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

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

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

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

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

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

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. III.14 ................................................................................................. 22

Gambar. III.15 ................................................................................................. 23

Gambar. IV.1 ................................................................................................... 24

Gambar. IV.2 ................................................................................................... 24

Gambar. IV.3 ................................................................................................... 25

Gambar. IV.4 ................................................................................................... 26

Gambar. IV.5 ................................................................................................... 26

Gambar. IV.6 ................................................................................................... 27

Gambar. IV.7 ................................................................................................... 28

Gambar. IV.8 ................................................................................................... 29

vii

Gambar. IV.9 ................................................................................................... 29

Gambar. IV.10 ................................................................................................. 30

Gambar. IV.11 ................................................................................................. 30

Gambar. IV.12 ................................................................................................. 30

viii

DAFTAR TABEL

Tabel. II.1 ........................................................................................................ 10

Tabel. II.2 ........................................................................................................ 11

Tabel. II.3 ........................................................................................................ 12

Tabel. IV.1 ...................................................................................................... 24

Tabel. IV.2 ...................................................................................................... 25

Tabel. IV.3 ...................................................................................................... 27

1

BAB I

PENDAHULUAN

Sistem Kendali berperan penting mengendalikan dan mengatur keadaan

suatu sistem yang akan di kendalikan. Sistem kendali dapat dikatakan sebagai

hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang

akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang

dikendalikan, yang merupakan suatu sistem fisis, yang biasa disebut dengan

kendalian plant [1]. Salah satu kendali plant ini yaitu Sistem Kendali Temperatur

yang dapat mengendalikan Temperatur yang kita inginkan dengan memberikan

nilai yang kita inginkan atau setpoint untuk stabil dalam keadaan tersebut. Dalam

sistem kendali temperatur yang dibutuhkan adalah setpoint atau keadaan yang kita

inginkan, kontrol PID dan plant berupa pemanas sebagai aktuatornya. Dalam hal

ini yang perlu diperhatikan adalah karakteristik dari temperatur itu sendiri yaitu

temperatur memiliki sifat yang berbeda yaitu laju suhu atau yang lambat dan

overshoot yang disebabkan masih adanya kalor yang terdapat pada plant.

Sistem kendali temperatur sangat penting untuk aspek-aspek tertentu

khususnya dalam industri, dimana temperatur diatur dengan skala yang berbeda-

beda misalkan temperatur disetting pada suhu 35oC - 40

oC maka untuk kontrol

yang seperti ini yang dibutuhkan adalah kontrol ON-OFF dan untuk yang lebih

presisi misalkan suhu yang dibutuhkan yaitu tepat 33oC maka butuh keakuratan

yang tepat untuk mempertahankan suhu tersebut serta tahan akan gangguan

apapun atau dapat menyesuaikan dalam hal ini kontrol yang dibutuhkan akan

lebih baik menggunakan PID.

Dalam perusahaan khususnya industri aplikasi kendali temperatur ini

banyak digunakan. Contohnya Stirred Tank Heater yang merupakan sebuah tanki

pengaduk yang menggunakan prinsip pemanas untuk melakukan reaksi secara

serempak pada skala kecil sehingga dapat menghasilkan suatu material baru

dengan proses pencampuran dua material yang digabungkan menjadi satu atau

hanya menggunakan satu material dengan bantuan katalis, mengingat pentingnya

suhu maka dibutuhkan suatu pengendali suhu yang efektif dan tepat agar proses

pemanasan dapat berlangsung sempurna[2]. Atau pada industri kesehatan kendali

2

suhu ruangan untuk penyimpanan obat yaitu sebesar 20 oC – 25

oC dengan

penyimpanan sebesar 15 oC – 30

oC untuk ruang farmasi, rumah sakit dan tempat

penyimpanan obat[3].

Kontrol yang biasa digunakan di industri salah satunya adalah kontrol PID.

PID (Proportional Integral Derivatif) merupakan kontroler untuk menentukan

presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada

sistem tesebut. Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional,

Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-

sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant[4].

Sistem kendali digital kali ini menggunakan Arduino UNO yaitu sebuah

board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO

mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai

output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi

USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset[5]. Dalam

Hal ini Arduino UNO dipakai sebagai penentuan setpoint dan sebagai kontroler

PID yang akan membandingkan antara setpoint dengan respon yang ada dengan

setpoint yang telah ditentukan dengan melihat error yang terjadi.

