan mengatur polaritas tegangan yang diberikan pada setiap mosfet h-
bridge dari motor driver. Motor akan bergerak searah jarum jam atau
clockwise (CW) apabila mosfet A dan D aktif dan mosfet B dan C tidak aktif.
Sebaliknya motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam counter
clockwise (CCW) apabila mosfet B dan C aktif dan mosfet A dan D tidak
aktif. Kondisi aktif dan tidak akifnya mosfet tersebut akan mempengaruhi
jalur polaritas aliran listrik yang masuk ke motor, sehingga hal tersebut akan
mempengaruhi arah gerak dari motor tersebut.
23
2.11 Pulse Width Modulation (PWM)
Modulasi lebar pulsa atau yang lebih dikenal dengan PWM (Pulse Width
Modulation) adalah salah satu cara memanipulasi lebar pulsa dengan
mengubah perbandingan antara lebar pulsa high dan pulsa low. Presentase
periode sinyal high dan sinyal low disebut dengan duty cycle. Pada umumnya
sinyal PWM memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, hanya lebar
sinyal pulsa yang bervariasi. Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang
yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0% hingga 100%).
Gambar 2.13 Sinyal PWM dan Persamaan Vout PWM
Gambar 2.14 Sinyal PWM
24
2.12 Daya Listrik
Daya listrik adalah banyaknya perubahan energi terhadap waktu dalam
besaran tegangan dan arus. Daya listrik seperti daya mekanik dilambangkan
dengan huruf P dalam persamaan listrik. pada rangkaian arus DC, daya
listrik dapat dihitung dengan persamaan
P = V . I ........................................................................................(5)
Dimana :
P = Daya (Watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
Hukum Joule juga dapat digabungkan dengan hukum Ohm untuk
menghasilkan persamaan tambahan yaitu:
P = I2
R = 𝑽𝟐
𝑹 ...........................................................................................(6)
Dimana:
R = Hambatan Listrik (Ohm)
Tegangan listrik adalah pebedaan beda potensial yang dihasilkan antara dua
buah titik dalam rangkaian listrik. Tegangan listrik dinyatakan dalam satuan
volt (V). Perbedaan beda potensial antara dua titik tersebut menyebabkan
terjadinya pergerakan elektron dari polaritas tinggi ke polaritas yang lebih
rendah. Pergerakan muatan elektron-elektron tersebut tiap satuan waktu
disebut dengan arus listrik. Arus listrik dalam suatu rangkaian listrik
dinyatakan dalam Coloumb/detik atau lebih dikenal dengan ampere (A).
Tegangan dan arus pada rangakaian listrik terbagi menjadi dua yaitu arus
bolak balik (AC) dan arus searah (DC).
25
2.13 Baterai Li-Ion
Baterai merupakan perangkat yang mengandung sel listrik yang dapat
menyimpan energi listrik yang kemudian dapat dikonversikan menjadi daya.
Baterai menghasilkan listrik melalui proses kimia. Pada umumnya baterai
dibagi menjadi dua jenis yaitu baterai premier (hanya bisa digunakan sekali
pemakain dan tidak dapat diisi ulang) dan baterai sekunder (dapat digunakan
berulang dan diisi ulang). Baterai sekunder yang dapat diisi ulang memiliki
jenis dan spesifikasi yang berbeda-beda seperti tertera pada tabel berikut[14]:
Tabel 2.3 Spesifikasi baterai
(sumber: batteryuniversity.com)
Baterai jenis Li-ion adalah salah satu jenis baterai sekunder yang merupakan
generasi selanjutnya setelah baterai tipe NiCd. Baterai Li-Ion menggunakan
katoda (positif), anoda (negatif), dan elektrolit sebagai konduktor. Katoda
26
terdiri dari oksida metal dan anoda terdiri dari karbon. Ketika charging dan
discharging ion lithium bergerak bolak-balik antara anoda dan katoda. Pada
dasarnya ada 4 komponen utama penyusun baterai Li-ion yaitu: anoda,
katoda, elektrolit, dan separator. Elektroda tidak menyentuh satu sama lain
tetapi terhubung melalui elektrolit, sedangkan separator adalah membran
berpori yang ditempatkan diantara anoda dan katoda. Fungsi dari separator
adalah mencegah kontak fisik antara dua elektroda dan mengalirkan
elektrolit dengan lancar untuk proses charging dan discharging.
