LAPORAN PENELITIAN

PERENCANAAI\ DAIY IMPLEMENTASI MODEL CONTROL PREDIKTIF'UNTT]K MENGATT]R TEMPERATT]RE AC MOBIL

Oleh:

KUSNO SURYADI

PROGRAM STUDI TEKMK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK

T]NIVERSITAS GAJAYANA MALANGMARET 2OO3

LEMBAR IDENTITAS DAI{ PENGESAHAN

LAPORAN PENELITIAN

l. Judul Penelitian

2. Bidang Ilmu

3. Ketua Peneliti

a- Nama Lengkap dan Gelar

b. Jenis Kelamin

c. GolonganlPangkat

d. Jabatan Fungsional

e. Fakultas/ProgramStudi

4. Jumlah Tim Peneliti

5. Lokasi/DaerahPenelitian

6. Jangka Waktu Peneliatn

7. Biaya yang dibelanjakan

Perencanaan dan Implementasi Model ControlPrediktif Untuk Mengatur Temperature ACMobil

Sistem Kendali

Kusno Suryadi

Laki-laki

frf."if / Teknik Elektro

I (satu)

Malang

5 bulan

Rp.3.000.000, 00; (Tiga Juta Rupiah)

Malang, 12 Maret 2003

Ketua PenelitiTeknik

Dahlan, M.T.***S

iL

€WvT#

PERENCANAAN DT\N IMPLEN{ENTASTMOT}ELKONTROL PREI}INT I F' I] NT II K lVT EI\ G AI' I] R

TEMPERATTJR AC MOBTL

Oleh: Ku-sno Suryndi, ST

Dalam penelitian ini mernbahas tentang air condition (AC) rnobil yangttekerjanya menggrmakan thermogate, dimana pada alat tersebut bekerjanya adattga bagiau yairu : lorv, uriddle dmr hi$r- Pada posisi low dau nriddle kalau kitaamati saklar bernmgsi sehagaimana mestinya laitu on dan off, hanya saja wali:tuoff untuk low lebih lama dibanding midle. sedangkan pada higtr saklar tidakberfimgsi sehingga AC mobil tersebut bekeria tidak automatis, bila ini seringdigunakan mengakibatkan adanya penyumbatan gas fluida yang mengalir.karena gas preonbisa mernbeku kalau ini sering digunakan.Penrdinginan yang diahr oleh therrnostate pada nmng ruang mobil baiklorv.middle nraupmr hip$r rnangfiasilkan lxndingan yang rnaksimum han3a ftctorwal,tu sajayangberbedadimanahiglr lebih cepat dibanding middle akupun lorv.Pemakaian Air Ccnditioning (AC) mobil di nepgra lndonesia yang beriktim tropistemp€ratunya pada siang hari bisa mencapai 40oC, sedangkan ktrndisi jalan diIndonesia tidaklah memadai dengan perkernbangan junlah kendaraan setiaptahrinnya bnhkm di da€rdh Jawa saja setiap bulannya lebih dari 10.000 kendaraanbam dari berbagni merli bernmnculan. Ilehun lagi di daerah lainnya sepertiSunatra. Kalirnanteru Sutawesi lrian, dan masih barlvak daerah lairurla" Hal inimengakl-batkan seringnya terjadi kemacetan di jalan raya. Dapat dibayangkanbilaruana terjadi pada siar4; bmi betapa pellasnya rualrg di dalarn rnobil.Sebagai jalm keluar dari uraian diatas maka digunakan mikro konroller sebagaipengontrol AC mobil yang berfimpi nruttilevel, dimana posisi high dapat trekerjaaufcmatis {rrn-off} sehingga besar temperatur yang digunakan pengguna {user)dapat diharaplcan

Kata Ktmei: Air (lorditten (A(), Sistem Konvensianal, Low, Middle, High,

KATA PENGANTAR

Dengnn mengrrcap syukur alharndullilaah Kcprda Allah SWT 1-*n;litian

j€rencrftran dan implementasi model *ontrol predihif untuh mengfltur air condition

rlO dapaf tersetesaikan. Masalah yang mendasar dalam membuat dan merencanakan

tar;'a ini didmari oleh penggunaan nri usndition(A() mobil dimana, perkembangan

;umlah kendaran di Indonesia yang sangat tinggi dari lrerbagai merli bennunculan

sedangkan perkembangran jalan raya tidak memadai atau tidali sebanding disamping itu

iklim di negara kita adalah trofis yang bisa mencapai hampir 40oCelcius, maka perlu

Ciciptakan suatu alm yang kerjanya lebih cepar dalam proses pendinginan ataupm

tresaran tennperatur yang diinginkan/diharapkan dapatlah tercapai bagi pengguna .

Dengan pesar4la perkembangan dunia elektronika dewasa ini yang sangat luar

biasa kami mencoba menuliskan suatu karya dengan segenap kemampuan untuk

menuangkan dalam tulisfln ini, tentunya masih banyak kekurangan yang tidak dapat kami

hindari. Atn yang terjadi selama ini pada umumnya setiap peneliti dalarn kegiatan tanpa

menyadari apa 1nang dilakukan atauprm mernanfaatkan hasil penelitian para peneliti lain

baik itu diperguruan tinggi atau pada tridang lain dari berbagai disiplin ilmu, dengan

adanya penulisan ini tentunya menambah wawastln dan munkin bermanfaat bagi orang

lain untuk menyempurnkan kembali karena ilmu pengetahuan sifatrya adalah

berkembangyangtiada henti dari waktu kewaktu

Dengan demikianlak lupa disampaikan rasa terima kasih yang sebesar - besarnya

dari berbagni pihak yang telah banyak membantu dalam penulisan ataupnn penelitian

baik dukungan secirxa moril ataupun spiritual.

Penulis,

Kusno Suryadi, ST

DAFTAR ISI

Lenrhar ldrxrtita-s dan Pengesahxn

Abstnflk

Kata Pengnntar

Daftar tsi

DaftarGambu

Daftar Tabel

BAB I Pf,IYDAIITILTIAN

l.l Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 TujuanPenelitian

14 KonstnlmiPenelitian

BAB TT TTNJA.UANI PUSTAKA

2.1. Sistem Pendinginlir (:ffidttion (A{:}

?-2- Etrsiensi Temperatrn Air Clondition (AC)

2.3- Koffrol Prdiktif2.4. Modd Korfiol Predilctif

I

2

.J

3

4

4

5

5

6

7

I10

10

1t

12

14

2-4.1 Esthnasi Keadaan

2.42 Formulasi Modelhediktive Co*ol (MPC)

2.5. SisernPendinginPadaRuangMobil

2.6. Modd Dinarnik fiistem

2.6.1. Kompresor

2.6-2" Persanaan Ternperafur dar Tekanan Pada Pipa Output

2.6.3. Persarnamr Ternpe.zhn

2-6A- Proses Pangabutan

2.6.4.1. Alinan Masa Fluida

2.6.4.2. Penunrnan Tekanan PdaPipa Input

2-6.5. Pcrsamaan Ternperatrrr pada Evaparalor dan Ruang Mobil

2.6.5.1. Hukum Kesetaran Energi Panas pada Rnang mobil dan

t4

I4

l4

Evaporet'or t5

2"6.5.2. Errergi yang Masuk Melalui Dirrdirrg Mobil2.6.5.3. Eileryiyrng Masuk Krrena RBdiasi

2.6.5.4. Euergi yamg Dismap oleh Evaponttor

2.6.5-5. Penrbahan Energ Fanas dalam Ruang Motrf,2"6.6_ Model Matmanlk Sistem pedinginlC Motril