Arduino UNO dipakai sebagai pengaturan setpoint dan kontrol PID dengan

menggunakan algoritma PID. Metode yang digunakan dalam tuning PID yaitu

Ziegler – Nichols yang terbagi kembali menjadi dua metode yaitu Ziegler –

Nichols Tipe 1 dan Ziegler – Nichols Tipe 2. Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe

1 menggunakan sistem dengan rangka open loop sehingga kita dapat melihat

respon dengan orde satu dari plant temperatur sehingga untuk selanjutnya dapat

kita identifikasi. Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 2 menggunakan sistem

dengan rangka close loop sehingga dalam blok penguatan kita dapat mengatur

penguatan yang akan kita berikan sehingga respon yang terbaca berosilasi atau

dalam keadaan marginaly stable yang selanjutnya dapat kita identifikasi.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.6 Sistem Kendali Digital

Sistem Kendali Digital adalah susunan komponen-komponen fisik yang

dihubungkan sedemikian rupa sehingga dapat memerintah, mengarahkan atau

mengatur diri sendiri atau sistem yang lain dalam ranah diskrit. Sinyal digital

yang membentuk sistem digital di sampling / dimodelkan berdasarkan waktu yang

jumlahnya tak terhingga sehingga menghasilkan sebuah sinyal diskrit dan lebih

mudah untuk dimodelkan secara matematisnya. Biasanya maksud dari sistem

pengendalian adalah menetapkan atau mendefinisikan keluaran dan masukan.

Penggunaan sistem kontrol digital sangat banyak misalnya pada dunia robotika

dan industri.

Dalam hal ini, sistem kendali adalah suatu hal yang sangat penting. Dalam

perkembangan di abad keduapuluh, era teknologi digital menjadi sangat populer

dan meliputi banyak aspek. Hampir segala sistem dapat didigitasi dan dan

perkembangan perancangan sistem menjadi harus disesuaikan. Konsep

pengontrolan ini diterapkan dibanyak bidang seperti mesin cuci, elevator, mobil,

satelite, pesawat udara, pendingin ruangan, alat-alat medis.Pengetahuan tentang

sistem kontrol dengan demikian memiliki kerangka yang sangat luas. Pada

puncaknya melibatkan komputasi dengan menggunakan komputer sederhana

sampai yang canggih. Dengan digunakannya komputer dalam sistem kontrol

maka sistem kontrol bergeser menjadi sistem kontrol digital. Dalam katannya

dengan segala kemajuan teknologi tersebut, sistem kontrol yang merupakan satu

komponen utama dari sistem menjadi harus disesuaikan. Sistem kontrol

konvensional data tidak dapat tergitasi secara digital, cukup sulit untuk dilakukan

karena sulitnya proses pemodelan pada sistem kontrol analog. Dengan berbagai

perkembangan tersebut, studi mengenai kontrol digital melalui pemodelan sistem

menjadi marak dan menjadi satu hal yang harus dikuasai, terutama bagi insinyur

teknik maupun perancang sistem[6].

4

2.7 PID (Propotional-Integral-Derivative)

Intrumentasi dan control industri tentu tidak lepas dari sistem instrumentasi

sebagai pengontrol yang digunakan dalam keperluan pabrik. Sistem kontrol pada

pabrik tidak lagi manual seperti dahulu, tetapi saat sekarang ini telah dibantu

dengan perangkat kontroler sehingga dalam proses produksinya suatu pabrik bisa

lebih efisien dan efektif. Kontroler juga berfungsi untuk memastikan bahwa setiap

proses produksi terjadi dengan baik.

PID (Proportional–Integral–Derivative) merupakan kontroler untuk

menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan

balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional yang

banyak dipakai dalam dunia industri.

PID Blok Diagram dapat dilihat pada gambar dibawah :

Gambar. II.1 Blok Diagram PID

Adapun persamaan Pengontrol PID adalah :

( ) ( ( )

∫ ( )

( )

) .................................. (1)

Keterangan :

mv(t) = output dari pengontrol PID atau Manipulated Variable

Kp = konstanta Proporsional

Ti = konstanta Integral

Td = konstanta Detivatif

e(t) = error (selisih antara set point dengan level aktual)

5

Persamaan Pengontrol PID diatas dapat juga dituliskan sebagai berikut :

( ) ( ) ∫ ( ) ( )

..................................... (2)

dengan :

........................................................................................ (3)

dan

..................................................................................... (4)

Untuk lebih memaksimalkan kerja pengontrol diperlukan nilai batas

minimum dan maksimum yang akan membatasi nilai Manipulated Variable yang

dihasilkan.

Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional,

Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-

sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.

2.2.4 Kontrol Proporsional

Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta.

Jika u = G(s) . e maka u = Kp . e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional.

Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik

kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai

keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun

demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup

mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling

time. Pengontrol proporsional memiliki keluaran yang

sebanding/proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara

besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya).

Ciri-ciri pengontrol proporsional :

1. Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu

melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan

menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rise time).

2. Jika nilai Kp dinaikkan, respon/tanggapan sistem akan semakin

cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rise time).

3. Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang

berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau

respon sistem akan berosilasi.

6

4. Nilai Kp dapat diset sedemikian sehingga mengurangi steady state

error, tetapi tidak menghilangkannya.

2.2.5 Kontrol Integratif

Pengontrol Integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang

memiliki kesalahan keadaan mantap nol (Error Steady State = 0 ). Jika

sebuah pengontrol tidak memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional

tidak mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan

mantapnya nol.

Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai

u(t)=[integral e(t)dT] . Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari

persamaan di atas, G(s) dapat dinyatakan sebagai u=Kd . [delta e/delta t]

Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat

besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati

nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki

sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang

tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat

menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru

dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde system.

Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang terus

menerus dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan tidak

mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan seperti

sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran pengontrol integral

merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan atau error.

Ciri-ciri pengontrol integral :

1. Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu,

sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.

2. Ketika sinyal kesalahan berharga nil, keluaran pengontrol akan

bertahan pada nilai sebelumnya.

3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan

menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh

besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

7

4. Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat

hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan

mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran

pengontrol.

2.2.6 Kontrol Derivatif

Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu

operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan

mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya

tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami

perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan

menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk

impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp),

keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudenya sangat

dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor konstanta Kd.

Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan

sebagai G(s)= s . Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari

kontrol D ini dalam konteks “kecepatan” atau rate dari error. Dengan sifat

ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan

memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivative hanya berubah saat

ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan

bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat

dipakai sendiri

Ciri-ciri pengontrol derivatif :

1. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada

perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan)

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran

yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju

perubahan sinyal kesalahan.

3. Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk

mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi

yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat

besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi

8

pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan

cenderung meningkatkan stabilitas sistem.

4. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas

sistem dan mengurangi overshoot [7].

2.8 Plant Temperatur

Plant Temperatur merupakan aktuator yang dapat menghasilkan panas

dimana didalam nya terdapat sensor sebagai instrumen elektronika untuk

membaca suhu yang terbaca dari plant tersebut. Sensor diletakan berdekatan

dengan sumber panas sehingga panas yang terukur mengacu pada panas yang

dihasilkan. Plant temperatur disini dapat dikendalikan sengan kontrol-kontrol

tertentu yang dapat mengendalikan temperatur yang terbaca dengan sensor

sebagai pembaca dan pembatas temperatur.

Dalam plant temperatur skala satuan yang dipakai bermacam-macam

Fahrenheit (oF), Reamur (

oR), Celcius(

oC) dan Kelvin

(K). Tujuan dari

pengukuran dan plant temperatur ini dalam kontrol yaitu mencegah dari

kerusakan, mendapat hasil yang sesuai dengan yang diinginkan dan mengontrol

jalannya proses kendali.

2.3.3 Metode Pengukuran Temperatur

Metode pengukuran temperatur yang digunakan pada praktikum kali

ini terbagi dua yaitu metode pemuaian dan metode elektris.

2.3.1.1 Metode Pemuaian

Panas yang diukur menghasilkan pemuaian. Pemuaian dirubah

kedalam bentuk gerak gerak mekanik dan dikalibrasi kedalam skala

angka-angka yang menunjukkan nilai panas (temperatur) yang diukur,

seperti pada Gambar. II.2

Gambar. II.2 Metode Pemuaian

9

2.3.1.2 Metode Elektris

Panas yang diukur menghasilkan gaya gerak listrik (Emf) yang

kemudian gaya gerak listrik dikalibrasi kedalam skala angka-angka

yang menunjukan nilai panas (temperatur) yang diukur, seperti pada

Gambar. II.3

Gambar. II.3 Metode Elektris

2.3.4 Jenis-Jenis Alat Ukur Temperatur

Secara sederhana, alat ukut temperatur yang digunakan pada

praktikum kali ini dibagi kedalam dua kelompok besaran yaitu:

1. Alat ukur temperatur dengan metode pemuaian (Termometer)

2. Alat ukur temperatur dengan metode elektris (Sensor Suhu).

2.9 Metoda Ziegler – Nichols

Ziegler – Nichols merupakan salah satu metode untuk menentukan

konstanta dari PID yaitu Kp, Ki dan Kd. Metoda ini mempermudah dalam proses

PID untuk memperbaiki respon yant terjadi dibandingkan dengan sebelum

identifikasi Ziegler – Nichols.

2.4.3 Ziegler – Nichols Tipe 1

Pada Ziegler – Nichols Tipe 1 Sistem disusun dengan cara open loop tanpa

memperhatikan keluaran dari sensor plant. Hal ini dimaksudkan untuk melihat

respon pertama terhadap setpint yang diberikan.

Gambar. II.4 Open loop

10

Setelah kita mendapatkan responnya kemudian kita tarik garis linier atau

Tangent Line dari respon tersebut. Dari perpotongan garis Tangent Line dengan

sumbu X = 0 dan setpoint, pilihlah posisi tepat untuk penarikan garis untuk

menghasilkan respon yang baik. Maka akan didapatkan nilai dari T dan L yaitu

konstanta untuk membantu identifikasi dari Ziegler – Nichols Tipe 1 ini.

Gambar. II.5 Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 1

Setelah mendapatkan konstanta T dan L selanjutnya adalah menghitung Kp,

Ti dan Td. Berikut rumusan yang dipakai untuk setiap kontrol yaitu P, PI dan PID:

Tipe Kontrol Kp Ti Td

P

∞ 0

PI 0.9

0

PID 1.2

2L 0.5L

Tabel. II.1 Tabel rumus konstanta Kp, Ti dan Td Ziegler – Nichols Tipe 1

Sehingga untuk hasil akhir masukan konstanta yang telah dihitung untuk

kontrol yang dipakai dan proses selanjutnya adalah melakukan tuning untuk

respon yang lebih baik.