Gambar 2.15 Baterai Li-Ion Tipe 18650
(Sumber : batteryuniversity.com)
Setiap baterai memiliki kapasitas baterai masing-masing. Kapasitas baterai
merupakan kemampuan baterai menyimpan daya listrik. kapasitas baterai
suatu baterai dinyatakan dalam ampere jam (Ah). Kapasitas baterai
menunjukan kemampuan baterai untuk mengeluarkan arus selama selang
waktu tertentu dan dinyatakan dalam ampere jam (Ah). Reaksi yang terjadi
pada baterai sistem baterai Li-ion adalah reaksi reduksi dan oksidasi (redoks)
dari kutub elektroda katoda dan anoda[14].
27
2.14 Karakteristik Respon Sistem
Respon sistem atau tanggapan sistem adalah perubahan perilaku output
terhadap perubahan sinyal input. Respon sistem digambarkan dalam bentuk
kurva karakteristik yang menjadi dasar untuk menganalisa karakteristik
sistem selain menggunakan persamaan matematik[16].
Terdapat beberapa macam ukuran kualitas respon transient yang lazim
digunakan antara lain adalah sebagai berikut[17]:
Rise Time (Tr): Ukuran waktu yang menyatakan keberadaan suatu
respon yang diukur mulai dari t=0 sampai dengan respon memotong
sumbu steady state yang pertama.
Delay Time (Td): adalah ukuran waktu yang menyatakan faktor
keterlambatan respon output terhadap input.
Peak Time (Tp): adalah waktu yang diperlukan untuk respon mencapai
titik overshoot pertama.
Overshoot (Mp): nilai relatif yang menyatakan perbandingan nilai
maksimum respon yang melampaui nilai steady state.
Settling Time (Ts): adalah ukuran waktu yang menyatakan respon telah
masuk 5% atau 2% atau 0,5% dari respon steady state[17].
Gambar 2.16 Kurva Karakteristik Respon Sistem
III. METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Metode yang digunakan pada tugas akhir ini menggunakan metode penelitian
dan pengembangan (Research and Development). Metode ini digunakan
untuk menghasilkan produk tertentu, dan menguji keefektifan produk
tertentu. Dalam pelaksanaannya, metode penelitian dan pengembangan
(R&D) dibedakan menjadi 3 jenis yaitu metod deskriptif, evaluatif, dan
eksperimen. Metode deskriptif digunakan dalam penelitian awal untuk
menghimpun data tentang kondisi yang ada. Metode evaluatif digunakan
untuk mengevaluasi proses uji coba suatu produk, sedangkan penelitian ini
metode R&D yang digunakan merupakan jenis eksperimen, dimana metode
eksperimen ini digunakan untuk menguji keampuhan suatu produk atau
sistem yang hasilkan. Metode R&D pada tugas akhir ini digunakan untuk
mengetahui kefektifan sistem kendali logika fuzzy pada rancang bangun
sistem robot mobil line follower berbasis arduino.
3.2 Waktu dan Tempat
Adapun waktu dan tempat penelitian dilaksanakan di:
Tempat : Laboratorium Teknik Kendali, Laboratorium Terpadu
Teknik Elektro, Universitas Lampung.
29
Waktu : Februari 2018 – Juli 2018
Tabel 3.1. Jadwal dan Aktivitas Penelitian
No Aktivitas Februari Maret April Mei Juni Juli
1 Konsep
Perancangan
sistem
2 Studi Literatur
3 Penentuan
Spesifikasi
sistem
4 Pembuatan
proposal
5 Seminar Usul
6 Penyediaan
Alat dan Bahan
7 Perancngan
hardware
Sistem
8 Perancangan
Control
Sistem
8 Pengujuan
Sistem
9 Pengambilan
Data
10 Analisis dan
Kesimpulan
11 Pembuatan
Laporan Hasil
12 Seminar Hasil
3.3 Diagram Alir Penelitian
Adapun diagram alir yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
30
Mulai
Konsep
Perancangan
sistem
Studi
Literatur
Penentuan
Spesifikasi
Sistem
Apakah
tersedia ?