BAB TII METODOIOGI PENELM[AN

3- l- survqy pendah'ruan pengat*ran Konvension ar AC Mobil3.1.1" Kontrols Thermostate

3.1.2 Kontroler pIC dan VariableRestsrol

3.2- Merrncang perangkat Keras

3-3. Permodelm Sistem

3.4- Ma'ancangKontol prualiktif

3-5- Permcmgm Algoritna unnrk Simulasi

3.6. PredilaifKonrrol

3-7- Perencangan Sistem Untuk Implementasi

BAB IV IIASIL PNNGUJIAN DAN PEMBAHASAN

BAB V. PENUTUF

5.1. Keeiryulan

5.2. $aranpmgmhgnn

DAF'TARPUSTAKA

LAMPIRAN

15

l5

l6

t6

l7

t8

l920

20

2l22

22

23

23

25

28

2S

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Alir Mode/ /lrerlicrne (irnrm/ (lvfpe 6

Gambar 2.2. Diagram Fisik Sitem Pendingin lC Mobil l0ffir2-3 Kompresor l l

r 2-4 Diagpam Aliran Fluida Pip Outpul I I

fuar 2.5 Proses Pengkabrnan 14

fu2.6 Diagran sistem Pendingin pada Ruang Mobil. 15

6rbar3-1 Data Karakteristk Tempenatur Sistem Konvensional tgffiar3-2 sistem PengaturanlcMobil dengan Thermostate tgGmhr3-3 KontrolerKonvensionaldenganPit"Cldan YariabelRc.sisfrrr lg

ffiu 3.4 BlokDiagramPerangkatKeras 20

fmbr3-5 BlokDiagram PengendalianTemperatur denganMpc zzGmba 3.6 Blok Diagram Pengendalian Temperatur dengan Kontrol prediktif ?3

Grylhar3.7 Karakteristkyang Diinginkan 24

Cqnbar 3-8 Perencanaan Sistem mtuk lmplementasi Z+

c mhr 4.1 Bentuk Tampilan Program 25

Cnmhr 4.2 Response peruhhan suhu terhadap naktu pada suhu sering Z0oC 26

Crmbar 4.3 Reqpanseperuhhan suhu terhadap waktu pada suhu sedng l6t 26

DAFTAR TABEL

Penguj ian lviodul Temperatur

BAB IPET\DAHT]LIIAN

l.l l,atrrbclakrng

Kebenrdaan air cotdition ( Ac ) mohil nrdah merupakan kebutuhan

mutlak unn:k kenyamanan berkendaraan temtama pada daerah tropis seperti pada

ne8lma hdonesia, lorena tenperatur pada siang hari bisa mancapai 39"C-

Umunnr5ra koutmksi l(l mobil saat ini masih mangg3makmr sistan yang

konvensional karma hanya menggunaku) thermostdle untuk pengaturan cepat

dan lambatnya p€nunman tempsatur. Untuk menghasilkan effisiensi kojatemperatur lc mobil yang maksimal diperhrkan proses pendinginan yang

optimal karua pada temperatw AC mobil hanya diatur oleh thumostate yang

amat sederhana sekall sehingga hasil a$put tanrporatur tersebut lranya dapat

dioperasikan pada operasi rnaksimum.

Dililrat dari korutruksi .,4(.1 dirnana thermo,state terhubmg langsung

dangan sumber tqlangm sebesar 12 Volt urtuk mengatur kopting.{{.Jkandaman"

sedanglmn tempe'atur lc dihasilkan dari puaran mesin dengan kopling lctersebut, disamrying itu suhu atau ttrnperatrn pada ruangan mobil yang hanya

diatrr oleh saklar yang tertrubung dengan thermostste untr* rrmgatur posisi

law, middle dffi high. Hasil yang didapat menggunakan sistem ini menghasilkan

pendingimn yang maksimal baik yang I nw, m i tklle dan hi gh hanya &ktor waktr:

saja ymg membedakan dimana untuk /ow waktunya lebilr lama dicapai daripada

posisi high" Padaposisi /orr dan niddle ,4C mcbil dapat bekerja s€&rra automa.tis

sedangh pada posisi &rEft waktu yang ditempuh untuk On lebih lmna daripada

Ofbilaposisi hidr mt sering digunakan mengakr'batkan lC mobil mudah rusak

kareria gas preon sering tersrnbar

Masalah yang sering timbut pada sistern pardinginan air canditian

konvensioml pada mobil yaitn timbulnya dingm yang amat berlebihan (overcold)"

kuffirg dingin, tinglcat pendin$n trang kurang msrata pada ruangan kendaraml

pernborosfll bahfin bakara karena mesin bscbagi hasil antara tsnaga untuk

penggerak rcda maupnn tenaga rmark menggerakkan AC. mobil baik pada posisi

low, mirklle datwm posisi fiigi. Posisi high avsyang mengalir pada rhermostate

sanfnt besar sehinpgn rvaktu ()n lebih lama daripadfl C)f/ seciuir automatis kopling

tnk berftmgsi-

tintuk nrcngatasi ,4(' mobil yang mdrgliutrskirn sistem konvensional

tersebut prtu adanya kontnrl tempcratrrr .vang didisain sc{emikian rups ali:il

dapat n'rengntasi/mengenddikan temperatur ager sesuai dengnn ynng ditr.rapkan

oleh penggma (urer ) . sehingg'a pertbmrasi dari sistern I'aug dikendalikan ssuai

clengan spesifiktsi performasi yang diinginkan. Dalam hnl ini digSrnakan nrodel

kontrol prediktif denppn koordinator karena beberapa alasan anftrra lain tidak

memerlukm nratematr'ka ymrg runit, rnudah membacarrya karerra dilerrgkapi pula

alat penrrnjuk temperatur dan mudah memasanenya" mudah perbaikannya serta

tidak ban)4ak perubahan, disarnping i;u berfungsi sebagai aksesoris kendaraan.

Dengan model kontrol prediktif parameter data iryntt mauprln oiltput yang

tidaklah eksak dapat diolah menjadi variabel biasa- Dengan demikian notlelkontrol prediktifrnenriliki kamaupuan antara lain beropemsi arnat mudah karena

ada dma pilihan antara 16" sampai dengan 28" dengan intenal antan I"c - z"c,sehingga marrrpu rrenrattpptri sistem-sistem yang lebih kornplek ini rnemudahkan

bagi pengguna untrft memilih saiah satu tampilan temperatur yang diinginkan

secara adtrmatis. Berdasarkail pertimbangan tersebut maka dalarn penelitian ini

dipilih judul "?erencanaffn dan implementasi model kontrol prediktif untuk

m engatur tcmperatur ;l C mobil*.

12. Rumusan ft{asalah

Masalah yang sering timbul pada sistem pendinginan konvursianal yait*

timbulnya padinginur yarg berlebilran (over cold), pendinginan yang kurang

merdtq po$isi /rrglr kalau sering digunakar mangakibatkan patyumbatan gas freon

karena wahtu rr:tuk titik beku da$ fitik cair tidaklatr seimbang juga terjadisya

pemborosan bahan bakff karena ptrrgaluran low, middle dan higA menghasilkan

temperatur yang terdingin pada mobil tersebut- Untuk mengatasi akibat dari

keadaar/kondisi diatas temperatff,{C mobit perlu adanya pengendalian Dengan

meilgatur tenpenatur ,4(.1 mobil sesuai dangan ketenfuan akan trenrbllat .,4{;

ilraupm tresin rnobil mailpu rnanghasilkarr effisiensi yang tinggl. Pada saaf

mesin dlhidrykau dan posisi saklar temperatur on, kendaraan melaju dengan

llecepatan rendah maupur tittgg, temperahr pada mangan mobil akmr terjagr

tmuai dengan kondisi yang diinginkur.

lJ. Tnjuan Ps.'relitbn

Pmelitian ini nrempunyai beberapa tujuan yaitu :

l. Mengaplikasikan sistern kontrol prediktif terkoordinasi untuk pengaturan udara

lC pada nungan kendarnan .