2.4.4 Ziegler – Nichols Tipe 2

Pada Ziegler – Nichols Tipe 2 Sistem disusun dengan cara close loop

dengan menggunakan penguat dan memperhatikan keluaran dari sensor

plant. Penguat diatur untuk menghasilkan sinyal dalam keadaan marginaly

11

stable atau penguat diatur untuk mendapatkan sinyal respon keluaran sensor

yang berosilasi dengan titik puncak yang sama untuk setiap osilasinya.

Gambar. II.6 Close loop

Setelah kita mendapatkan responnya kemudian langkah selanjutnya

yaitu identifikasi sinyal untuk mendapatkan konstanta Pcr (perioda osilasi

respon) dan Kcr (nilai penguatan) berikut identifikasi sinyal respon yang

didapat.

Gambar. II.7 Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 2

Setelah mendapatkan konstanta Kcr dan Pcr selanjutnya adalah

menghitung Kp, Ti dan Td. Berikut rumusan yang dipakai untuk setiap

kontrol yaitu P, PI dan PID :

Tipe Kontrol Kp Ti Td

P 0.5Kcr ∞ 0

PI 0.45Kcr

0

PID 0.6Kcr 0.5Pcr 0.125Pcr

Tabel. II.2 Tabel rumus konstanta Kp, Ti dan Td Ziegler – Nichols Tipe 2

Sehingga untuk hasil akhir masukan konstanta yang telah dihitung

untuk kontrol yang dipakai dan proses selanjutnya adalah melakukan tuning

untuk respon yang lebih baik.

2.10 Manual Tuning

Dalam manual tuning hal yang harus diingat adalah setiap konstanta PID

saling berpengaruh, khususnya untuk Kp sangat sensitif untuk setiap penambahan

atau pengurangan konstantanya yang berpengaruh pada nilai Ki dan Kd juga.

12

Dalam hal tuning respon ini butuh pengalaman dan perhitungan yang tepat dengan

memperhatikan timbal balik untuk setiap penambahan konstanta.

Berikut tabel untuk manual tuning untuk memaksimalkan respon yang

diinginkan dengan pertambahan setiap variabel:

Parameter Rise Time Overshoot Settling Time Steady-state

Error

Kp Berkurang Bertambah Minor Change Berkurang

Ki Berkurang Bertambah Bertambah Menghilangkan

Kd Minor Change Berkurang Berkurang Minor Change

Tabel. II.3 Parameter Manual Tuning

13

BAB III

PERANCANGAN

3.5 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 1

Perancangan kontrol temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 1

menggunakan Ardino UNO sebagai pemberian nilai setpoint dan kontrol PID.

Berikut perancangan yang telah dibuat :

Gambar. III.1 Perancangan Open Loop Ziegler – Nichols Tipe 1

Gambar. III.2 Perancangan Pembacaan Plant dengan Arduino

Dalam perancangan ini software yang digunakan adalah Matlab yang telah

terkoneksi dengan Arduino. Dengan Bantuan Matlab dan Arduino sehingga untuk

mempermudah pengerjaan dapat menggunakan simulink dengan blok-blok sistem

yang sebelumnya telah terkoneksi. Berikut blok simulink yang dipakai :

14

Gambar. III.3 Blok Diagram Simulink Ziegler – Nichols Tipe 1

Blok yang disusun pada perancangan ini terlebih dahulu dikurangi terlebih

dahulu dengan suhu ruangan yang terbaca oleh sensor sehingga respon yang

didapat dimulai dari sumbu Y = 0. Berikut respon yang didapat dengan

identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 1 :

Gambar. III.4 Identifikasi respon Ziegler – Nichols Tipe 1

Dalam grafik ini untuk 1000 waktu matlab sebanding dengan 88 detik waktu

nyata sehingga didapat konstanta L dan T sebagai berikut :

Maka nilai L dan T :

L = 1092 - 967.6 = 124,4

T = 3476 - 1092 = 2384

Hasil yang didapat dari waktu matlab maka waktu aslinya yaitu :

s s

15

3.6 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 2

Perancangan kontrol temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 2

menggunakan Ardino UNO sebagai pemberian nilai setpoint dan kontrol PID.

Berikut perancangan dan simulink yang telah dibuat :

Gambar. III.5 Perancangan Close Loop Ziegler – Nichols Tipe 2

Gambar. III.6 Blok Diagram Simulink Ziegler – Nichols Tipe 2

Respon yang didapat setelah penguatan diatur sehingga respon berosilasi

sebagai berikut :

Gambar. III.7 Identifikasi respon Ziegler – Nichols Tipe 2 (Marginaly Stable)

Jika diperbesar dan ditarik garis lurus dari kedua puncak maka didapat

respon diatas maka apabila dilihat lebih jauh dengan menggunakan Zoom In maka

nilai yang didapat untuk garis awal dan akhir yaitu :

