TUGAS AKHIR - PDF by mxc25289

VIEWS: 1,322 PAGES: 16

More Info
									              APLIKASI I/O BOARD MF 624 :

OPTIMASI SISTEM PENGATURAN KECEPATAN PUTAR MOTOR DC

MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK (GENETIC ALGORITHM)




                   TUGAS AKHIR




                     Disusun Oleh :
                        ILLYAS
                     NIM : 02530003




                 JURUSAN ELEKTRO
                 FAKULTAS TEKNIK
        UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
                         2008




                           i
                      Lembar Persetujuan



                  APLIKASI I/O BOARD MF 624 :

OPTIMASI SISTEM PENGATURAN KECEPATAN PUTAR MOTOR DC

MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK (GENETIC ALGORITHM)



                      TUGAS AKHIR

                          Diajukan kepada
         Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
              untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
                   Akademik dalam Menyelesaikan
                      Program Sarjana Teknik




                          Disusun Oleh :


                            ILLYAS
                         NIM : 02530003




                           Menyetujui,

 Dosen Pembimbing I                           Dosen Pembimbing II



Ir. Ermanu A.H, MT.                        Ir. Nur Alif Mardiyah,MT
 NIP: 108.9109.0233                            NIP: 108.9203.0257



                                ii
                         Lembar Pengesahan


                     APLIKASI I/O BOARD MF 624 :

OPTIMASI SISTEM PENGATURAN KECEPATAN PUTAR MOTOR DC

MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK (GENETIC ALGORITHM)




                             Disusun Oleh :


                                ILLYAS
                            NIM : 02530003



         Telah diuji dan disetujui pada tanggal 22 Februari 2008



                             Majelis Penguji,

   Dosen Penguji I                                    Dosen Penguji II



  Ir. Nurhadi, MT.                              Ir. Diding Suhardi, MT.
  NIP: 108.9009.0183                              NIP: 108.9210.0286




                               Mengetahui,
                       Ketua Jurusan Teknik Elektro



                         Ir. Diding Suhardi, MT
                            NIP: 108.9210.0286



                                    iii
                          SURAT PERNYATAAN



Yang bertandatangan dibawah ini :

Nama                        : ILLYAS

Tempat/Tanggal Lahir        : Jakarta 30 Mei 1984

NIM                         : 02530003

Fakultas / Jurusan          : Teknik / Elektro


Menyatakan bahwa karya ilmiah / skripsi kami yang berjudul :

“Aplikasi I/O Board MF-624 : Optimasi Sistem Pengaturan Kecepatan Putar
Motor DC Menggunakan Algoritma Genetik (Genetic Algorithm)”

Adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun

keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini kami buat dengan sebenar – benarnya dan apabila

pernyataan ini tidak benar maka kami bersedia mendapat sanksi akademis.



                                                     Malang, 28 Februari 2008
                                                        Yang Menyatakan,



                                                                Illyas

                                    Mengetahui,

  Dosen Pembimbing I                                   Dosen Pembimbing II



 Ir. Ermanu A.H, MT.                                Ir. Nur Alif Mardiyah,MT
  NIP: 108.9109.0233                                    NIP: 108.9203.0257



                                        iv
  LEMBAR PERSEMBAHAN



     Just a tiny drop of happiness
  For a woman whose love never ended
  For a man whose hard work unlimited
For a family which is simply unblemished




           May Allah give His
       Blessings and graciousness
 For this to be nothing but a beginning
         To create rain drops
        of smiles and happiness
         among the beloved…...