A
Penyediaan
Alat dan
Bahan
A
Perancangan
Sistem
Pengujian
Sistem
Apakah
Berhasil ?
Pengambilan
Data
Analisa dan
Kesimpulan
Selesai
Tidak
Tidak
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 menjelaskan alur penelitian yang akan dilakukan pada tugas akhir
ini. Tahap pertama dimulai dengan membuat konsep perancangan sistem yang
akan dibuat. Tahapan selanjutnya adalah studi literatur untuk menentukan
spesifikasi sistem yang akan dibuat baru kemudian mencari alat dan bahan
yang akan digunakan. Setelah alat dan bahan tersedia tahap selanjutnya adalah
perancangan sistem mulai dari perangkat keras, program, dan sistem kendali
yang akan digunakan. Setelah sistem berhasil diujicoba, data-data hasil
penelitian akan dianalisis dan disimpulkan.
31
3.4 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Arduino mega 2560
2. Motor Driver Shield L293D
3. 2 buah motor DC Gear Box
4. Motor Servo SG90
5. 2 buah Baterai Li-ion 18650
6. 5 buah sensor garis TCRT 5000
7. Modul sensor arus dan tegangan tipe MAX471
8. Sensor kecepatan Photoelectric
9. Modul data logger
10. Kabel Penghubung
11. Simulink matlab dan Arduino IDE
3.5 Spesifikasi Alat
Spesifikasi alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Sensor kecepatan, sensor tegangan dan sensor arus digunakan untuk
mengambil data-data sebagai analisis dari respon sistem dan disimpan
pada modul sd card data logger. Setpoint kecepatan adalah 100 rpm.
2. Menggunakan motor driver L293D sebagai penggerak motor DC gear
box untuk menggerakan robot mobil dan motor servo SG90 untuk kemudi
roda depan robot mobil.
3. Menggunakan 5 sensor garis TCRT 5000 sebagai masukan sistem yang
berperan sebagai kemudi untuk pengatur gerak motor secara otomatis.
32
3.6 Metode Kerja
Metode kerja yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
3.6.1 Perancangan Hardware Sistem
Perancangan model sistem yang digunakan pada penlitian ini dibagi
menjadi dua tahapan perancangan utama yaitu (i) perancangan
perangkant keras (hardware) sistem, dan (ii) perancangan kendali
logika fuzzy dari sistem. Adapun perancangan hardware sistem yang
akan digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berkut:
Controller
Arduino Mega
2560
Motor Driver
L293D
Motor DC
Motor Servo
Sensor Garis
PROSESPROSESMASUKANMASUKAN KELUARANKELUARAN
Gambar 3.2 Blok Diagram Perancangan Sistem robot mobil
Pada gambar 3.2 menunjukan proses perancangan sistem yang akan
digunakan dalam penelitian ini. Sistem yang akan dibuat
menggunakan 5 buah sensor garis yang akan digunakan sebagai
kendali otomatis robot mobil untuk berjalan mengikuti lintasan yang
telah dibuat. Masukan dari sensor garis tersebut digunakan sebagai
masukan untuk menggerakan motor servo sebagai sistem kemudi
mobil, sedangkan motor dc akan digunakan sebagai gerak forward
robot mobil dengan kecepatan yang diatur dalam program. Keluaran
sinyal pemrosesan dari arduino yang berupa sinyal pwm akan
digunakan untuk menentukan pergerakan motor servo dan motor DC.
