Sistem Kendali Posisi Bola Dengan PID Berbasi Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik

0
Sistem Kendali Posisi Bola dengan PID Berbasis
Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik
Sistem Kendali Digital
Project mandiri
Diajukan untuk memenuhi tugas akhir Sistem kendali digital
PEMBUAT TUGAS :
Nama : M.Rizki Azis
NIM : 151311049
Kelas : 2B
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA D3
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017

0
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga proyek ini dapat diselesaikan dengan
sebagaimana mestinya.
Laporan ini merupakan kegiatan yang dilakukan penulis untuk mengembangkan
wawasan serta membuat suatu proyek yang berupa Sistem Kendali Posisi Bola dengan
PID berbasis Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik. Disamping itu, penulisan laporan ini
dimaksudkan juga untuk memenuhi salah satu tugas proyek dari mata kuliah Sistem
Kendali Digital.
Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
berperan dalam penyusunan laporan dan pembuatan proyek ini serta semoga bermanfaat
bagi para pembaca.
Bandung, Juni 2017
Penulis

1
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022)
2013889 Homepage :www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Dokumentasi Tugas Akhir Mata Kuliah
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B100: “Sistem Kendali Posisi Bola dengan PID
berbasis Arduino, Mosfet, dan Sensor Ultrasonik”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 01
Nomor Revisi 01
Nama File SKD2B_B100_M.Rizki Azis_Proyek Mandiri
Tanggal Penerbitan 23 Maret 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
M. Rizki Azis 151311049
Tanggal
23 - 03 -
2017
TandaTangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos
1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
PROPOSAL TUGAS AKHIR MATA KULIAH .............................................................3
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
1.1 RINGKASAN ISI DOKUMEN .....................................................................................3
1.2 TUJUAN PENULISAN DAN APLIKASI/KEGUNAAN DOKUMEN ..................................3
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL.............................................................................3
2.1 LATAR BELAKANG, TUJUAN, DAN ALAT................................................................3
2.1.1 Latar Belakang..................................................................................................3
2.1.2 Tujuan ...............................................................................................................4
2.1.3 Alat....................................................................................................................4
2.2 RANCANGAN SISTEM ALAT....................................................................................4
2.2.1 Diagram Sistem Kendali ...................................................................................4
3 PENUTUP....................................................................................................................5

3
PROPOSAL TUGAS AKHIR MATA KULIAH
1 PENGANTAR
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B100 yang dibuat berisi tentang gagasan atau ide tentang tugas akhir mata
kuliah Sistem Kendali Digital (SKD), Elektronika Industri (Elind), dan Instrumentasi
Elektronika (IE) yang berupa tujuan, latar belakang, dan nama sistem. Dokumen B100
juga berisi mengenai rancangan sistem yang akan dibuat yang berupa blok diagram sistem.
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Dokumen B100 memiliki tujuan sebagai salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pembuatan dan pengembangan proyek. Dokumen B100 berisi
penjelasan mengenai latar belakang dan tujuan proyek ini dibuat. Dokumen B100 ini juga
diharapkan dapat memberikan pemahaman mengenai sistem yang akan dibuat dan
dikembangkan.
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL
2.1 Latar Belakang, Tujuan, dan Alat
2.1.1 Latar Belakang
PID control merupakan system kendali yang dapat membuat sesuatu yang bergerak
dapat dikendalikan. Salah satunya yaitu kendali motor DC sebagai kipas untuk
mengendalikan posisi dari suatu benda yang ringan seperti bola pingpong. Untuk lebih
memahami system kendali digital, elektronika industry, dan instrumentasi elektronika
perlu adanya suatu pembuatan dan pengembangan suatu plant atau system. Maka dari itu
untuk lebih memahami materi dari matakuliah yang bersangkutan, saya membuat suatu
system kendali posisi bola dengan PID berbasis Arduino, Mosfet, dan Sensor Ultrasonik.
Dan juga diharapkan system ini dibuat untuk dapat memahami konsep PID.