2. Manguptirnalkan kerja sistem pendirrginan pada manppn mobil sehingpp

efisiensi kerja rrir tnndition drpat dicapai melalui skala prioritas sx,i/<:l/salilar.

3. Mernbuttikan pengsuran aliran kecepatan udara. ttir contlition dapat

mempcrbaiki kineqa sistern pendinginan yang lebih sempurna sehingga

temperatur @a ruangan mobil dapat mencapai harga yang stabil dan

ter*endali -

1.4. Konstribusi Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstnbusi pada

perkembangan telcnologi otomotif maupun eleLtronika yaitu :

l - Manperbafti sistem pendingrnan pada ruangan kendaraan yang ada yaitu dari

saklar uon dan 4f'" nrenjadi kantinyu dalam range temperaturtert€ntu,

sehingga mampu meningkatkan perJb rmance d(.' klususrnrya unhrk

mengatasi masalah over cald @a pengaturan level htgh dan pandinginaa

kunang merah pada ruangff mobil.

2. Mmgaplikasikm model kontrol prediktif terkoordinasi rmfiIk perrgendalia;r

temperahrr d*em p€ndingn pada air condition kendaraan-

3. Mendapmtmn furmulasi dmr Algoritna kontrol optimal prediktif unark

pengwdalian temperatur denpn Actuator On i Affmulti lepe!.

4. Mengimplemmtasikan dan merencanakan suatr kontml prediktif dan

algoritma optimal pada single micro controller.

BAB IITINJATIAN PTISTATL,\

2.1. Sistem Fendiqin Air Condition (AC) Mobil

Sdah banyak jurnal dan purelitian tentang pengendalian temperatrr l(:mobil yang dilakulian antara lain melalui penelitian pada tahun l9B3 oleh : Hans.Normnn tentflng mulem air corxlition Pacla tahun 1986 tentang penyegaran udara

oleh :Ari' Munandar, Wiranto meneliti tentiurg Fnyegarim udara .Tahur 1997

tentang air corulition applic-<ttion tuul design di London oleh : Amol . HVAC rll,.rrcm

orxl komgxtnent handlr<)r.rt di Newyolk cily pada tahun l99g oleh : I{c.Graw hil .

Refrigemlor oul sir condition oleh : Arora,C.P di Nervdelhi India pada tahgn 2000.

Hand hottk of AC and refrigemtion padatahun 2001 oleh : Mc. Grarc hil di BostonAmerika serikaf ru:tnk sistem AC kendaraan ini penelitian ini difollrskan pada

daerah tropir khususnya hrdonesia karena f,afa - rata kendaraan clidaerah fersebut

sangat donrinau dalarn peuggruaan dan suatu keburuhau mutlak ba,ik untuk rnobiipn-badi dinas , maupun angl-'utan urnum seperti taxi . bis kcta. dimana pada

kendaran yang disebutkan diatas rata - rata menggunakan sistem ,4C konvensionalbaik dan'jenis sedan atau kendaraan box sarnpai saat ini. Sedanglan j4nrlah

kendaraan yang akan diteliti dalam penelitian ini jlmlah da;i tah6 k*ahrin semakin

besar jumlahya adaptm kapasitas dari jalan tidak rnemadai / sebmding ,1mgan

jumkh kerdaraan yang meruFkibatkan kemacean diiaran raya tsrutama pada kota

- kota besar sqptrti Jakarta , Mdtrl , Surabaya dan banyalr kota lam di IndonesiaN{aka pengafiunan ternperatur ,4cr ke*draan perlu penanganan 1rotg mrksimal.Sistem pendingtn lC mobil t€rsu$m atas beberapa komponen pendingin melipurikopling kompressor, dan sistern kelistrikan dapat digambarkan sebagai adalah

berikut:

2J" Effisiensi TemperaturAC MobilDalarn,{c mobil untuk merubah enerel panas rnenjadi energ dingin atau

sebaliknya daPat dirubah menjadi temperatur yang terkendali, selebihnya energr

ptras yatg hilang melalui bebe'rapa proses misalnya melalui proses pendinginmr darsebagairrya, Apabila energi panas yang diberikan yaitu pada saat AC kendanan

mulai bekeria pftnas yang ada pada nrangan bcrkurang dan hilang kareana adalya

proses pendinginm yang berulang - ulang. rnaka perbandirrgan ini selanjutnva akalmenrmjukkan daya guna dari energi panfls tersebut yang clisebut effisiensi panas-

Misalnya mrugi panas saat l(l belrrm bekeda adalah el ilan eneryi yang panas

aqdalah Q2, maka energr panas yang berubah nrenjadi energr dingin adalah e I - e2.Sealanjutnya effrsicnsi pflnas ditunjukkan den6nn nuilrs :

rot-1o7ry" }fr xt(Ms6 (z.t)

Pada nrangnn tl*U.,*un effisiensi panas biasanya berkisar antara 30% sarnpni

dangpn 394/o. Semakin tresar effisierui panas dari ruang kendaraan semakirr besar

pula kern,mpuan daya dorong dari,{(.1 tersebut.

23. KondHikrif.Berdasarkan difinisi kontrol prediktif adalah $urtu sistem kontrol umpan

balik .rrofe optimal yang aksi kontrohya dirumuskau berdasarkan pada nilai prediksi

dmi nilai vanabel s'/crls untuk waLtu yang akan datang. Dalam sistern pengatunan

dftenal beberftpa konsep tsfthng kontrol predilcif diantaranla adatah Receding

H o'i zon (]ontrol {RHC ).

2.4. *fodel Prudirlive ContruI MPqM(xlel Preclicttve Contrcl (Ml'>ti) luga dikenat sebagai (iffiemli&tl Pretlictive

Contrcl ((-;P{) atau Rectz/ing Harizon Control (RH(:), adalah suatu konsep kontrol

prediktif yang tsr$tsm atas dua baglan yaitu bagian estimasi varjakl keadaan dan

bagan forrnulasi sinyal kontrol. Secara umum algoritma Mode! Pr:diaive (]ontrol

MPC) dapatdigarnffian dalam bentuk diagram atir sebagai rreriknt:

@ time .. t1

T'ake pro ce xs m ea-r.rrcm en I s

Prcses l|{odel : thyehive

{lon.s/rairts

Gambar 2.1 Diagram Alir Model Predictive Oontrol MPC)

2.4.1 Estimasi Kcadren {Starcl2l

Tujnan awat dcri stfite estimdror ialah mengestimasi nilai .Tfofs.x dari keluaran

ymg diukur. ,Slrre hanya bisa di-estimasi bila ia dapat diamati. Secara umum

p€rsflnam.srste sutru sistem s€sara umum dapa dituliskan sebagai:

t(t)=/('(rIll0}} t"2.2)

dr)= g('(t)"(r))

Dengan x:L.*i.n: g,*V,qa,f veknsr variabel keadaan. r,:[r*x-f adalah

Solve ahove aptimizalion prob\ernBest currcnt and.{utuw cantrol dc$nos

[mpleme"nt best cunent control action

Timc= ttal

vektor masnkan dan t: F.o, i.rs e4f adalfu ,-eklor keluaran. Banlak pengukuran

keluaran yang disertai juga dengpn derau. Oleh karena itu diperlulian sebuah y'/rer

urtuk mangfrilangkan dernu ini dan secara teliti rnang-estimasi nitai-nilni,qtrr/e. Teori

estirnasi linier telah dikenalkan oleh ,(olnan[2] serta Kalman dan Bucy tl"rlam ta]nrn

1960. mereka mangernbangkan ob.server linier optinul dalam persamaffn yang

mang-atimasi ;(r+rlr), skrle pada saat r+1 dengan menpgunakan pengukr-uan

keluarur sanpai pada t.