33
Perancangan hardware model sistem yang akan dibuat ditunjukan
pada gambar 3.3 berikut:
Gambar 3.3 Perancangan Hardware
Gambar 3.3 menjelaskan tentag perancangan hardware robot mobil
yang akan dibuat. Robot mobil yang akan dibuat menggunakan
sebuah motor DC gearbox sebagai penggerak utama yang langsung
dihubungkan dengan kedua roda belakang. Motor DC ini akan
mengatur gerak mobil untuk bergerak maju atau mundur ataupun
berhenti. Pada bagian depan terdapat motor servo yang digunakan
sistem kemudi robot mobil untuk mengatur robot mobil agar dapat
berbelok ke kanan atau ke kiri ataupun lurus. Pergerakan motor akan
dikendalikan oleh hasil pengolahan masukan sensor garis yang telah
di proses oleh controller arduino. Semua sistem akan saling
berkordinasi dan terhubung ke controller sebagai pusat sistem.
komponen-komponen yang digunakan pada sistem mendapat supply
daya dari baterai li-ion jenis 18650 tegangan maksimal 10 volt.
34
Perancangan hardware yang kedua adalah perancangan alat ukur
pengambilan data. Alat ukur pengambilan data yang akan dipasang
pada robot mobil terdiri dari sensor arus, sensor tegangan, sensor
kecepatan, dan modul penyimpanan sd card datalogger. Berikut
adalah diagram blok perancangan hardware alat ukur yang akan
dibuat.
Gambar 3.4 blok diagram perancangan penyimpanan data
3.6.2 Perancangan Kendali Fuzzy (FLC)
Adapun blok diagram perancangan kendali fuzzy (FLC) yang
digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
Plant
Motor servo
dan DC
Process
Motor Driver
L293D
R(s)
Sensor Garis
Cs
Kecepatan
motor
dError
FLC
Rule-Base
Output
Defuzyfication
Error+
--
Gambar 3.5 Blok diagram kendali sistem
Perancangan sistem kendali yang akan digunakan pada penelitian ini
adalah jenis fuzzy logic controller (FLC) dengan sistem umpan balik.
Masukan sistem berupa besarnya nilai error dan dError yang didapat
dari pembacaan dan pengkondisian sensor garis. Nilai dari-data yang
tersebut akan diubah kedalam bentuk himpunan fuzzy (fuzzification)
35
dengan fungsi keanggotaan masing-masing. Masukan tersebut yang
akan menjadi variabel-variabel input sistem fuzzy logic yang
digunakan. Kemudian nilai-nilai tersebut akan diproses oleh
inference engine pada rules FLC yang kemudian akan di
defuzzification. Keluaran dari FLC masuk kebagian proses pada
motor driver. Kemudian motor driver akan memberikan aksi untuk
menggerakan motor DC dan motor Servo. Perancangan kendali fuzzy
menggunakan software bantuan simulink MATLAB untuk
mempermudah proses perancangan.
Gambar 3.6 Perancangan kendali fuzzy pada MATLAB
Penentuan variabel-variabel masukan yang mempengaruhi bobot
masukan pada kendali fuzzy antara lain sebagai berikut:
a. Nilai Error sistem yang didapat dari selisih nilai masukan
pembacaan sensor garis dan setpoint.
b. Nilai dError atau perubahan error yang didapat dari selisih
niai error saat terbaca dan nilai error sebelumnya.
36
Domain dari masing-masing variabel masukan dan keluaran adalah
sebagai berikut:
a. Variabel input Error (nilai range jangkauan -4 sampai 4)
Sedikit = [-4 -2 0]
Pass = [-2 0 2]
Lebih = [ 0 2 4 ]
b. Variabel input dError (Nilai range jangkauan -3 sampai 3)
Kecil = [ -3 -1,5 0]
Pass = [ -1,5 0 1,5]
Besar = [0 1,5 3]
c. Variabel Output (nilai 0 sampai 255)
Belok Kiri (L) = 55
Serong Kiri (LS) = 65
Lurus (C) = 70
Serong Kanan (RS) = 75
Belok Kanan (R) = 90
Perancangan kendali fuzzy yang digunakan menggunakan jenis kuva
bahu ( gabungan kurva segitiga dan kurva trapesium) dengan fuzzy
inference siste (FIS) metode Sugeno. Penggunaan kendali fuzzy jenis
Sugeno menggunakan metode weight average pada proses
defuzification. Metode defuzzifikasi yang akan digunakan pada
penelitian ini menjumlahkan bobot rata-rata nilai keluaran. Pemetaan
37
keluaran kendali fuzzy didapatkan berdarkan pengujian sudut motor
servo. Nilai sudut tersebut akan menjadi nilai bobot keluaran kendali
fuzzy Sugeno. Formulasi metode fuzzy Sugeno adalah sebagai berikut
Gambar 3.7 Metode Fuzzy Sugeno
Metode defuzifikasi dengan tipe Sugeno ini menggunakan formula
min-or product pada proses implikasi dan weighted average pada
bagian aggregasi untuk pengambilan keputusan. Keluaran hasil
proses defuzifikasi merupakan bagian pengambilan keputusan nilai
pwm untuk menggerakan robot mobil.