         To those who deserve more
        than just a star on the wall




                     v
                               ABSTRAKSI


       Untuk mengatasi keterbatasan kontroller PID dalam memperbaiki respon
sistem yang dihasilkan maka diterapkan suatu sistem kendali hybrid yang
tujuannya memperbaiki respon sistem yang dihasilkan oleh kontroller
sebelumnya. Secara garis besar kontroller PID dihibridkan dengan kontroller
Logika Fuzzy yang kemudian dikenal dengan kendali Fuzzy-PID. Tugas akhir ini
mengaplikasikan penggunaan I/O Board MF-624 dan Matlab 7.1 serta
menspesifikasikan pembahasannya pada pengaturan kecepatan motor DC
menggunakan kontroller Fuzzy-PID yang kemudian akan dioptimasi lebih jauh
menggunakan Algoritma Genetika. Pemilihan Algoritma Genetika untuk
mengoptimalkan kontroller PID dilakukan karena Algoritma Genetika merupakan
pencarian yang didasarkan pada mekanisme seleksi alamiah dan digunakan untuk
masalah optimasi serta dapat menemukan solusi yang baik untuk menghasilkan
parameter - parameter optimal, sehingga dapat memperoleh performansi sistem
yang diharapkan, baik ketika sistem dalam keadaan transien dan steady state.
Optimasi menggunakan Algoritma Genetik berhasil memperkecil lewatan
maksimum sistem hingga hanya sebesar 2.5 % dan mempercepat waktu sistem
mengalami keadaan steady-state menjadi hanya selama 0.22 detik.

Kata Kunci : PID, Logika Fuzzy, Algoritma Genetika, I/O Board MF-624




                                     vi
                               ABSTRACTION


        To cope with the limitation of PID controller in improving system
response, the hybrid controller system is developed with its main objectives is to
improve the resulted system response from the previous controller. Generally, a
PID controller is combined together with a Fuzzy Logic Controller which
presently known as Fuzzy-PID controller. This Final project applied the use of I/O
Board MF-624 with Matlab 7.1 and specified its study in controlling a DC motor
speed using Fuzzy-PID Controller which afterwards optimized further using
Genetic Algorithm. The choice of using Genetic Algorithm used because it is an
iterative searching method derived from natural selection mechanism used for
optimization problems and able to determine an ideal solution resulting optimum
parameters in order to achieve the expected system performance both in transient
and steady state. The optimization process using Genetic Algorithm had decreased
the system’s maximum overshoot at only 2.5 % and quickens the time needed for
the system to reach its steady state up to just about 0.22 second.


Keywords: PID, Fuzzy Logic, Genetic Algorithm, I/O Board MF-624




                                       vii
                             KATA PENGANTAR




Assalamu’alaikum Wr. Wb.
       Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang telah memberi kekuatan, dan
petunjuk serta melimpahkan rahmat, dan hidayah-Nya , sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Aplikasi I/O Board MF-624 :
Optimasi Sistem Pengaturan Kecepatan Putar Motor DC Menggunakan
Algoritma Genetik (Genetic Algorithm)”
       Dalam penulisan skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa
adanya bimbingan dan sumbangan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tiada terhingga kepada:
   1. Bapak Diding Suhardi, Ir. MT., selaku ketua jurusan Elektro Universitas
       Muhammadiyah Malang.
   2. Bapak Ermanu Azizul Hakim, Ir. MT., selaku pembimbing tugas akhir
       sekaligus dosen wali jurusan elektro 2002 A. yang telah banyak
       mengarahkan dan memberikan masukan serta selalu memberikan motivasi,
       nasehat dan perhatian sehingga segala kegiatan perkuliahan sampai dengan
       tugas akhir ini dapat terselesaikan.
   3. Ibu Nur Alif Mardiyah, Ir. MT., selaku pembimbing yang selalu
       mengarahkan dan sangat banyak membantu sehingga tugas akhir ini dapat
       terselesaikan.
   4. Semua dosen staff & karyawan Teknik Elektro UMM yang telah
       memberikan ilmu, pengetahuan dan pengalamannya serta bantuan dan
       motivasi selama proses perkuliahan.
   5. Orang tua dan Keluarga ”Besar” terima kasih atas segala bantuan dan doa
       yang selalu terpanjatkan.
   6. Hadi, Ibkhar, Weed, Isan (Can’t make it here without your help..), Corredo
       P.Y.(Alm) it would be alot more beautiful if you’re around… dan semua
       teman – teman Elektro khususnya TE-’02 yang tak dapat disebutkan satu
       persatu thanks juga atas bantuan kalian semua.



                                        viii
   7. Crew Lab Elektro (Bu Alif, Pak Hari, Dhoni, Furqon, Dedy, Supri,
       Hendro, Akbar, Farid, Subairi, Ike, Ilham, Faruq, Udin) thanks for All.
   8. Crew ILF UMM (Ibu Iswahyuni, Ibu Dian, Tjoemi,lu2d, Oky, Ayu, Grant,
       Pran, Nanang, Fariz, Mia, Fatih, Fina, Diah, Ganda,, Fandi, Ndri,dll)
       thank’s for all experiences, especially englishnya.
   9. Crew PIS 3 & MU (Tano & Tino, Sarwo, Peylo, Daniel, Peh, Miftah,
       Ajengcumi, I-cool, Pablo, GLx, PTL, BTG, Gembhonk, Pendek, Jumbo).
   10. Semua Pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu.