16

Gambar. III.8 Garis Awal ≈ 5079

Gambar. III.9 Garis Akhir ≈ 5651

Pcr’ = Garis Akhir – Garis Awal

= 5651 – 5079

= 572

Perbandingan antara waktunya dengan waktu matlab yaitu 8 : 100 untuk

waktu sebenarnya : waktu matlab,sehingga Pcr yang sebenarnya yaitu

Pcr

Pcr

Untuk mengetahui Kcr Diperlukan Pengetesan dengan memberikan

masukan pada penguat sehingga dapat diketahui penguatan :

Vin = 2,3 mV

Vout = 71 mV

Penguatan =

Penguatan =

= 30,86

Sehingga diperoleh penguatan Kcr (30,86) dan Pcr (45,76)

3.7 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Script Matlab

Pada perancangan kontrol temperatur dengan Script Matlab rangkaian tiap

blok dapat di gambarkan dengan Blok Diagram Berikut :

Gambar. III.10 Blok Diagram Kontrol Temperatur

17

Dalam Hal ini Arduino UNO diatur sebagai pemberi setpoint dan sebagai

kontrol untuk plant suhu. Setpoint diseting dengan menggunakan potensiometer

sebagai pembagi tegangan antara 5V dengan Ground atau GND sehingga arduino

dapat membaca tegangan menggunakan analog input, karena tegangan yang

dipakai dalam arduino UNO hanya 0V - 5V maka diperkuat dua kali dengan op-

amp untuk mendapat tegangan setpoint 0 - 10V. Setingan untuk pembacaan

respon berbeda dengan setpoint. Keluaran Respon setara dengan 1V/10oC maka

saat suhu mencapai 70oC keluaran respon sebesar 7V sedangakan tegangan yang

bekerja dalam arduino hanya 5V sehingga dibutuhkan pembagi tegangan sehingga

respon dapat dibaca oleh Arduino UNO.

Dari identifikasi sinyal yang dilakukan sebelumnya untuk mengetahui nilai

PID menggunakan Ziegler-Nichols Tipe 1. Sehingga dari perancangan

sebelumnya di dapat bahwa nilai T = s dan nilai L = s.

Dalam Hal ini Arduino UNO diatur sebagai pemberi setpoint dan sebagai

kontrol untuk plant suhu. Setpoint diseting dengan menggunakan potensiometer

sebagai pembagi tegangan antara 5V dengan Ground atau GND sehingga arduino

dapat membaca tegangan menggunakan analog input, karena tegangan yang

dipakai dalam arduino UNO hanya 0V - 5V maka diperkuat dua kali dengan op-

amp untuk mendapat tegangan setpoint 0 - 10V. Setingan untuk pembacaan

respon berbeda dengan setpoint. Keluaran Respon setara dengan 1V/10oC maka

saat suhu mencapai 70oC keluaran respon sebesar 7V sedangakan tegangan yang

bekerja dalam arduino hanya 5V sehingga dibutuhkan pembagi tegangan sehingga

respon dapat dibaca oleh Arduino UNO.

Dari identifikasi sinyal yang dilakukan sebelumnya untuk mengetahui nilai

PID menggunakan Ziegler-Nichols Tipe 1. Sehingga dari perancangan

sebelumnya di dapat bahwa nilai T = s dan nilai L = s.

Berikut Algoritma Script Matlab dan Flowchart :

18

%Praktikum Sistem Kendali Digital

%Teknik Elektronika POLBAN

%Menggunakan desain Ziegler Nichols

%Dengan Tool Box Matlab yang memiliki performance magus pada simulink

%========START========

%Pin 6 Sebagai keluaran PWM (DC)

%A (5) sebagai pembaca umpan balik

clf %menghapus figur jika masih ada yang tertampil

%Time Sampling

Ts = 5/100; %besarnya sampling

pinMode(a,3,'output') % set pin 6 arduino sebagai output kendali

pinMode(a,9,'output')

digitalWrite(a,9,1);

%seting parameter PID

Kp = 60;

Ki = 1;

Kd = 175;

%============kondisi error awal

error_sebelum = 0;

errorI_sebelumnya = 0;

%============set untunk plot

y1=0; %plot nilai Setpoint

y2=0; %plot nilai Respons

t=0; %waktu looping

x=0;

start = digitalRead(a,8);

while(start==1) %600 merupakan nilai pengulangan tergantung jenis plant untuk

suhu bisa melebihi

%=========================================================

%Penentuan PV

x = x+1;

SP = analogRead(a,0);

SP = (SP * 0.0049) * 2;

PV = analogRead(a,5);

PV = (PV * 0.0049) * 2; %untuk nominal 0-1023 setara 0-5V

%hitung Error

error = SP - PV;

%Menghitung Error Integral

errorI_sekarang = ((error + error_sebelum)/2)*Ts; %Luas Error sekarang

errorI = (errorI_sekarang) + (errorI_sebelumnya); %Error Integral Total

%menghitung Error Diferential

errorD = (error - error_sebelum)/Ts;