3.6.3 Perancangan Kendali Konvensional PID
Kendali PID pada penelitian ini akan digunakan sebagai pembanding
kendali fuzzy. Kendali PID yang akan digunakan pada penelitian ini
menggunakan tuning try and error atau melakukan percobaan terus
menerus untuk mendapatkan nilai kendali P, I, dan D yang sesuai
dengan kebutuhan. Nilai koefisien kendali P, I, dan D akan langsung
dicoba pada program untuk menggerakan robot mobil dan diamati
secara langsung untuk disesuaikan sesuai kebutuhan gerak robot.
38
3.6.4 Diagram Alir Sistem
Diagram alir sistem yang akan digunakan pada penelitian ini adalah
seperti pada gambar 3.8. berikut :
mulai
Sensor garis
Motor DC, Motor Servo
input pembacaan
sensor garis
Pembacaan nilai
sensor (s)
Apakah
s > 0 . ?
Mobil diam/
berhenti
selesai
Mobil bergerak maju
Pembacaan error
Apakah
s = 5 ?
A
A
Apakah
s > 5
Servo bergerak
cw
Apakah
s < 5
Servo bergerak
ccw
ya
yaya ya
tidak
tidak
tidak tidak
Gambar 3.8 Diagram alir sistem
Pada diagram alir diatas nilai error dihasilkan dari pembacaan dan
pengkondisian sensor garis yang akan mengatur gerak dari motor DC
dan Servo. Nilai setpoint error yang diinginkan adalah 5. Ilustrasi
39
pembacaan sensor garis robot mobil line follower dan pengkondisian
nilai error ditunjukan pada gambar 3.9 berikut :
Gambar 3.9 Pembacaan dan pengkondisian sensor garis
Gambar 3.9 menunjukan pembacaan sensor garis (nilai actual). Nilai
error didapatkan dari selisih setpoint dan nilai actual pembacaan
sensor. Nilai error tersebut akan dijadikan masukan kendali fuzzy
untuk membuat robot mobil selalu berjalan pada lintasan yang telah
dibuat, sedangkan untuk nilai delta error didapatkan dari hasil selisih
nilai error terbaca dengan nilai error sebelumnya. Kedua masukan
tersebut yang menjadi acuan batas nilai pemetaan fuzifikasi program
kendali fuzzy nantinya.
3.6.5 Pengujian Sistem
Adapun tahapan pengujian sistem yang dilakukan pada penelitian ini
adalah sebagai berikut:
3.6.5.1 Pengujian setiap komponen
Pada tahap ini dilakukan uji coba pada setiap komponen-
komponen untuk mengetahui kualitas kinerja dari masing-
40
masing komponen. Hal ini perlu dilakukan karena kinerja
komponen akan mempengaruhi hasil sistem yang akan
dibuat.
3.6.5.2 Pengujian Program
Pengujian program dilakukan untuk mengetahui apakah
program yang telah dibuat sudah memenuhi keinginan atau
belum. Pengujian ini meliputi kesesuaian interface antara
controller dan semua komponen yang digunakan.
3.6.5.3 Pengujian Lapangan
Pada tahap ini dilakukan pengujian secara keseluruhan pada
sistem robot mobil. Hal ini bertujuan untuk mengetahui dan
menguji keefektifan dari kendali logika fuzzy terhadap
pengaruh penggunaan energi secara keseluruhan pada robot
mobil tersebut.
