LINEAR MOTOR

SISTEM PENGATURAN

PUTU RUSDI ARIAWAN (0804405051)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

BALI

2010

PUTU RUSDI ARIAWAN

LINEAR MOTOR

Gambar 1. Linear Motor

Linear servo motor pada dasarnya mempunyai prinsip kerja yang sama dengan rotary

servo motor, hanya pada bagian rotor disatukan pada bodi motor dan pada bagian stator

dibentangkan dan dipanjangkan hingga disatukan pada kedua ujung base liniernya.

Sehingga yang melakukan pergerakan liniernya adalah rotor dengan bodi motornya yang

bergerak sepanjang stator.

Setiap linear motor terdiri dari dua bagian utama, yaitu sebuah stator magnet permanen

dan dan sebuah lilitan rotor. Lilitan rotor merupakan tembaga berlaminasi yang dililitkan

pada suatu inti baja. Stator magnet permanen mempunyai banyak kutub-kutub magnet

yang dibentuk sedemikian rupa sehingga akan membangkitkan kerapatan flux magnet.

Dengan memberikan arus 3 fasa pada lilitan rotor,maka secara periodik akan

menimbulkan gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak secara bersamaan, diantara

pole-pole dengan magnet permanennya, sehingga akan menghasilkan gaya dorong pada

linear motor.

blok diagram sistem model dinamik linear motor ditunjukkan seperti dibawah ini :

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 2. Blok Diagram Open Loop Sistem Posisi Linear Motor

HASIL SIMULASI DAN ANALISA

Dari blok diagram pemodelan dinamik linear motor pada Gambar 2 dan berdasarkan data

riel linear motor[6], maka akan didapatkan hasil seperti dibawah ini.

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 4. a). Diagram Blok Sistem Kontrol PID Linear Motor

b). Grafik Respons Sistem Kontrol PID Linear Motor

c). Grafik Respons Kecepatan dan Gangguan

Dari hasil respons diatas, terlihat bahwa spesifikasi linear motor mempunyai respons

transient yang sangat cepat, sekitar 0.45 detik mencapai steady state. Sedangkan simulasi

kontroler PID Direct Synthesis pada sistem plant berorde 3 ini juga dibandingkan dengan

metode tuning PID konvensional, yaitu metode Ziegler-Nichols dan metode Cohen-Coon.

Dengan menentukan τm sebesar 0.02 detik pada kontroler PID Direct Synthesis,

memberikan respons steady state sebesar 0.32 detik dengan maximum overshoot 0.8%.

Respons steady state pada metode Direct Synthesis ini 1.5 kali lebih cepat dibandingkan

dengan metode Ziegler-Nichols dan 1.4 kali lebih cepat dibandingkan dengan metode

Cohen-Coon. Sedangkan overshoot yang terjadi pada metode Ziegler-Nichols sebesar

12% dan pada metode Cohen-Coon sebesar 7%.

PUTU RUSDI ARIAWAN

Model Motor DC

Model motor DC yang akan dijadikan referensi adalah model motor DC

yang ada di Matlab seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Dari Gambar 1, diperoleh

parameter-parameter motor DC yaitu K=0.1, La=0.5 Henry , Ra=2.0 Ohm, J=0.02

kg.m2/s

2 dan F=0.2 nms dan konstanta gangguan sebesar 10. Hasil respon kecepatan

angular yang dihasilkan seperti tampak pada Gambar 2.

Gambar 1. Model Motor DC Referensi

Gambar 2. Kurva kecepatan angular motor DC

PUTU RUSDI ARIAWAN

Model Motor DC

Model motor DC yang akan dijadikan referensi adalah model motor DC yang ada di Matlab

seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Dari Gambar 1, diperoleh parameter-parameter motor DC yaitu K=0.2,

La=0.5 Henry , Ra=2.5 Ohm, J=0.05 kg.m2/s

2 dan F=0.25 nms dan konstanta gangguan sebesar 15.

Hasil respon kecepatan angular yang dihasilkan seperti tampak pada Gambar 2.

Gambar 1. Model Motor DC Referensi

PUTU RUSDI ARIAWAN

PUTU RUSDI ARIAWAN

PUTU RUSDI ARIAWAN

Gambar 2. Kurva kecepatan angular motor DC

PUTU RUSDI ARIAWAN

PUTU RUSDI ARIAWAN

PUTU RUSDI ARIAWAN

Pengaruh terhadap respon sistem bila input merupakan Fungsi Step

PUTU RUSDI ARIAWAN

PUTU RUSDI ARIAWAN

Tiga jenis controller

Fungsi transfer dari PID Controller adalah sebagai berikut

s

KsKsKsK

s

KK

IpD

Dp

2

1

Kp = Proportional gain

KI = Integral gain

Kp = Derivative gain

Cara kerja PID pada sistem loop tertutup menggunakan skema sebagai berikut.

Variabel (e)

menggambarkan

tracking error, nilai

masukan yang berbeda (R), keluaran aktual(Y). Signal error ini akan dikirim ke PID controller dan

controller akan menghitung keseluruhan turunandan integral dari signal error ini. Sinyal (u) yang telah

melewati controller, sekarang sama dengan proporsional penguatan (Kp) dikalikan ukuran kesalahannya

ditambah penguatan integral (Ki) dikalikan ukuran kesalahan integralnya ditambah penguatan turunan (Kd)

dikalikan ukuran kesalahan derivasinya.

Karakteristik P, I, D controller

Proportional controller (Kp) akan memberikan efek mengurangi waktu naik, tetapi tidak menghapus

kesalahan keadaan tunak. Integral controller (Ki) akan memberikan efek mengahpus kesalahan keadaan

tunak, tetapi berakibat memburuknya respon transient. Derivatif controller (Kd) akan memberikan efek

meningkatkan stabilitas sistem, mengurangi overshoot dan menaikkan respon transfer. Efek dari setiap

controller (Kp, Ki, Kd) dalam sistem loop tertutup dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Respon Loop

Tertutup Waktu Naik OVERSHOOT Waktu Turun

Kesalahan

Keadaan Tunak

Kp Menurun Meningkat Perubahan Kecil Menurun

Ki Menurun Meningkat Meningkat Hilang

Kd Perubahan Kecil Menurun Menurun Perubahan Kecil

Controller PlantR e u Y

+-