't*4r)= *(rlr-r)+ A k)* r[r,(r)-c:i(4r -r) (2.3)

L ialah penguatanli/ter Kalman diskrit yang meminirnisasi kesaiahan .rtare

ymtg di-estirnasi- ta dihitrmg dari penyelesaian per$ailraan Riccttti sftrrdy state Jilterdiskritdangan O* dan (,rnatrikskovarimuuruk "{) aan u(r),

t: rln- nc.{(:nc' + 4}'cnlar +G*ert (2.4\

L: AnC?((TI{:r +R,f'Rrnnusan Riccati dalam Persamaan (2.4) di atas manjaurin bahrva Elter akau stabil

bila R" > o,(x,r,') bisa didereksi dan ( n,o-glil Ui* disrabilisasi.\ "-"1Umpan balik keluaran diterapkan jil,a pengukuran keluaran digrmakan rurtgk

manperbaharui stale estirnasi. Perbedaan antara .y{r) , keluaran ferukur, dan

;{t*rk)=r-"{+t[r), ketuamu estinrasi, bila disebabkau oteh derau pengukuran afau

di'sturiane:e tak dinredelkan O&.semer optimal bisa menghilanp$rat derau semorketilm rneng+timasi.rfafe, tetapi ia tidak bisa rnenghilangkan pengaruh disturhance

yangtak dimodelkan-

2.4.2. Fomulasi aVodel hdiktive Control (MpqMHIaI PruJictive Clontml (MPt:| adalah paradigma kendali yang didasarkan

pada penyelsaian masalah-masnlah kendali optimal secara numerik on line. MulelPredictive (iontrul ialah straregi kendali yang meng{ptimalisasi indeks kinerja

t€rtentu tlalam s€buah himpunan masukan mendatang untuk meminimisasi deviasi

kelnarm ymg ditaaplan. MP{l pa{adasanrya beherja dalam tiga horizon be,rurutan:

horizon optimalisasi, horizon kendali dan horizryn prediksi. Sebuah optimalisasi or/me menempati pla horimn kendali dan linrasan keluaran yang akan datangdihitung pada horimn prsdikasi. kemudian kontrolcr melaksanakan masgkan kendali

yang p€rtama" dan menghitung kembali deretan masukan kendali berrlutnya pada

langkah wakhr selanjutnya- Karena intensitas perhitunpn akibat optinralisas i tm line,rnaka Mr{ secarfl tradisional dirnanftatkan rurtuk proies denpn lebar ialur(handwidlh) yang rcndah. Misalnya suatu sistem yang menrpunyai nlxlel non lirricrsebagai berikut:

*(')=f[.(i],(,)

{')= sGt},,ft)Dengnn x€R' : vektor wriabel keadaan. rr€R' : pekror masukan dan yeRP :

veklor keluanrt

Banyak pldnt wg beroperasi sesuai dargan nilai sasaran atau .re,t snint.y, unluk

keluaran t€rtendali dan jqa dengan sasamn masukan u, . nilai-nilai sasaran ini

adalah kondisi kerja yang diinginkan. Nilai yang diinginkan ini bisa bervariasi

dengan wakhr- Oleh karena iny tmcking adalah baglan penting dari teori kendali.

Tracking sasamn bisa dirrmruskan sebagai masalah optimisasi yang menggunakan

tujnan kinerja kuadratik rmtuk merninimisasi devisasi keluaran steady "r.tate dangan

nilai sasararnrya tndeks kinerja dari Persarnaar (2.1) juga bisa diknnbmgkan unhrk

spesifikasi tmcking:

./(x"r"rr) = j<rf r,e h !r*1bQY grftl*uft)'q, (,)h, (:2.6)

Dimana: .(t)= t(r)-y(r) iam perbedaan antara sinyal referensi dengan keluaran

sistenr. p{t}n(t}s(d adalah matriks definit pcsitif rmftik V,. dalam penelitian ini"

kendala-kendala untuk variahel .rlate dan sinyal masukan tidak diperhitrurgkan.

Dalam pesdek$m rcceding horinn, indeks kinerja (2.6) harus diaptinralkan secara

an ltne untnk menyelesaikan fungsi masukan kendali. selanjutnua frmgsi masukal

safit sektrmg akm diktcsmrakmr sebagai masukan kendali yang seberrfirnl.a,

o{x J, f) = fr E rqt 2^rstst +e rnirr.,r{-r, r" u )

Fnngsi hamiltonian:

(2.s)

(?.7)

n : ik YB'(r)* "!f n"(r)]+ x ft Q\,*))

Sinyal kendati optimal diperoleh dari { = gdu

(2.8)

+ = Rr(r)+ n'ft)Au \' -\'

Dengan u- ark'u), dengan dmrftian masukan kendali optirnar iarah,

Au

"(t)= -R'r';(r)Persamaan co.r'tafc bisa ditentul$n dari,

:r\ aHAUI_ __\/ ax

AQ) =crglr(r)- c'gc" 0) - A-' A{ )ata,u

iQ) : ctgrrQ ) - c'er- (r ) -,n';(r )

(2.e)

(2.10)

(2.1l)

(2.12)

(2.I3)

denstrr I =il(t;,)d

Pada penelitian yang akan dikembangkan kendali temperatur dengan model

kontrol prediktifyangdiaplikasikan pada sistem pendinginan,4C rnobil pada ruangan

mobil agar sirknlasi udara pada ruangpn agar mendapatkan temperahu yang merata-

Untuk kepeduan implementasi pada ruangan mobil tersebut dipasang dua buah

tensor mtuk pengrmbilan data ternperahff, pflrgaturan kecepatan blower sebagai

Io*, middle, dan high s€car& bergantian agar perolehan waktu pardinginallebih cqa sehinga effisiensi me*in sebagai penggerak roda dan sebagai penggerak

lClebih baft.

25. $isten Pendipginan Pada Ruangan Mobil.

Konponen- kornponen sistempandmginat pada ruangan rnobil terdiri dari :

dua bualr sensor terrperatur, fimgsi multi level ( mi.n / , da1 mi*o kontroller.

Rancangan p€masan$n komponen - komponen untuk pendektesian temperaturpada mobil adalah dua buah senslr yang dipasangkan pada bagian depan tlan

br"lakang turhr& mendapatlcan telnp€fratur mhu yang merata. s*agar ilustrasiihxtrasi bsllad ini gambar skema sistem pendinginan temperatrr pada nrangan

mobil

I

I

2.6. Model Dinemik Sistem Pendingin

Su,atu sisteil pendingin tersuswr atas bebenapa koniponen antflrg lain : motor

penggerak' ( k ), kondersoq pengabut, evaporuror. pada ,4c rnobil

motor pertg€Frak digantikan dengan mesin rnobil yang dikopling dengal kompresor^

Sisem pendingin ini dapat digambarkan sebagai benkut :

Gambar2.2 Diagg-am Fisik Sitem pendinginlC Mobil

untuk madap*kan model dinailik sistem secara kesehruhan akan

ditunmkardengprmodel dinamikpada tiap - tiap kornponan kornpresar. kolCensor.

pengabuq e,rqwfrordan mang mobil

2.6,1. Kompnesor"

Kompresor rnen4akan suatu kornponan yang berfimgsi mnnindahkalfluida (gas freon) pada sisi inpttke sisi uttpttt dengan debit alirmr tergantung pada

tekanan lluida dan kecepatan pufaran kompresor. Karena pada AC mobjl penggerak

kompresor adalah mesin mobil, maka dapat diasumsikan bahwa poro kompresor

berputm sesrui dengur kecepatan RPM mobil dan Torsi lawan pada kompresor tidak

menyebabkan penrrunflr kecepatrm mobil ( diatur oleh sistem mobit ).