19

%Kendali PID

outP = Kp*error;

outI = Ki*errorI;

outD = Kd*errorD;

outPID = outP + outI + outD;

outPID = outPID/10

%====================================================

%membatasi agar nilai PID tidak lebih dari 255

if outPID > 10

outPID = 10;

else

outPID = outPID;

end

%membatasi agar PID tidak kurang dari 0

if outPID < 0

outPID = 0;

else

outPID = outPID;

end

outPID = outPID/2

outPID = round(outPID*51); %fungsi 'round' agar outPID bilangan bulat, krn

out pwm 0-255

%=====================

%Menulis Hasil PID ke Arduino

analogWrite(a,3,outPID);

% pause(0) %fungsi dari pause(x) untuk mendelay x detik

%===========plot respons dan setpoint==========-

y1 =[y1,SP]; %nilai SP baru akan ditambahkan pada variabel/matrik y1

y2 =[y2,PV]; %nilai SP baru akan ditambahkan pada variabel/matrik y1

t =[t,x]; %nilai akan ditambah sesuai perulangan x

plot (t,y1,t,y2); %Menentukan Axis Gambar x= dari 0-600, y=0-3

axis ([0 x+100 0 10]);

grid

drawnow;

error_sebelum = error;

errorI_sebelumnya = errorI;

start = digitalRead(a,8);

end

analogWrite(a,3,0);

20

Gambar. III.11 Flowchart untuk Script Matlab

21

3.8 Perancangan Stand Alone Kontrol Temperatur dengan Script Arduino

Dalam praktikum kali ini yang dibutuhkan untuk memodifikasi Arduino

Uno untuk dibutuhkan Shield Arduino Uno untuk membantu untuk menampilkan

ke LCD.

Dalam praktikum kali ini yang dibutuhkan untuk memodifikasi Arduino

Uno untuk dibutuhkan Shield Arduino Uno untuk membantu untuk menampilkan

ke LCD.

Gambar. III.12 Shield Arduino UNO

Gambar. III.13 Tampilan LCD pada Arduino UNO dilengkapi dengan Shield

Penerapan Stand Alone dalam sistem kendali digital menggunakan arduino

dapat dilakukan dengan memasukan pemograman yang tepat pada arduino.

Berikut program yang dipakai :

22

Gambar. III.14 Program Stand Alone

Sebagai deklarasi variabel tipe data

yang digunakan untuk masing-masing

variabel yang digunakan dalam ssistem

kendali Stand Alone.

Kp = 60

Ki = 1

Kd = 175

Deklarasi pin 6 sebagai output dan LCD

yang dipakai yaitu LCD 16 x 2

Void Loop atau program yang terus

akan mengalami pengulangan. Program

PID dimulai dari pendeklarasian

Setpoint dan Feedback, dan dikonversi

kembali menjadi bentuk Celcius.

Kemudian pembacaan Error,

perhitungan Error Integral, Error

Diferensial dan Kendali PID.

Pembatasan nilai dalah mal ini range

batas yaitu 0-10V.

Kemudian deklarasi kembali untuk

errorsebelum = error dan errorIsebelum

= errorI untuk perhitungan yang akan

kembali di looping

Kodingan Untuk penampilan data ke

LCD

23

Gambar. III.15 Flowchart untuk Stand Alone Script Matlab

24

BAB IV

REALISASI DAN ANALISA

4.5 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 1

Dari perancangan yang telah dibuat dan nilai T dan L yang sudah diketehui

sebelumnya maka berdasarkan rumus perhitungan Ziegler – Nichols Tipe 1 nilai

untuk setiap konstanta PID adalah sebagai berikut:

Kp Ti Td Ki Kd

23,01191956 21,88 5,47 1,05173307 125,8752

Tabel IV.1 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 1

Berikut respon yang terbentuk :

Gambar. IV.1 Respon Awal Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 1

Respon yang dihasilkan memiliki overshoot yang besar hingga 10 o

C maka

perlu perbaikan dengan melakukan tuning pada PID, dengan parameter yang telah

dibahas sebelumnya untuk menurunkan vershoot maka Td diubah menjadi 12

untuk memperkecil over shoot dan didapat grafik setelah tuning sebagai berikut :

Gambar. IV.2 Respon Kontrol Temperatur ZN-1 setelah tuning

25

Kemudian proses selanjutnya untuk menguji ketahanan plant apakah plant

tahan terhadap gangguan atau tidak maka diberi gangguan berupa kipas yang

diberikan saat mencapai steady-state sehingga di dapat respon sebagai berikut :

Gambar. IV.3 Respon Kontrol Temperatur ZN-1 setelah tuning diberi gangguan

Dari respon yang di dapat gangguan kipas menyebabkan keluaran dalam

plant turun menyebabkan harga error kembali naik, tetapi sistem akan

menyesuaikan dengan mengurangkan hasil error dengan nilai setpoint sehingga

PID akan memberi daya lebih untuk plant untuk memacu suhu kembali naik

sesuai dengan setpoint. Dalam mempertahankan suhu plant mempunyai

keterbatasan kemampuan ada kalanya plant tidak bisa memacu kembali karena

gangguan yang diluar batas kemampuan plant.