       Penulis menyadari sepenuhnya dalam penulisan ini masih jauh dari
sempurna, sehingga segala saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat
diharapkan oleh penulis. Akhirnya penulis berharap semoga Tugas akhir ini dapat
bermanfaat khususnya bagi penulis dan pembaca pada umumnya.


Wassalamu’alaikum Wr.Wb.



                                                         Malang, 28 Februari 2008




                                                                Penulis




                                        ix
                                                        DAFTAR ISI


                                                                                                                  Halaman
Judul ........................................................................................................................     i

Lembar Persetujuan.................................................................................................               ii

Lembar Pengesahan ................................................................................................               iii

Surat Pernyataan......................................................................................................           iv

Lembar Persembahan ..............................................................................................                 v

Abstraksi .................................................................................................................      vi

Kata Pengantar ........................................................................................................ viii

Daftar Isi..................................................................................................................      x

Daftar Gambar......................................................................................................... xiv

Daftar Tabel ............................................................................................................ xvi

BAB I Pendahuluan

         1.1. Latar Belakang........................................................................................              1

         1.2. Tujuan Masalah ......................................................................................               4

         1.3. Rumusan Masalah...................................................................................                  4

         1.4. Batasan Masalah .....................................................................................               4

         1.5. Metodologi Tugas Akhir.........................................................................                     5

         1.6. Sistematika Pembahasan.........................................................................                     6


BAB II Dasar Teori

         2.1. Klasifikasi Sistem Pengaturan ...............................................................                       7

                  2.1.1. Analisa Sistem Pengaturan Kawasan Waktu ...........................                                      8




                                                               x
        2.1.2. Sinyal – sinyal uji.....................................................................            9

        2.1.3. Tanggapan Transien Sistem ..................................................... 10

2.2. Motor DC................................................................................................ 12

        2.2.1. Prinsip Kerja Motor DC ........................................................... 12

        2.2.2. Model Rangkaian Motor DC.................................................... 13

2.3. Teori Sistem Fuzzy ............................................................................... 14

2.4. Struktur Dasar Kontroller Logika Fuzzy ................................................ 15

      2.4.1.Fuzzifikasi ..................................................................................... 16

      2.4.2. Basis Pengetahuan......................................................................... 16

               2.4.2.1.Basis Data (Data Base) ..................................................... 17

               2.4.2.2.Basis Aturan (Rule Base) .................................................. 17

      2.4.3. Logika Pengambilan Keputusan ................................................... 18

      2.4.4. Defuzzifikasi ................................................................................. 22

2.5. PID.......................................................................................................... 22

        2.5.1. Kontroller Proportional ............................................................ 22

        2.5.2. Kontroller PI............................................................................. 23

        2.5.3. Kontroller PD ........................................................................... 23

        2.5.4. Kontroller PID.......................................................................... 24

2.6. Algoritma Genetika ................................................................................ 25

        2.6.1. Skema Pengkodean .................................................................. 27

        2.6.2. Nilai Fitness.............................................................................. 28

        2.6.3. seleksi Parental......................................................................... 29

        2.6.4. Pindah Silang (Crossover)........................................................ 30




                                                  xi
            2.6.5. Mutasi....................................................................................... 31