Evqtorfror

Ruangan kendaraan

Pipa input

l0

Kornpresor

Gambar 2.3- Kompresor

Jfta kecepatan putarun konpresor diasumsikan berbanding lurus dengan

volurne ( AV ) gas yrilng dialirlian p€rsahnn wak-tu, rnaka dapat diftdiskan Sebagai

kikut:

Y! -- Kpa atau g. in : Kpa

N r r --r--

dimana {p : krrnsmrsakompresor

q.ln : debit aliran fluidayang dipindatrkan dari p2 ke pI.

{2.14}

2,6J.Persamnqn Teilperahr dqn Teksnan pad* ?iya OapatAliran fluida.dan energ pada pipa oulput dapt digambarkan sebagai berikut :

. Lltind-rn--,N

Q kondensorLVoatq.oul:

A/

Gambm 2.4 Diagnm Aliran Fluida Prpa?utpur

1. PersamaanTeknran

Untuk satuan waktc At, volume udara yang mas* L!'itr. vohune udara

yang keluar Aldout,ualca Frsamaan tekanau dan tan4lerahr pada ptpa ()utpat da4dijabarkan sebagai bsikut :

ll

I,lApin _ Ir2in-l/p _--...) p2irr: Alin . &.p'&n di, L'p fln

dimann Vp :vohnne pipr ot4rur clan d : temperatur.

2. Pengurangon Telcanan Pada Proses Pengkabutan

(2. r s)

(2.r6)

(2.17)

(2.r8)

(2.1e)

J.

PLt>ut.Vp _ Pl.Alront _._-* p2out: 41/out. .fu.r,e2 gl Yp Qin

Penrbahan Telanan Pada Pipa Outpttt

A/' : P2in * P2otl :P 4 ( or,, - Abntr )$in Vp'

0o Pl=_:_.:(qin_qout)frn Vp" 'N'2 dPT_a_Ar elt

2.63. Perramnan Tcmperafur-

Menggrmakan hukurn kesetimbangan energi panas, maka persamaax pailas

dapat didiftrisikm sebagibenhrt :

Energ yang masuk ke komprmor (Qin) - Eneryi panas yang kelaar ke pengabut

(Qrrrr) - eneqgi panas yang heluar metalui kondensor (ek) : perub*han energt panas

pada pipa ourput (Qp) datam selang waktu At, dapar ditentukan :

1. Energi 1'ang masuk melalui konryresor adalah :

ein: ry Ks (e-$n)N

Arr: rnassa ffuida dan K": kolstanta konveksi panas.

Lmin LVinl)tmana * :O

? ; p:rapetmasa(densitas)darifluida-

Nnin Atn

& -- q-m ----.-* -61 : P.+.nt

F.apat masa $udr gas tergautung pada tekanan qas tersebut. yaitu p : kp; dimana

kp adalah rapd. mas:r relative pada tekanan I atm. Dengpn demiliian persamaan

ini dapatditutis sebagai berkut :

Q.in *- Kp-PI.q.in Kv (9in-9tp) Lr

12

(2.20)

7. Energi yang keluar melalui pengnbut, sama denpn seperti pacla energi yang

rnasuh energi ynng keluar dapt dituliskan sebagai tlerikut :

Q.out -- Kp.P2.q.trrrf Ku ($p-&in) Ar (?.21)

Energi yang keluar melalui kondensor adalah energi panas yang dibuang

melalui kisi-kisi kondensor dengail luas Ak, dimana panas yang keluar berupa

panas konduksi dari kisi pendingln yang diserap oleh hembu-san udara hlowcr

yang rnelalui kisi pendingin dalam selarrg waktrLr A/ rnasa udara lalg rnengalir

melalui kondensor adalah :

+: Ak- p.utt. q.ud, dan q.ud -* Kh. aBN (2.22)

dimana g-ud: debit aliran udarq Kb :konstanta bkwer, alB: kecepatan bkwer

atau &/r : Akp.ul.KB. aB N e.Z3)Ercrgi panas yang diserffp udara dalarn selang naktu Ar adalah:

Qkond : Arn .C.ud (9tp - fii.ud )dfunmra, C"ud: kapasitas jaris panas udara.

Subtitusi Persamaan (2 -23) ke Persama an (2.24),didapat:

Qkond : Ak. p.ud . Kh . aB . (t.ud (fiip - &.utt ) Lt

(2.24)

t2.2s)Penrbahan energi panas pada pipa oarwr adalah e = rvlgp.cg.a6p, dirnana cgadalah kapasitas panas jenis gas dan Mgp adalah masa gas dalanr pipa yaitu:

Mgp : pVp rlmgatrp : KF.P2, ata*Mgp :Kp. p2.l/p, sehitgga:

Qp: f,p.PZ Vp. Cg Adp tZ.Z6)Dengan menggunakan Pcrsamaan (2.20). {2.21), (Z.Zst dan (2.26) dapnt

dituliskm Persanraan temperatur pada pipa ou lplr t, adalah:

Qin * Q,ntt - Qkond : Bp atau dapat pula dituliskan sebagai berikut.

Kp. K*{ flin - gip ) P l.q. in. N - Kp. K* ( *ip - fitin ) p 2.q.ottt. N

- Akprl -Kb.olt.tiul(0ip - Qi.ud ) N : Kp.P2.Irp.C:g A0 p tZ.Z7\

sehingga didapat,

(Kp.Kr. P l.q. in + Kp. Kt,.P2.q.att) 0{ n

dfu - t {-*o*r.or.qmrr+Ak.pud.Kh.curl.wB}dt Kp.t'p-CEl2 L

' - -- -- --r'-' tu-l'utl.?nl I

& zs1

- Ak.pud.Kh.aB-(

l3

2.6.4 Froses Pcnghsbutnn

Pruses peflghbutan adalah proses penunnlan temperatur tlan tekanmr pada

pengkabutan i pendinginarr dapat digambarkan adalah setragai trcrikut :

P2

--------{>

Gambar 2.5 Proses Pengfrabutan

Proses p€ngkabutan/pendinginan ini dapat dijelaskan atas proses penunrnan

tekanan dan penurumn temperatur.

2.6.4,1. Aliran il{ffa Fluida.

Menuntr. hukum Snellius debit aliran melalui celah berbeda tekanan (P2 - Pl ) dengan

resistansi celah (Rc) adalah :

l_q.in -* _ 4I'2 - I'l .Rc : Resistansi celah'Rct1.ottt: debit aliran yang keluar.

2.6.42. Penunrnan Tckanan Prida ?ip Input

sep€rti pada kenaikan temp€ratur pada pipa oriwr, penurunan tekanan inidryat ditulis sebagai berfrrut :

dPl - otn P2 ( a.orrt u. iir )dt 0pWin" ' .t (2.2e)

2.65. Fersarul&n Temperatnr Pall* Evaporafirr elan Ruang Mobit

Sistern pertdinglnan dalam nmng mobil dapat digarnbarkan dalam bentnk

diagram fisik ben'*xrt:

14

Garnbar 2-6- Diagpam Sistam Pandingin Pada Ruang lMobil.