4
2.1.2 Tujuan
Tujuan yang diharapkan dari pembuatan alat iniini:
1. Dapat mengaplikasikan sistem kendali digital PID, Elektronika industry, dan
Instrumentasi elektronika pada suatu alat sederhana.
2. Dapat mempelajari parameter-paramater kendali dari alat yang dibuat.
2.1.3 Alat
Alat yang dibuat merupakan sebuah kendali posisi bola pingpong dengan kipas.
Ketika setpoint di tetapkan, maka kipas akan membuat bola bergerak ke nilai setpoint
yang di feedback memalui sensor ultrasonic. Kipas akan mempertahankan keadaan bola
ketika mencapai nilai setpoint. Diharapkan ketika plant diberi gangguan, bola akan
kembali ke nilai setpoint dan mempertahankannya.
2.2 Rancangan Sistem Alat
2.2.1 Diagram Sistem Kendali
Berikut merupakan blok diagram dari system yang akan dibuat:
Gambar 2.1 Rancangan Sistem Kendali Alat
Berdasarkan diagram blok diatas, terdapat empat bagian utama :
1. SetPoint, SetPoint berupa potensio yang membuat nilai referensi yang kita
inginkan.
2. Mikrokontroller, mikrokontroller berupa arduino sebagai pengolah sinyal yang
memuat PID control.
3. Plant, Plant terdapat beberapa bagian, diantaranya: driver yang berupa Mosfet,
actuator menggunakan motor DC yang difungsikan sebagai kipas, dan manipulator
berupa lintasan bola pingpong.
4. Feedback, feedback menggunakan sensor ultrasonic sebagai pengukur jarak bola
pingpong (PV), dan outputnya di masukan kembali ke input mikrokontroller.
SetPoint Mikro
kontroller
Penguat
daya/
sinyal
manipulat
or
Aktuator Manipulator
Sensor
Feedback
Output

5
3 Penutup
Demikian dokumen B100 ini dibuat. Semoga dapat menjelaskan secara singkat
mengenai system yang akan dibuat. Untuk selanjutnya, dokumen ini dapat dijadikan acuan
untuk pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

1
Judul Dokumen
Berbasis Arduino, Mosfet, dan Sensor Ultrasonik”
Jenis Dokumen B200
Nomor Revisi 01
Nama File 2B_M. Rizki Azis_B200
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 1
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal
30 - 03 -
2017
TandaTangan
Alamat Jln. GegerkalongHilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
1.1 RINGKASAN ISI DOKUMEN ......................................................................................3
1.2 TUJUAN PENULISAN DAN APLIKASI/KEGUNAAN DOKUMEN....................................3
2 SPESIFIKASI SISTEM..............................................................................................3
2.1 CONTROLLER (ARDUINO UNO R3) ..........................................................................3
2.2 SENSOR ULTRASONIK HC SR04..............................................................................5
2.4 MOTOR DC (BLOWER FAN / KIPAS KEONG)................................................................5
2.5 POTENSIOMETER ......................................................................................................6
2.6 LCD 16X2...............................................................................................................6
2.7 MOSFET...................................................................................................................8
3 PENUTUP....................................................................................................................9
4 REFERENSI..............................................................................................................10

3
1 PENGANTAR
Dokumen B200 ini berisi mengenai spesifikasi komponen dari alat yang akan dibuat
sebagai tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital (SKD), Elektronika Industri
(Elind), dan Instrumentasi elektronika (IE). Dokumen B200 berisi spesifikasi controller
Arduino uno, sensor ultrasonic, motor DC (Fan), Potensiometer, dan LCD 16x2.
Dokumen B200 memiliki tujuan sebagai salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pembuatan dan pengembangan proyek. Dokumen B200 menjadi acuan
apabila terjadi ketidaksesuaian terhadap alat dan komponen yang akan dibuat dan
dirancang. Sehingga memudahkan tindak lanjut dari kekurangan sistem bila terjadi pada
saat pengerjaan.
2 SPESIFIKASI SISTEM
Terdapat beberapa komponen utama dalam pembuatan alat, diantaranya Arduino uno
R3, sensor ultrasonic, motor DC (Fan), potensiometer, LCD 16x2, dan Mosfet. Berikut
uraiannya :
2.1 Controller (Arduino Uno R3)
Arduino Uno R3 adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler
yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini
memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroller.
Arduino Uno memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6
pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan
crystal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset.Hal tersebut
adalah semua yang diperlukan untuk mendukung sebuah rangkaian mikrokontroler. Cukup
dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau diberi power dengan
adaptor AC-DC atau baterai, Arduino sudah dapat beroperasi dengan baik.