3.6.6 Pengambilan Data dan Analisis
Pengambilan data pada penelitian ini terbagi menjadi beberapa
bagiaan yaitu:
1. Data Sinyal Masukan
Data sinyal masukan dari sensor garis yang berupa nilai error dan
delta error akan digunakan sebagai data masukan dari data
bentuk tegas (crips) menjadi samar (fuzzy). Data tersebut akan
disajikan dalam bentuk himpunan-himpunan fuzzy dengan fungsi
keanggotaan masing masing. Data ini yang nantinya akan diolah
41
yang digunakan untuk menggerakan motor servo sebagai kemudi
robot mobil.
2. Data Pulse Width Modulation (PWM)
Data PWM diperlukan untuk mengetahui kalibrasi sudut
pergerakan motor servo untuk dapat menggerakan kemudi mobil
secara lurus, belok kanan, dan belok kiri. Selain itu data sinyal
pwm juga digunakan untuk mendapatkan nilai pwm yang sesuai
agar dapat menggerakan robot mobil sesuai setpoint kecepatan
yang diinginkan.
3. Data kendali logika fuzzy
Data dari kendali logika fuzzy akan digunakan untuk mengetahui
dan membandingan kendali fuzzy hasil rule base evaluation dan
defuzzification pada saat simulasi dalam program dan saat
diterapkan pada sistem.
4. Data penggunaan daya
Data penggunaan daya dari robot mobil saat menggunakan
kendali konvensional on/off, PID, dan fuzzy akan dibandingkan
dan dianalisis guna untuk mendapatkan kesimpulan kefektifan
sistem kendali tersebut.
5. Data sensor kecepatan, sensor arus, dan sensor tegangan
Data-data tersebut digunakan untuk mengetahui perubahan nilai
kecepatan, arus, dan tegangan yang akan dibandingkan dengan
variabel waktu. Data tersebut akan digunakan untuk menganalisis
respon sistem robot mobil.
42
Data-data sensor garis, sinyal PWM, dan data kendali logika fuzzy
digunakan untuk menguji hasil perancangan. Sementara untuk data
penggunaan daya, kecepatan, arus, dan tegangan digunakan untuk
menganalisa efisiensi daya dan respon sistem.
Tabel 3.2 Skema rencana pengambilan data
Gambar 3.10 Diagram alir pengambilan data dan analisa
3.6.7 Penulisan Laporan
Tahapan ini merupakan tahapan dimana semua kegiatan penelitian
yang meliputi prinsip kerja, tahapan penelitian, metode yang
digunakan, pengambilan data, pemaparan hasil penelitan,
kesimpulan, dan saran hasil penelitian yang diperoleh akan
dibukukan dalam sebuah laporan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian yang dilakukan menghasilkan kesimpulan dan saran setelah dilakukan
pembahasan dan analisa. Kesimpulan dan saran ini diharapkan dapat menjadi
referensi untuk pengembagan lebih lanjut.
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dihasilakan pada penelitian ini antara lain sebagai berikut:
1. Penggunaan kendali fuzzy pada robot line follower menggunakan sensor
garis terdapat kekurangan pada pembacaan sensor yang kurang halus.
2. Kendali PID lebih baik dari kendali fuzzy dan kendali konvensional dalam
hal mempertahankan setpoint dan kestabilan sistem.
3. Kendali fuzzy memiliki waktu risetime lebih cepat dibandingkan kendali
PID dan konvensional on/off, namun cenderung memiliki overshoot yang
tinggi.
4. Penggunaan sistem kendali fuzzy pada robot mobil line follower memiliki
respon yang baik saat berjalan dilintasan belok dengan waktu 2-4 detik
lebih cepat dibandingkan kendali konvensional on/off.
5. Konsumsi daya penggunaan kendali fuzzy pada robot mobil line follower
dipengaruhi oleh risetime, overshoot, dan koreksi error steady steate
respon kecepatan sistem.