2.65.1Hukum l(metrran Energi Panas Pada Ruang Mobil drn Evnporator

Kesefaram ener$ dalsn ruilg mobil dapat dituliskan sebagai berrkut:

"Energi yang masuk melalni dinding motril kmena konduksi (Qril) + ener;i yang

masuk nielalui dinding mobil karena radiasi matahari (Qrl) - energi yang diserap

oleh eroTxtratrrr (Qev) : perubahan energl panas dalam ruang mabil (Qm)*.

2,65'2 Encrgi Y*ngMa-quhMelalni Dinding Mobil

Fned yang masuk melalui dind'ng mobil denggn luas Am $ecara konduksi

dapat ditulishan sehgai berikut :

e.ud: 4 *o {&ur-&.m}N-td

dimana,

Am : luasdindingmobil.

ld : tebal dindingmobil dan

Kd : konstanta korduksi panas dinding.

(5.30)

2.65.2 Energr Yang Masuk Karena fiadiasi

ftreryi lamg masuk kmana radiasi yang mengeffli dindfug seluas A+rn dapat

dituliskan sebagai bsilcut :

Qrl : Atm Kr. ir At (5.31)

15

Dinrana.

Am: luas dinding yang terkena radiasi.

Kr : kons(anta radiasi dinding.

lr : intensitas catraya matahari.

2"654. Energ l'tng Diserap Oleh fur;mralarJiLa dia-surnsil'an balrwa tidak terjadi keraikan temperatur pada

(pipa peirdingin) maka untuk luasan kisi pendingin sebesar Aev dan

hlower (roB), energi yang diserap oleh eua;xrralor adalah :

Qev : Aev. p.ud.K*B. co*B.C.ud (&m - ffln ) At

Dimana,

p-ud: rapmmasaudara-

K*B: konstanta hlawer dalammobil.

ro*B : kecepatan hktwerdalam mobil.

C.ud : kapasitas panas jnris udara.

pipa rilpnl

kecepatm

(2.32)

2.655 Peruhhan Energi Panas tlelam Ruang Mobit

Perubahan Energt paftrs dalam ruang mobil dapat dimuruskan sebagai

berikrt:

A* : m.ad.{.ud-L?m (2.33)

Dimana,

rnud : masa udaa dalam mobil yaitu rn.ud - p.ud vrn. Dangan demihim

Qm dqatpula dinriliskan sebagai

Qm : p.udVm.{.ud-A0m {2"1+)Dengan menggunahan Persamaan {2.30), {2.31). {2.32) dan (2.34} dapat ditnlispersailraan tanrperaturpada erwporqror dan ruang rnobil adalah :

Q.ttd+QrI-Q.ev:Qm,fu:u

p.wt C.utl.Yn- A,0 m : ff xaf Aut - $.tn )

'rA+mKr-ir A,t -Aev.p.ud_K*B.ut* R.C.ud(&*t - &.in ) Naau dapat ditulisl.-an sebagai bentut :

l6

c&n - I {e"n.p.oc-t<*B.to+B.C.u a- 4!|Kd)ftr

dt ptd"Ctd.Vm t ld

-Aev.p.ud.K+B.ro*B.C.u6gu*9 g-6dr,/1+ A*mKr-ir (2--35)

)

2.6.6. Modd hlatematik Sistem Pendingin dCl|lobil

Dengan meryr11snn kembali Persanaan (2.17), (2.28), (2.29) dan (2.35) dapat

ditlliskan model matematik sistem pendingin crs mobil dalzun benhrk empat buah

Persamaan D deferensial Sirnulten, yaifti sebagai berikut:

dP2 : q, . Pl ( s.in _ q.out )dt frn Vp

-Aev. p. ud- K* B. at+ B.t! - tuI Tin * 4y ful g.ud I +,4 *rnrtr irI

(2.36)

t7

BAB IIIl\l ETODOLOGI PENB LIT lr\N

Dalam melaksansk&n penelitisn ini dilakukan betrerapa tahapan penelitian

nrulai dari pengumpulan data, dan .nrrvsu lapang;an untuli menrpelajari karakteristik

air urxlition mobil, melakukan perancBngan perarrgkat keras, nrelakukan experfunent

untuk mendapatkan model matematik yang kongkrit. memformalasikan

pemrasalahan dalam bentrk p€rerrcannan kontroler rnent{u Algoritrna kontrol

sampai dengan merancang softu'rne mtuk simulasi dan implementasi"

3.1. ^9rrvqy Pendahuluan Pengaturan -fi(rnpensrianul AC Mo[ril

Dari hflsil percobaat urhikpengaftFan temperahr pada ,4{l fu{obil diperoleh

dda karakteristik rmhrk |ow, middle, dan high memrnjukkan tingkat pendinginan

yang paling maksimum. Dirnana waktu unhrk IoN lebilr larna djban&ng Middle,

sedangkail rmtrnk fi;S/, lebih cepat dari pada Middle. Data karakteristih dapat dilihat

pada pambar ditraurah ini.

Temperat*r{"C}

50

&gl

n10

o

t0 m 30 40 50 60 tnenitGambm 3-t Data Karakterisrft Temperat$r Sistem Konvensional

s High

*@- l*iddle*"1* low

l8

iil Tr iriLii.lL

KoplittgKotnpresor

Air(lamJition

II

t

+

i

{

Pipa gas prson

:

Pengatur la w, h{ i ddl e dan h i gh

Gambar32SistemPengpturanlC]MobilDengnnTher7lllostiltt.

3.1. Kontrol s Thsnnstnte

Thetmo$mesebagaipengdur2ndan?ffpada.4C]mobildipasangpada

ev^atxtrat(rr 1'ang dftelilingi pipa gas preon dan pada bagian belakang terpasang

kipas yang sering disebut dengail hlo*'er. Dirnaila saat.4C: bekerja terjadi peuekanan

oleh gas pre{fi pada lempeng peritratas lhennoslsle sefti1gga lempeng tersebrf

menekan parla lernpeirg tainnya akhirnya berftmgsi sebagai skakelsr biasa on dan

w. KarfjJta thermos:faLr: dipasang pada evaponrf:or yallg dikeliggi oleh pipa gas

pf€on sehinggn fung$i on dan rtff thermostate dapat bekerja secara koatmlu

Garnbr 3.3- Kontroler Konvsn-sional dengnn PT{l dan varishel Resistor

{!I1

I

1

Ir-!*ltl

Ke Sunrber

KaplirgKompresor

AirConditirsn

19

3.ll Kontrolcr fflC dan Fan?D/e rtesirtor

Sistem dan prinsip kerjanya , antara lhermostute: dengan P?(] t&nr l,ariablt:Rt:srilor sama karena l''lt.l tersebut juga dkelilirrgi oleh oipa gas preon sehilgganilai dari /'7(l tersebut bisa benrbah nilai dari P7(l itu sendiri , bila pfC nilairesistornya berllrrang maha anrs dapat mengplir pada kumparan magnet koplingyang selanjutnya lC lnobil bekerja dernikian sebaliknya clan ini terjadi benualgulang atau kontirDr&