4
Gambar 2.1 Arduino Uno R3
Spesifikasi
Chip mikrokontroller ATmega328P
Tegangan operasi 5V
Tegangan input (yang direkomendasikan,
via jack DC)
7V - 12V
Tegangan input (limit, via jack DC) 6V - 20V
Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM
Analog Input pin 6 buah
Arus DC per pin I/O 20 mA
Arus DC pin 3.3V 50 mA
Memori Flash
32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk
bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock speed 16 Mhz
Dimensi 68.6 mm x 53.4 mm
Berat 25 g

5
2.2 Sensor Ultrasonik HC SR04
Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik.
Prinsip kerja sesnsor ini pirip dengan radar ultrasonik. Gelombang ultrasonik di pancarkan
kemudian di terima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu
terima adalah representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik
yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor posisi bola pingpong yang diangkat
oleh kipas.
Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik HC SR04
Spesifikasi
• Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm
• Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
• Tegangan kerja 5V DC
• Resolusi 1cm
• Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
• Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler
2.3 Motor DC (Blower Fan / Kipas Keong)
Blower Fan (Kipas Keong) DC 12v adalah kipas yg outputnya dikumpulkan pada 1
lobang sehingga diperoleh angin yang kencang dibandingkan dengan kipas biasa yang
anginnya tersebar.
Gambar 2.3 Kipas Keong

6
Spesifikasi
• Merek : Variasi
• Tipe : Brushless Centrifugal Fan
• Ukuran : 50x50x15mm
• Tegangan : 12V DC
• Daya : 0.75W
• Speed : 4000 RPM
• Noise : 33 dB (Quiet)
2.4 Potensiometer
Potensiometer yang digunakan adalah tipe mono dengan besar resistansi 100K
ohm. Potensiometer ini di fungsikan sebagai setpoint.
Gambar 2.4 Potensiometer
2.5 LCD 16x2
LCD dengan backlight biru ini dapat menampilkan 2 baris 16 karakter warna
hitam. Dapat digunakan untuk semua jenis mikro kontroller. Backlight biru yang bisa
diubah dengan menggunakan potensiometer. Dalam pengaplikasian pada alat, LCD ini
digunakan untuk menampilkan nilai setpoint (SV) dan nilai respon (PV).

7
Gambar 2.5 LCD 16x2
spesifikasi

8
2.6 Mosfet
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Efect Transistor) merupakan piranti
atau komponen aktif pokok yang kini banyak digunakan dalam bidang Elektronika Daya;
yakni UPS (Uninterruptible Power Supply), dan sistem pengendali daya/motor-motor
besar di bidang industri.
Gambar 6. Mosfet
Spesifikasi

9
3 Penutup
Demikian dokumen B200 ini dibuat, untuk berikutnya dokumen ini dapat dijadikan
acuan untuk pembuatan dan pengembangan alat bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

10
4 Referensi
1) http://www.digi-bytes.com/index.php?route=product/product&product_id=96.
Diakses 30 Maret 2017.
2) https://www.tokopedia.com/goldendream/12v-mini-blower-fan-kipas-keong-
brushless-dc-angin-cooling-cooler-
2pin?trkid=f%3DCa0000L000P0W0S0Sh00Co0Po0Fr0Cb0_src%3Dsearch_page
%3D1_ob%3D3_q%3Dkipas+keong+12v_catid%3D1035_po%3D1. Diakses 30
Maret 2017.
4). http://www.elektroindonesia.com/elektro/elek27.html. Diakses 8 Juni 2017.
4) LCD 16x2 Datasheet.
5) http://ecadio.com/mengenal-dan-belajar-arduino-uno-r3. Diakses 30 Maret 2017.