4.6 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 2

Dari perancangan yang telah dibuat dan nilai Kcr dan Pcr yang sudah

diketehui sebelumnya maka nilai untuk setiap konstanta PID berdasarkan rumus

Ziegler – Nichols Tipe 2 adalah sebagai berikut:

Kp Ti Td Ki Kd

18,54 22,88 5,72 0,81 106,04

Tabel IV.2 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 2

26

Berikut respon yang terbentuk :

Gambar. IV.4 Respon Awal Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 2

Respon yang terlihat, dapat diidentifikasi bahwa waktu settling time dan

waktu steady-state yang dibutuhkan cukup lama dan memakan waktu. Maka

diperlukan proses tuning untuk memperbaiki gelombang respon yang diinginkan,

tetapi perlu diingat bahwa plant suhu memiliki karakteristik yang berbeda dengan

plant lain, selain waktu responnya yang lama juga laju dari kenaikan dan

penurunan suhu yang lambat karena saat suatu benda yang memiliki panas apabila

didinginkan tidak akan langsung mencapai suhu yang diinginkan tetapi akan

bertahap secara lambat.

Dalam proses tuning akan terkonsentrasi pada pengurangan waktu settling

time dan waktu untuk mencapai steady-state yang cepat maka nilai PID yang

didapatkan yaitu Kp = 30, Ti = 40 dan Td = 14.

Sehingga didapat Respon sebagai berikut :

Gambar. IV.5 Respon Kontrol Temperatur ZN-2 setelah tuning

Dari respon yang didapat dapat ditentukan bahwa lebih baik dari

sebelumnya. Dalam tuning kali ini terdapat kesulitan dalam penyesuaiaan

27

gelombang respon dengan yang kami inginkan hal ini dapat disebabkan oleh

keadaan plant yang sudah berubah atau penguatan yang tidak sesuai.

Dari respon yang didapat waktu steady-state yang diinginkan lebih cepat

juga selting time yang didapat dengan menaikan harga Kp, Ti dan Td dengan

perkiraan menurunkan sedikit overshoot dan menurunkan sedikit harga Ki dengan

menaikan harga Ti.

Dalam tuning PID dibutuhkan kemahiran dan perkiraan yang baik mengacu

pada teori yang telah disampaikan terkait dampak dari tuning PID. Karakteristik

plant juga menentukan dalam proses tuning.

4.7 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur dengan Script Matlab

Dari perancangan yang telah dibuat sebelumnya data yang telah didapat dari

Ziegler – Nichols Tipe 1 yaitu nilai T dan L yang sudah diketehui maka

berdasarkan rumus perhitungan Ziegler – Nichols Tipe 1 nilai untuk setiap

konstanta PID adalah sebagai berikut:

Kp Ti Td Ki Kd

23,01191956 21,88 5,47 1,05173307 125,8752

Tabel IV.3 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 1 untuk Script Matlab

Setelah diketahui nilai PID dari respon, kemudian masukan nilai PID pada

Script matlab yang telah dirancang dengan Time Sampling 0.1 sebagai nilai awal

sebelum mentukan Time Sampling sebenarnya. Maka didapat respon sebagai

berikut:

Gambar. IV.6 Respon Awal Kontrol Temperatur ZN-1 dengan Script Matlab

28

Respon yang didapat mempunyai overshot yang besar karena dalam hal ini

respon mengalami kendali ON-OFF dengan nilai Kp= 23,01191956,

Ki=1,05173307, Kd=125,8752, maka perlu tuning manual sehingga mendapat

respon yang diinginkan, perlu perkiraan yang tepat mengacu pada perubahan

setiap konstanta PID karena antara Kp, Ki dan Kd saling berhubungan, perubahan

satu variabel dapat mempengaruhi variabel yang lain maka diperlukan komposisi

yang proposional dan hal ini perlu latihan dan pengetesan yang terus menerus

untuk mendapat respon yang sempurna.

Analisa waktu yang didapat dalam 100 skala waktu matlab setara dengan 5

detik dalam waktu nyata, maka Time Sampling Perlu diubah menjadi Ts = 5/100

dan didapat respon :

Gambar. IV.7 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab untuk Ts = 0.05

Respon diatas merupakan hasil perubahan Time sampling menjadi 0.05

sehingga respon yang didapat akurasinya lebih tinggi dibandingan sebelumnya.

Proses selanjutnya yaitu melakukan tuning manual untuk mendapatkan

respon yang diinginkan. Dalam hal ini perlu perkiraan yang tepat dalam

pengubahan Kp, Ki dan Kd karena perubahan satu variabel saja dapat

berpengaruh pada variabel lainnya terutama Kp yang memiliki sifat sensitif

apabila berubah sedikit saja maka dapat merubah nilai Ki dan Kd.

Dalam proses tuning yang dilakukan maka dari nilai yang didapat yaitu Kp

= 15, Ki = 0.9, Kd = 175. Berikut respon yang dihasilkan :

29

Gambar. IV.8 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab tuning pertama

Dari Respon yang didapat overshoot dan selting time yang didapat lebih

kecil dibandingkan sebelumnya. Dalam hal ini terlihat bahwa error yang

dihasilkan dalam perhitungan PID = ∫

semakin kecil

terhadap waktu tetapi pada respon ini untuk mencapai steady state dibutuhkan

waktu yang lama.