            2.6.6. Elitisme..................................................................................... 32

            2.6.7. Pergantian Populasi .................................................................. 32

    2.7. HUMUSOFT™ MF 624.......................................................................... 33

            2.7.1. A/D Converter .......................................................................... 37

            2.7.2. D/A Converter .......................................................................... 38

            2.7.3. Digital Input ............................................................................. 38

            2.7.4. Digital Output........................................................................... 38

            2.7.5. Quadrature Encoder Input ........................................................ 39

            2.7.6. Counter / Timer ........................................................................ 39

    2.8. MATLAB ( Matrix Laboratory ) ............................................................ 40




BAB III Perancangan Sistem

    3.1. Pendahuluan............................................................................................ 41

    3.2. Analisa Transien Sistem pengaturan Motor DC secara Matematis ........ 41

            3.2.1. Data Motor DC......................................................................... 41

            3.2.2. Pemodelan Motor DC............................................................... 42

            3.2.3. Respon Transien Motor DC ..................................................... 43

    3.3. Perancangan Diagram Blok Sistem ........................................................ 45

    3.4. Perancangan Kontroller Fuzzy ............................................................... 47

          3.4.1. Penentuan Variabel Masukan dan keluaran .................................. 47

          3.4.2. Perancangan Kontroller Fuzzy...................................................... 48

    3.5. Perancangan Kontroller PID................................................................... 54




                                                   xii
        3.6. Optimasi Kontroller PID Menggunakan Algoritma Genetika................ 55


BAB IV Pengujian Alat dan Analisa

        4.1. Simulasi Sistem Menggunakan Metode Root Locus.............................. 58

        4.2. Simulasi Sistem Menggunakan Metode Algoritma Genetika ................ 60

        4.3. Analisis Performansi Sistem................................................................... 62

        4.4. Performansi Sistem Menggunakan Metode Algoritma Genetika........... 63


BAB V Kesimpulan dan Saran

        5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 67

        5.2. Saran ....................................................................................................... 68

Daftar Pustaka....................................................................................................... 69

Lampiran ............................................................................................................... 71




                                                         xiii
                                       DAFTAR GAMBAR


                                                                                               Halaman

Gambar 2.1. Sistem Kontrol Lup Tertutup...........................................................           8

Gambar 2.2. Kurva Tanggapan Transien Terhadap Masukan Langkah............... 11

Gambar 2.3. Rangkaian Motor DC ...................................................................... 13

Gambar 2.4. Perbedaan Logika Fuzzy dan Logika Boolean................................ 14

Gambar 2.5. Struktur Dasar Kontrol Logika Fuzzy ............................................. 16

Gambar 2.6. Diagram Blok Kontroller PID ......................................................... 24

Gambar 2.7. Contoh Penggunaan Routte-Wheel Selection ................................. 29

Gambar 2.8. Contoh Proses Pindah Silang........................................................... 30

Gambar 2.9. Contoh Proses Mutasi...................................................................... 31

Gambar 2.10.Board MF-624 ................................................................................. 33

Gambar 2.11.Port MF-624 .................................................................................... 34

Gambar 3.1. Hasil Respon Untuk ARMAX Orde-2 saat loop tertutup................ 44

Gambar 3.2. Perancangan Sistem Kerja Kontroller Fuzzy-PID .......................... 45

Gambar 3.3. Fungsi keanggotaan Kontroller Fuzzy ............................................ 52

Gambar 3.4. Fungsi keanggotaan untuk input error ............................................ 53

Gambar 3.5. Fungsi keanggotaan untuk input D-Error ........................................ 53

Gambar 3.6. Fungsi keanggotaan untuk output.................................................... 54

Gambar 3.7. Sistem Dengan Kontroller PID........................................................ 54

Gambar 4.1. Diagram Blok Kontroller Fuzzy PID dengan metode Root Locus.. 58

Gambar 4.2. Respon Sistem dengan metode Root Locus .................................... 59

Gambar 4.3. Diagram Blok Kontroller Fuzzy PID dengan metode AG .............. 61



                                                   xiv
Gambar 4.4. Respon Sistem dengan metode Algoritma Genetik......................... 61

Gambar 4.5. Diagram Blok Interface Kontroller Fuzzy-PID bagian Software.... 64

Gambar 4.6. Diagram Blok Interface Kontroller Fuzzy-PID bagian Hardware .. 64

Gambar 4.7. Respon Sistem Untuk Masukan 400 rpm ........................................ 65

Gambar 4.8. Respon Sistem Untuk Masukan 800 rpm ........................................ 65

Gambar 4.9. Respon Sistem Untuk Masukan 1200 rpm ...................................... 66




                                          xv
                                  DAFTAR TABEL




                                                                               Halaman
Tabel 3.1. Data Spesifikasi motor DC PITMAN GM9434................................... 42

Tabel 3.2. Fungsi Alih Plant Menggunakan Pemodelan ARMAX ....................... 43

Tabel 4.1. Tabel Perbandingan Respon Keluaran Sistem ..................................... 62




                                           xvi

								
To top