PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM KENDALI DIGITAL PADA PLANT TEMPERATUR DENGAN METODE ZIEGLER-NICHOLS MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO

  • View
    71

  • Download
    37

Embed Size (px)

Text of PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM KENDALI DIGITAL PADA PLANT TEMPERATUR DENGAN METODE ZIEGLER-NICHOLS...

  1. 1. PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM KENDALI DIGITAL PADA PLANT TEMPERATUR DENGAN METODE ZIEGLER-NICHOLS MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat matakuliah Sistem Kendali Digital Oleh Asep Mohammad Fauzi 131311038 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2015
  2. 2. i ABSTRAKSI Sistem Kendali memegang peran penting dalam pengendalian suatu plant yang akan kita kendalikan, dalam hal ini Sistem Kendali Digital Temperatur. Dalam pengendalian temperatur hal yang perlu diingat yaitu karakteristik temperatur itu sendiri. Kendali temperatur memiliki sifat laju suhu atau respon yang lambat dan overshoot yang disebabkan masih adanya kalor yang terdapat pada plant. Dalam laporan ini metoda yang akan digunakan pada kendali temperatur ini adalah Metoda Ziegler Nichols. Metoda ini digunakan untuk mempermudah dalam mencari variabel PID yaitu Kp, Ki dan Kd. Metoda Ziegler Nichols merupakan hal yang baru dalam tuning PID untuk memudahkan dalam realisasi alat. Sehingga hasil yang didapat dalam realisasi alat butuh sedikit tuning kembali untuk menghasilkan kemampuan plant yang tahan akan gangguan dengan mengubah parameter variabel PID. Kegunaan dari Sistem Kendali menggunakan metode ini yaitu agar sistem dapat terkendali lebih baik dan sebagai pengenalan untuk sistem yang lebih besar dalam industri untuk kedepannya. Kata kunci : Sistem Kendali Digital, Plant Temperatur, Ziegler Nichols, PID
  3. 3. ii ABSTRACT Control system is important in the control of a plant which we will control, in this case the Digital Control System for Temperature. In Temperature control, we will know The Characteristics of Temperature. Temperature control has slow respone and overshoot caused by the plant has Calor in the plant. In this report the method that used is Ziegler Nichols. This method is used to simplify find the PID variable that is Kp, Ki and Kd. Method Ziegler - Nichols is something new in PID tuning to facilitate the realization of the appliance. So in the realization needs a little tuning to produce a plant that is robust from interference. The Function of control systems using this method is that the system can be controlled better and for larger systems in the industry for the future. Keywords : Digital Control System, Temperature Plant, Ziegler - Nichols, PID
  4. 4. iii KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Allah SWT, karena berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun laporan akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Shalawat serta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepana Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, para sahabat, hingga kepada umatnya hingga akhir zaman. Dalam laporan ini penulis membahas mengenai Perancangan dan Realisasi Sistem Kendali Digital pada Plant Temperatur dengan Metode Ziegler-Nichols menggunakan Matlab dan Arduino. Penulisan laporan ini bertujuan untuk memenuhi tugas laporan akhir untuk matakuliah Sistem Kendali Digital. Dalam penyusunan dan penulisan laporan ini tidak terlepas dari bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Feriyonika, S.T., MSc.Eng. selaku dosen mata kuliah sistem kendali digital yang telah membimbing penulis dan berbagi ilmu selama mengikuti perkuliahan Sistem Kendali Digital sampai penulisan laporan akhir ini. 2. Kepada Orang tua tercinta yang selalu memberikan doa, motivasi serta inspirasinya kepada penulis. 3. Teman-teman Elektronika 2B Angkatan 2013 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini dan memberikan motivasi kepada penulis. 4. Dan pihak-pihak yang tidak tersebutkan yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Penulis menyadari bahwa lapran akhir ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca guna perbaikan selanjutnya. Bandung, Juli 2015 Penulis
  5. 5. iv DAFTAR ISI ABSTRAKSI .................................................................................................. i ABSTRACT ................................................................................................... ii KATA PENGANTAR.................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi DAFTAR TABEL ......................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .................... 3 2.1 Sistem Kendali Digital ................................................................. 3 2.2 PID (Propotional-Integral-Derivative) ......................................... 4 2.2.1 Kontrol Proporsional .......................................................... 5 2.2.2 Kontrol Integratif ................................................................ 6 2.2.3 Kontrol Derivatif ................................................................ 7 2.3 Plant Temperatur .......................................................................... 8 2.3.1 Metode Pengukuran Temperatur ........................................ 8 2.3.1.1 Metode Pemuaian ................................................... 8 2.3.1.2 Metode Elektris ....................................................... 9 2.3.2 Jenis-Jenis Alat Ukur Temperatur ...................................... 9 2.4 Metoda Ziegler Nichols ............................................................. 9 2.4.1 Ziegler Nichols Tipe 1 ..................................................... 9 2.4.2 Ziegler Nichols Tipe 2 ..................................................... 10 2.5 Manual Tuning ............................................................................. 11 BAB III PERANCANGAN ........................................................................... 13 3.1 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler Nichols Tipe 1 ............................................................... 13 3.2 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler Nichols Tipe 2 ............................................................... 15 3.3 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Script Matlab ............. 16 3.4 Perancangan Stand Alone Kontrol Temperatur dengan Script Arduino ................................................................. 21
  6. 6. v BAB IV REALISASI SAN ANALISA ........................................................ 24 4.1 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler Nichols Tipe 1 ............................................................... 24 4.2 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler Nichols Tipe 2 ............................................................... 25 4.3 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur dengan Script Matlab ................................................................... 27 4.4 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Stand Alone dengan Script Arduino ................................................................. 30 BAB V PENUTUP ......................................................................................... 31 5.1 Kesimpulan ................................................................................... 31 5.2 Saran ............................................................................................. 31 DAFTAR PUSTAKA
  7. 7. vi DAFTAR GAMBAR Gambar. II.1 .................................................................................................... 4 Gambar. II.2 .................................................................................................... 8 Gambar. II.3 .................................................................................................... 9 Gambar. II.4 .................................................................................................... 9 Gambar. II.5 .................................................................................................... 10 Gambar. II.6 .................................................................................................... 11 Gambar. II.7 .................................................................................................... 11 Gambar. III.1 ................................................................................................... 13 Gambar. III.2 ................................................................................................... 13 Gambar. III.3 ................................................................................................... 14 Gambar. III.4 ................................................................................................... 14 Gambar. III.5 ................................................................................................... 15 Gambar. III.6 ................................................................................................... 15 Gambar. III.7 ................................................................................................... 15 Gambar. III.8 ................................................................................................... 16 Gambar. III.9 ................................................................................................... 16 Gambar. III.10 ................................................................................................. 16 Gambar. III.11 ................................................................................................. 20 Gambar. III.12 ................................................................................................. 21 Gambar. III.13.................................................................................................. 21 Gambar. II