3.2. ll{erancarg Pernnglcat Kerns

Ada beberapa perangkat keras yang harus disiapkan untuk mendukungpelaksanaan penelitian ini , yainr bagian rnekanik dan elektrik. Bagial rnekanik

terdiri dari engine stand dan konponen sistem pendingin, sedangkan bagian

elektnk meliputi; sensor temp€ratur . .Span antl zero, AD(, micro *ontrol/rrr, dmr

layar matnk Blok diagram hasil pererncangan perangkat keras untuk sistern

elektronft ymg akan dibual *peni pada Gambar 3.4

Gambar 3.4. BIok Diagra:n perangkat Keras

sensor ternperahu yang digunakan untlk mengetahui ten:pratrr pada

ruangan nrcbil adalah transistoF llpe Ltt4 35, dimana range oatput besaran tegang:ur

I'ang diperal* sangat kecil dalanr sstuan nillj Vclt unh* mendeteks.i kelernbaban

udara panas me*ruju dirgfu atau !'1atg sebalil,arya . Unhrk tranyesaaikan dgxrgalronge AD{: 0 - 5 !'olt rnaka perlu digrnakan ratgkaiarr span and zerv. {}utput AN.'berupa data 8 bit mtuk prosss wmptrng dari ,ryxrn emd zcro yang dirnnpankan pada

miero kontmller. Dalamr micnt kontroller terdapat program konkcl prediktif yang

digunakan mtuk mengontrol ternperatur dalam ruangan mobil" yaitu dorgan

mffigatrr kece,patan (speed ) multi level secara automatic. Setting point ( Sp) ,

AirCondition

KipasPandingin

20

otttput temperatur, error, D-ernlr sistem akan dirnorritor oleh progfinn pada mikro

kontroler. Sesaat setelah SP dirna-sukan (melalui papan tornbol) kedalarn sistenr*

maka sistem t€rsebut akan menghitrmg error dan D+:rror. Kedua r.cnoile ini akan

menjadi iryrut dalam kontnrl predfttif.

33. Permodelnn Slstem.

Model maternatik sistem pndingin telah didapatkan sepefii yang dinrrunkan

pada BAB [[, yaitu :

dPz_fu Pl/d'

: a"' vP

( q'tn - q'out 'l

dq' : I | -6p.xr.rz.eottt :' Ak.Putt.Kh.Cutt.t*B) 0p -dr Kp.l{p.r:g-P2l'

ftip.Kv-PI.rq.i2 + fi4r-Kv- I'2.q.out) Ttn + Akpucl.Kh"wB.C'wl. elo IdPr fin Pz J

dr 0p VPin' '

dOnr

{e*.n.r'a.x

* B. af B.(,t.t,a - ff r<4 a,dt ptd.Cul.Vm

-Aev-p-ttd-K+B-ri}8.(-indfi, - A,',' KdL.udl* A*mKr.ir (3.1)rdl

IDari model matematk tersebut tampak bahwa hubungan antara variahle

sistem adalah non linier dengan nilai parameter belum diketahui. Karena kontrol

yang akan didisain berbariskan model natematik dalam benhrk sistem linier, maka

pada panelitimr irri akmr dilakukm b*barya tahapan pennodelan yaitu .

1- Mendapatkan nilai pararneter pla* rnelalui e.xperiment.

2. Melakukan prrrs€s linierisasi model matematik plant pada sekitar titik kerja

hingga diilapat model lni er pndekdan sistem.

3. Jika cara {l) dan ( 2) Sapl dila}nlian karena terbatasnya peralatan ukur unfl*

esperimenl, model pendekatan linier akan dilalnrkan nielalai identifikasi

pffrarneter-

21

f.4- Merancuq Kontrrl Prcdiktit

Kontrol prrv.tiltif yang akan digrmakan dirancang rnenggurakan algoritma

mulel pr,::dit:tivt c.unrnr/ yang ditur k te{adi perrdirrginan },ang t o*rtebihan .sehingga

menyebalian tersumbatnya kisi - kisi pendingin. Sehingga proses on - olf aktuator

jup dibatasi durlxan kondisi temperatur pendingin yaitu :

I . Aktutor dapat rn - ,rf jfta temperatur kisi g in" > 00t-.

2. ALtuator akarr selalu a-fljika &n < 00C.

Kontroler mtrilel prediltif konrol yang akan tlirancang dengan konstrain

tersebut, adalah konnul -vang diinginkan. Dengan demikian blt*i diagSam sistem

pengendalian temperatur dapat digambarkan sebagai berikut :

( a )(httswt

l0-'c-29''C

Sr {t+a}

(T

Gambar 3.5. BtokDiagrarn Pengendalian Temperahr Dengan Mpc

35. Perancangan Algoritma untuk Simulasi

Sebehrm melahrkan implementasi sistem pada penelitian i*i akan dilakpkan

terlebih dahulu simulasi sistem menggrurak an safiware simu[ink. Tahapan iuttrhsimulasi ini dapat diuraikan sebapi berihrt :

1. Menyatakan plant d,alam bentuk model rnatematik yang kong!-rit" selanjutnya

mengggnhadcm dengan diagpam simu link.

Mensnbahkam algoritma kontroler dalam bentuk diagpam simulink

Mensimulasftan sistem dengan safx'are si nrulin k.

Algrrritma kontrol prediktif disusun melalui formulasi Mrxlel Prediktive

hasil identifikasi parameterC.ontrol MPC dengn pfirameter p/arr didapat dari

menggxm-akan strulrtrlr,4B&1,4 sfile 2"

7.

3.

22

. Dengan pendekatan .4IL{'1,4 orde 2. rrrrxlel pertdekatan plrnrt Om (k) dapat

dituliskan sebattri berrliut :

fu(k) .,-ar &n(k-l) ,tt.&n(k 2) t b,,Il(k d) t hr.(t(k <I-l)

Dcngan mutggunalian metrxle identifika^si lixtemlt:d 1.irrr.s/ &Tttrrt:

ditemukan 8r, fle tro, try sehingp dapat dibuat model prediksi.

en (k, d) .- u t.*n (k r d. I ) <t s. &n (k I d- 2.), b," {/ (k,) + h 1. LI (k. l,)

atau dapatjuga dituliskan sebagai berikut :

(3.1)

17i1J). dapat

(3.3)

(3.4)

(3.5)

&n(t+ a )-- <tt.&n(t)- a2.&n(r - ts) + h*(/(t) + bt. U(t-t.s)

3.6, Prediktif Kontrol

Hasil penjabaran dari model prediktif kontrol tersebut mendapatkan hasil

matematika adalah sebagai benlkut :

dy'.r) ,, Idt

tt- Qr(t) . t-: - QC-x(t) - A - A{t).'

Gambar 3.6. Btck Diagram Pengendalian Tanperatur Dangan K*ntrol Prediktif

3.7. Pertncangan Sistem nntuk Implementasi

Pada percncanaan sistem untuk implemmtasi ini bertujuan untuk mengatur

besaran ternprdur yang t€rtrendali Aau sezuai dengan keinginan pengguila, besaran

temperatur tersebut dapat dilihat pada data karakeristik t€mperanlr yang

ditunjul,lkan pada Gambar 1.7. Adapun perenca&ran irnplementasi dan sim*lasi

adalah sebagaibenkut

Om(t+ a)

23

.-.-40 -.--{{}.-_18 t6- r40 -r*40 --*-40 -+-40 -r-40t6 16 16

-3lo*sogms10b0cl

L

tl L2 t3 14 r5 t6 L7 t8 t8 t9 1.10 LllWattu(menit)

Gambar 3.7 Karakteristik yatg difurgiukau

Untuk mengimplementasikan sistem tersetrut akan digxrnakan mikro kontroler

yang algpritma kontrolnya sesuai dengan hasil perancangan setrelumnya. sehingga

sistmr yang akmr diirrplernentasikan dapat digambarkan sebagai beri*ilt

Micra (ltnlroller(Single Chfp)

Ruangh4obil

Gambar 3-B Peremtraan Sistem rmtuk lmplemantasi-

24

BAB IV

HASIL PENGTIJIAN

Pada peaelilian ini bertujuan untuk mengetahui performa dari kinerja

sy$em cfiitrol png diaplftasikun pada pengaturan suhu. pada porgujian ini

t€rdnpd bebemnpo pf,rame*er lang harus ditentukan, seperti halnl'a, suhu udara

luar, dan suhu ymg dial$:batkan ole,h rnesin- psda p€n$riian ini sdhu udam luar

ditentulwr 30t dan suhu mesfui adalah 40t, seperti yang dituqinl*an pada

Gunbar4.I.