71
5.2 Saran
Setelah dilakukan penelitian dan menghasilkan kesimpulan, maka untuk
pengembangan sistem yang lebih lanjut disarankan:
1. Penggunaan rule aturan fuzzy yang lebih banyak untuk meningkatkan
ketelitian kendali fuzzy.
2. Mencoba metode gabungan kendali fuzzy dan kombinasi kendali P,I, dan
D dalam pengaturan gerak robot mobil.
3. Penerapan langsung kendali fuzzy ke mobil listrik.
72
DAFTAR PUSTAKA
[1] Hery Tri Waluyo, dkk, 2011. Simulasi Peningkatan Efisiensi Penggunaan
Daya pada Sistem Mobil listrik Berpenggerak Motor DC dengan
Mengguanakan Logika Kabur (Fuzzy Logic),Surakatra Jawa Tengah,
Universitas Sebelas Maret
[2] I Putu Adinata dkk,. 2013. Sistem Kontrol Penggerak pada Robot Line
Follower Berbasis Hybrid PID-Fuzzy Logic,Bali, Universitas Udayana
[3] Valera, J.J dkk., 2009. Integrarted Modeling Approach for Highly
Electrified HEV. Virtual Design and Simulation Methodology for
Advanced Powertrain Prototyping. World Electric Vehicle Journal Vol. 3
ISSN 2032-6653
[4] Chetouane, F., Darenfed, S. dan Singh P.K. 2010. Fuzzy Control of
Gyroscopic Inverted Pendulum. Engineering Letter 18:1, EL_18_1_02
[5] Amanda, Iyodha, dkk. 2015. Kendali Kecepatan Mobil Listrik
Menggunakan Dua Motor Listrik dengan Fuzzy-PID. Bandung.
Universitas Telkom. E-Procceeding of Engineering Vol.2 ISSN 2355-9365
[6] Kusmadewi S, Hari P.2004. Aplikasi Logika Fuzzy untuk Pendukung
Keputusan. Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu
[7] Sri Ratna Sulistiyanti, FX. Arinto Setyawan, Dasar Sistem Kendali,
Bandar Lampung: Universitas Lampung, 2006
[8] Mohammad Nadhif, 2015. Aplikasi Fuzzy Logic untuk Pengendali Motor
DC Berbasis Mikrokontroller ATMEGA8535 dengan Sensor Photodioda,
Semarang: Universitas Negeri Semarang. 2015
[9] Terry Imam N, Bamabang S, Widyono H. 2014. Kontrol Kecepatan Motor
DC Berbasis Logika Fuzzy. Jember : Universitas Jember
[10] Prabowo Pudjo Widodo, Rahmadya Trias Handayanto, Penerapan Soft
Computing dengan Matlab, Bandung: Rekayasa sains. 2012
[11] The MathWorks. “Fuzzy Logic Toolbox.” 20 jan. 2017.
<http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/fuzzy/fuzzy.sht
ml >
[12] Fahmi, Zalee. “Driver Motor Dc”. Internet :
https://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/driver-motor-dc/, 20 Januari 2014
[18 Maret 2018]
[13] Feedjit. “ Cara Menghitung Kapasitas Baterai dari Berat”. Internet:
http://bat-hp-china.blogspot.co.id/2013/12/cara-menghitung-kapasitas-
baterai-dari.html. 2 Februari 2018.
[14] I. Buchmann. “ Lithium Based Batteries”. Battery University. Internet :
http://batteryuniversity.com/learn/article/lithium_based_batteries. Diakses
pada 2 Februari 2018
[15] Fahmi, Zalee. “ Robot Mobil Line Follower”. Internet :
https://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/05/08/robot-line-follower-/, 4
Desember 2014 [20 Maret 2018]
[16] Fahmi, Zalee. “ Karakteristik Respon Sistem”. Internet :
https://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/05/08/karakteristik-respon-
sistem/, 20 Desember 2010 [20 agustus 2018]
[17] Ogata Katsuiko, Modern Control Engineering Fifth Edition, Upper Saddle
River,NJ: Prentice Hall, 1970