TRAINER KENDALI KECEPATAN MOTOR DC

MENGGUNAKAN KENDALI PID DAN GUI MATLAB

oleh

Vallicano Osasuna

NIM: 612012008

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2017

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah Bapa di Surga, Putranya Yesus Kristus, dan Roh Kudus

atas segala hikmah, karunia, dan penyertaan yang diberikan sehingga skripsi ini dapat

terselesaikan dengan baik. Segala yang telah penulis capai tidak terlepas dari bantuan,

dorongan semangat, doa dan dukungan dari berbagai pihak. Maka, perkenankanlah penulis

menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberkati, menyertai, dan memberikan segala

yang terbaik bagi penulis selama menempuh pendidikan S1 di FTEK UKSW dari

awal hingga akhir.

2. Papa Octavianus Surono dan Tjan Me Hwa. tercinta sebagai keluarga yang selalu

mendidik, mendukung, mendoakan, serta memberikan semua yang terbaik untuk

penulis.

3. Pembimbing I, Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng. dan pembimbing II, Bapak

Deddy Susilo, M.Eng. Terima kasih atas bimbingan, arahan, saran, nasihat juga yang

tidak kalah penting, waktu dan kesabaran yang telah diberikan kepada penulis.

4. Sahabat-sahabat saya Asa Adiaji Sarwono, Andy Dharma, Vania paramitha, Feliks

Wida, Jehuda, Julio Tioe yang selalu mendoakan dan mendorong supaya cepat selesai

untuk mengerjakan tugas akhir ini.

5. Keluarga besar 2012, terutama untuk Yohanes Chandra, Keenan Adidharma, Kwang

Dharma, Adi Gunawan, Fandy Oktavianus, Samuel Alvin yang selalu menjadi teman

seperjuangan dan dukungan kepada penulis.

6. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama

menempuh pendidikan S1 di FTEK UKSW.

7. Pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu, yang turut andil dalam usaha

penulis menyelesaikan studi di Universitas Kristen Satya Wacana.

Tentunya ada begitu banyak pihak yang membantu penulis selama studi dan penulisan

tugas akhir ini. Terima kasih.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini

dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.

Salatiga, Januari 2017

Penulis

ABSTRACT

In Control System lecture at Faculty of Electronics and Computer Engineering Satya

Wacana Christian University, the lecturer view that there are no props that can provide simple

and real idea about the application of the theories that have been taught. So, in this thesis, writer

will realized a trainer for DC motor speed control using PID control and Matlab GUI.

In general, the tool designed consists of a trainer box which has a measurement of

43cm long, 15cm high and 31cm wide. Inside the box there are four potentiometers which used

as a regulator of the setpoint value to set the desired speed and Kp, Ki, Kd as PID control

system. In the acrylic sheet there is an illustration of how open-loop and closed-loop system

work. There is a switch in the trainer box that determine which system will be used, open-loop

or closed-loop. The motors which used in the trainer box is Pololu motors with rotary encoder

sensor. Trainer is also equipped with a user interface GUI matlab program to show the value

of the setpoint, Kp, Ki, Kd, actual speed, error, max os, settling time, rise time along with a

chart of the actual speed and the value of the setpoint.

From the testing conducted using the method of closed-loop and open-loop control, it

is known that the closed-loop method can make the speed of the motor rpm stabilized in

accordance with the specified setpoint value. From the experiments that have been done with

setpoint of 200 using the method of closed-loop, the actual speed of a DC motor can be

maintained at about 200 rpm with or without interruption. Meanwhile, when in open-loop

condition there is a fairly large margin of error resulting from pwm value that can not meet the

needs of the motor to achieve specific speed. Despite that, while using closed-loop method, the

system will still need an appropriate PID parameter value so that the system can work perfectly.

DAFTAR ISI

INTISARI ........................................................................................................................... i

ABSTRACT ....................................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... iii

DAFTAR ISI ...................................................................................................................... 8

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. ix

DAFTAR ISTILAH ........................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Tujuan……… ....................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.3. Spesifikasi Sistem ................................................................................. 2

1.4. Sistematika Penulisan ........................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI .......................................................................................... 4

2.1. Arudino UNO........................................................................................ 4

2.2. Motor DC Pololu with Rotary Encoder ................................................ 5

2.3. Magnetic Brake ..................................................................................... 8

2.4. Driver 2A Shield for Arduino ............................................................. 10

2.5. Sistem Kendali Proportional Integral Derivative(PID)....................... 11

2.6. Tanggapan Sistem Settling Time, Rise Time, Maksimal OS, Steady-state

error......................................................................................................13

2.7. Gui Matlab R2015a ............................................................................. 14

BAB III PERANCANGAN ALAT ........................................................................ 15

3.1. Gambaran Alat .................................................................................... 15

3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras....................................... 16

3.2.1. Perangkat Keras Modul Mekanik ............................................. 16

3.2.1.1. Box Trainer ...................................................................... 16

3.2.1.2. Motor DC Pololu with Rotary Encoder ........................... 17

3.2.2. Perangkat Keras Modul Elektronik ........................................... 17

3.2.2.1. Pengendali Utama ............................................................ 17

3.2.2.2. Sensor Rotary Encoder .................................................... 18

3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ...................................... 19

3.3.1. Perangkat Lunak Microcontroller ............................................ 19

3.3.2. User Interface GUI Matlab R2015a ......................................... 21

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................... 22

4.1. Pengujian Sensor Rotary Encoder ...................................................... 22

4.2. Pengujian PWM terhadap RPM .......................................................... 22

4.3. Pengujian Tanpa Gangguan ................................................................ 23

4.3.1. Pengujian Pada Sistem Open-loop ............................................ 23

4.3.2. Pengujian Pada Sistem Closed-loop ......................................... 24

4.3.2.1. Pengujian dengan Nilai Kp .................................................. 24

4.3.2.2. Pengujian dengan Nilai Kp dan Ki ....................................... 28

4.3.2.3. Pengujian dengan Nilai Kp dan Kd ...................................... 32

4.3.2.4. Pengujian dengan Nilai Kp, Ki dan Kd Tanpa Gangguan .. 35

4.4. Pengujian dengan Gangguan ............................................................... 41

4.4.1. Pengujian pada Sistem Open-loop dengan Gangguan ........... 41

4.4.2. Pengujian pada Sistem Closed-loop dengan Gangguan ......... 44

4.5. Analisis Hasil Pengujian ..................................................................... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARA ..................................................................... 52

5.1. Kesimpulan. ........................................................................................ 52

5.2. Saran Pengembangan .......................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 54

LAMPIRAN .................................................................................................................... 55