1..1!,;1 .r,1 ,,1,,,

illg:,.i' i,'r't:Jrti:ri:9i

llilir;r iir.i"r,,r i rrri i30*

'.rrf"1 ir.'rr,.,.. *rliir lA--

1 it:: r.r i i, i

l,rlrr*,lr?

Rtm

iar-*"lnli -[Let* i

tq8fk T$rrf,Er d1-tr !.{r{d

o I 2 5 4 5 6 7 fi S10111213.t4151611181S:flfi?l?32i125&

Gamhar 4.1 Bentuk tampilan prografll

Ganbtr 4.1 mmu4inl*m b€ntuk tampilan program yang menunjukkan grafik

respot$e peruUatru urhu (celcrrn) terhadap wakhr- Berd*sarkat pelrentumr

panm€{tr awal rcrsebul" seffior mgtdeteksi keadaan awal suhu ruangan mobii

s€besar 2793Mt, kemudian langkah selanjutrrya menentukan saing nrtnr

ruangan lnang diinginkan Dalam percobaan pada penelitian ini seting suhu

ruilgan diubalr-ubah untuk rnengetahui kitrerja dari systanr- Beberapa lrasil

pffigqiian dalampmelitian ini adalah s€bagai berikr*:

?5

,}.*1,* ll:rnFirittr Ll{.I:..d

slt154035

3sIE2sl'()20

t5t05o

sethg udru nrangau rucbil ditentukan sebesar 20"c, dengan suhu arval pada

mangen mobil seb€sar ?7,9304t, dari hasit perngujian response perubahan

subu tohadap waftu dinmjukkan pada Gambar 4.2.

.ib%_^,_---r__

1 2 3 1 5 6 t I S I 01 1l fi 3r lrl 51 6r ?"t$l C02l 2223"ffi-2r28a$m1 3233t3$$nffi9{o4142439

Gambar4-2 Respcnse perubahan suhu terlradap rvaltu pada suhu seting 20oc.

B€rdasadian hasil pengujian pada gambar 4.2, menunjuldcan bahwa suhu

bsubah terhfidry waktu dmi zuhu awal 2?,9304t kernudim mengalami

perubahan hinggB mencapai suhu seting yaitu 20t, dari proses perutrahan suhu

terscbut utsltu yang dibutuhkan hingga mencapai sutru seting adalah 33 detik

dangan tingLatkesalahan 0,0?626t atarr sebesar 2,6%"

Untuk prngr{isill kdua seting suhu ditentukan sebesar lSt, denga$

k$tdisi avnal sthnnrangan mobil $eeerti pada seting suhu pada permtrann pertama

''aitu sebesar 20t (suhu nxmgan pada kondisi seting percabaar psrtama).

Response pwubahan suhu terhadap waktu adalah seperti yang ditunjukkan pada

Gambtr 4-3,

I 2 3 it s 6 7I9.tD1t12 13.14 15k.tD.l7 18192DulT22B?425B.2728?s

Sambr 4-3 Responss $rhu fe*radap waktu pada r,nhu seting lOt

gI454035

q?oE?5at+.r dl

t5l05o

t-: i,liii lejr,i-'?f st.r r,..1t{:'d

26

Pada Gmrbar'l-3 rnenuqiulikrrt penrbnhan suhu clari ?0"C urenuiu sulir setilgyaitu l0t- Dari hasil pngujian *ahlu yang dibutuhkan rnencapai seting a6alah

10990 detik dergalr kesalahan ssb&Mr 0,02245"C atau tingkat kesa]ahzur sebesa:.

2-224-596 berdassrkan hasil bcberapa hasil pengujian lanra rvaktu I'ang dibutuSkan

untuk mencapai seting (targpt) ditentrrkan oleh selisih suhu an'al ruang3n nrobil

terhadnp nrhu seting. Semakin dekat selisih maka waktu I'ang clibgtuhkal

semahin cepat.

Data hasil pengr{ian unhrli beberapr pengrriian ditrn ju}han pnda table 4.1.

Tabel 4.1 Data hasil pengujian

N{o. Suhu ruansfin Setine suhu Suhu aktual Enar (%)I 27.93Mt 25"C 25,0076336"L-- 0,?6336%2. 25*C 220C 22,02939 "C 2"838%t ??t 20'c 20.074958 7-4958%4. ?0"C 1g"c 18-041269 4-136q"/"5. rsc l5'c 1s.05513 5.5130rt6. l5'r l0"c 10"0318964 3"t8964%

Kesalahan rata-rsfa 3-98774or'"

27

BAB \/

KESIMPIJ I,,.\N DAN SARAN

5.1 Kesimprrlnn

Dflri lnsil Bnalisa dan uraian pada bagian sebelurnnya. maka rJapat ditarikkesimpulan dan saran untuk pengernbanggn setragpi berikut :

I - Dari hasil penguliuran temperatur didapat error sebesar 0 olo - 4 0,6.

2. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik target dipengamhi oleh besar

selisih suhu nrangan terhadap nrhu seting.

3- Pemakaian pou\,r nrppfi: ymg baik sangat diperlukan dalam sistem pirmrri

elettronika analog dmr digitat.

4- Kalibrasi temperaturhanrs menggunakan peralatan luar sebagai acgim standar

agar dryamrnentukan nilai yang sebenarnla.

5.2. $aran

I - Hasil dari erperiment percobaan dari alat ini masih perlu adanya

p€tryemprmman baik dari segi metode pengendalian mauFun dari segi

mekanik- misalnya digmakan aktuator yaug kontinyu.

2- Fert$ adanya kujasama dibidang telurologi yang trerkel*njltan, agar

meng$asiltnn sistern pengendalian,4{t mobil yang jauh lebih baik.

28

DAFTAR PI.JSIAKA

HyA(: Syskrm rnd [-'onrpxrnenl HorrrJ]<xrh N.,lc- Grarchill Nenryorfi (f1y

An'SantOSO,2A00-" Estimasi untuli Proses Non f inier dengpn Menggrrnakan

Metode MHSE.'' lng>mn Penelition lnhorabrium Teloik Stslent

Pengatunm JTE I-fS.

Aris Mmandar, Wiranto,l9g7 . I'enyegarrtn l.ldara, Pradrrya Pararnita Jakarfa

Arnol,l997 - Air Conclitim Application arul Desipgr London

Arora Cp, 2000. Refrigemttor aruj Air (ondition. New Delhi tndia

Htrris, Nonnar\ 1983- ModernAirCondition, Mc. Graw Hill' Totryo

Maciejowsky. Jrn, 2002. Predictive (iontml with constrainfs, Prentice Ffalt

So€tefto€h Romld, lWZ. Prcdictive Control : A. Llnitetl Aproach"PrmticeHall

Wang Shan- K, 2001- Handbrnk of Air Condition awl Re.frigerotion, Mc.GrartFlill Bostorr Atrerika serikat