Proses tuning kedua bertujuan untuk mempercepat keadaan steady state dan

selting time dengan mengubah Kp = 60, Ki = 1, Kd = 175. Didapat respon sebagai

berikut :

Gambar. IV.9 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab tuning kedua

Maka didapat grafik diatas dengan overshot yang rendah, steady state dan

selting time yang cepat. Grafik diatas dapat mempresentasikan sifat dari kendali

temperatur, dimana apabila saat diberi panas selanjutnya heater off maka sifat

panas tersebut masih ada dan menyebabkan overshoot pada respon, tidak seperti

motor apabila motor melambat maka respon yang akan terbaca cepat. Pengenalan

karakteristik plant sangat penting guna mempermudah saat tuning manual.

30

4.8 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Stand Alone dengan Script

Arduino

Pada realisasi dan analisa kontrol temperatur Stand Alone tidak berbentuk

grafik tetapi hanya tampilan dalam LCD. Dan pada kondisi ini hanya dapat

memutuskan kondisi saat suhu mulai naik, overshoot dan steady-state.

Dari program Stand Alone dengan Script Arduino maka didapat kondisi

sebagai berikut :

Gambar. IV.10 Respon Stand saat suhu mulai naik

Gambar. IV.11 Respon Stand saat suhu mengalami overshoot

Gambar. IV.12 Respon Stand saat suhu steady-state

31

BAB V

PENUTUP

5.3 Kesimpulan

Berdasarkan dari perancangan, realisasi dan analisa praktikum yang telah

dilakukan pada sistem kendali digital untuk kontrol temperatur dengan metode

Ziegler – Nichols menggunakan Matlab dan Arduino, maka dapat disimpulkan :

1. Sistem kendali digital dapat dilakukan menggunakan mikrokontroler

seperti Arduino UNO dengan terlebih dahulu mengalami identifikasi

dengan Matlab menggunakan metode Ziegler – Nichols.

2. Arduino Uno Berfungsi sebagai pemberi intruksi setpoint dan sebagai

kontrol PID yang dilengkapi dengan Algoritma PID dan perhitungannya.

3. Respon terbaik dicapai dengan metode Ziegler – Nichols Tipe 1 dengan

Script Matlab dengan nilai PID Kp = 60, Ki = 1, Kd = 175.

4. Penggunaan metode Ziegler – Nichols bertujuan untuk menciptakan

sistem yang stabil dan tahan akan gangguan.

5. Dalam proses tuning mengikuti parameter tuning yang ada dengan

memperhatikan sifat plant temperatur dan time sampling yang diberikan

dikondisikan dengan mikrokontroler (Arduino UNO).

5.4 Saran

Untuk mencapai hasil praktikum yang maksimal, dibutuhkan perbaiki serta

pengembangan dalam praktikum yang akan dilakukan, maka penulis memberi

saran sebagai berikut :

1. Melakukan pengecekan alat sebelum praktikum dan perlakuan pada alat

sesuai prosedur saat melakukan praktikum untuk mencapai praktikum

yang berjalan dengan baik.

2. Membaca terlebih dahulu materi praktikum yang akan dilaksanakan guna

memberi pemahaman sehingga mengetahui apa yang harus dilakukan saat

praktikum selain lebih efektif juga dapat memaksimalkan waktu yang

tersedia.

32

3. Manajemen waktu dan pemanfaatan waktu saat praktikum sehingga dalam

praktikum pemahaman yang didapat akan sistematis dan lebih mengerti.

DAFTAR PUSTAKA

[1] ”Sistem Kendali Digital”

http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/05/pengertian-sistem-

kendali.html Diakses pada Senin, 06 juli 2015

[2] Bayusari. Ike, Caroline, S. Romli, dan Y. S. Bhakti, “Perancangan

Sistem Pemantauan Pengendali Suhu pada Stirred Tank Heater

menggunakan SCADA”, Makalah, Universitas Sriwijaya, 2013

[3] Saifulloh, Miftah, “Implementasi Metode Kuzzy Logic Sugeno pada

Pengaturan Suhu Ruang Penyimpanan Berbasis Mikrokontroler”,

Makalah, Universitas Pendidikan Indonesia, 2013

[4] “PID” https://id.wikipedia.org/wiki/PID Diakses pada Senin, 06 juli

2015

[5] “Arduino UNO” http://belajar-dasar-

pemrograman.blogspot.com/2013/03/arduino-uno.html Diakses pada

Selasa, 07 juli 2015

[6] “Sistem Kendali Digital” http://elisa.ugm.ac.id/community/show/eks-

kontrol-digital-ika-candradewi/ Diakses pada Selasa, 07 juli 2015

[7] “PID (Proportional–Integral–Derivative)”

https://putraekapermana.wordpress.com/2013/11/21/pid/ Diakses pada

Selasa, 07 juli 2015.