1
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B300
Nomor Revisi 01
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
30 - 03 -
2017
TandaTangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
2 PERANCANGAN SISTEM .......................................................................................3
2.1 DIAGRAM BLOK ......................................................................................................3
2.2 PERANCANGAN MEKANIK ........................................................................................4
2.4 FLOWCHART ............................................................................................................5
2.5 WIRING DIAGRAM ....................................................................................................6
3 PENUTUP....................................................................................................................6

3
1 PENGANTAR
Dokumen B300 ini berisi mengenai perancangan system elektronik, perancangan
mekanik flowchart, dan wiring diagram yang akan dibuat.
Dokumen B300 ini bertujuan untuk menjadi salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pembuatan dan pengembangan proyek. Dokumen B300 ini menjadi
acuan apabila terjadi ketidaksesuaian atau kesalahan pada perancangan proyek yang akan
dibuat.
2 PERANCANGAN SISTEM
2.1 Blok Diagram
Gambar1. Blok Diagram
Berdasarkan diagram blok diatas, terdapat empat bagian utama :
5. SetPoint, SetPoint berupa potensio yang membuat nilai referensi yang kita
inginkan.
6. Mikrokontroller, mikrokontroller berupa arduino sebagai pengolah sinyal yang
memuat PID control.
7. Plant, Plant terdapat beberapa bagian, diantaranya: driver yang berupa Mosfet,
actuator menggunakan motor DC yang difungsikan sebagai kipas, dan manipulator
berupa lintasan bola pingpong.
8. Feedback, feedback menggunakan sensor ultrasonic sebagai pengukur jarak bola
pingpong (PV), dan outputnya di masukan kembali ke input mikrokontroller.

4
2.2 Perancangan Mekanik
Pada perancangan mekanik, yang dibuat adalah lintasan bola dengan ukuran sebagai
berikut:
• Diameter bola pingpong 4cm, maka lebar lintasan tidak pas, tidak juga terlalu
lenggang. Maka diberi ruang sedikit menjadi 4,5 cm.
• Panjang lintasan dapat disesuaikan. Pada proyek ini panjang lintasannya 30 cm.
Gambar2. Perancangan mekanik

5
2.3 Flowchart
Berikut flowchart dari proyek yang akan dibuat :
Gambar3. Flowchart system

6
Sistem diawali dari menentukan setpoint atau jarak bola. Selanjutnya bola
diletakkan di lintasan. Lalu arduino akan mengolah data dari sensor agar bola berada pada
setpoint dengan mengatur kecepatan putar dari kipas yang berupa nilai PID. Jika posisi
bola sudah berada pada nilai setpoint, maka kipas akan mempertahankan posisi bola pada
keadaan tersebut. Namun jika belum, akan terbaca nilai error oleh sensor yang menjadi
acuan untuk arduino dalam menentukan posisi bola dan memutar kipas lebih kencang atau
lebih rendah supaya posisi bola berada pada keadaan setpoint. Begitu seterusnya jika
terbaca nilai error.
2.4 Wiring Diagram
Gambar4. Wiring Diagram
3 Penutup
acuan untuk perancangan dan pengembangan alat bagi tahapan dan dokumentasi
berikutnya.

1
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 21 Mei 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
21 - 05 -
2017
TandaTangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
2 PENGUJIAN ...............................................................................................................3
2.1 PENGUJIAN ARDUINO UNO .......................................................................................3
2.2 PNGUJIAN POTENSIOMETER DENGAN SV .................................................................4
2.3 PENGUJIAN LCD .....................................................................................................5
2.4 PENGUJIAN SENSOR.................................................................................................6
2.5 PENGUJIAN DRIVER & ACTUATOR ..........................................................................8
3 LISTING PROGRAM................................................................................................9
4 PENUTUP..................................................................................................................13

3
1 PENGANTAR
Dokumen B400 ini berisi mengenai pengujian nilai SV dengan potensiometer, LCD,
pengujian sensor, dan pengujian driver actuator.
Dokumen B400 ini bertujuan untuk dijadikan salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pembuatan dan pengembangan proyek. Dokumen B400 ini menjadi
landasan dalam pembuatan proyek mandiri, dan diharapkan dokumen ini memudahkan
dalam pembuatan alat.
2 PENGUJIAN
2.1 Pengujian Aduino uno
Gambar1. Arduino uno
Gambar2. Program pengujian arduino

4
Arduino uno di uji dengan memasukkan program blink pada arduino sebagai
mikrokontroller. Berdasarkan hasil uji, arduino uno berfungsi dengan baik dan dapat
digunakan dalam pembuatan proyek mandiri.
2.2 Pengujian Potensiometer sebagai SV
Pengujian Setpoint dengan potensiometer dilakukan dengan cara menghubungkan
kaki tengah potensiomter ke A0 arduino dan salah satu kakinya ke ground dan kaki yang
lainnya ke Vcc. Lalu di test dengan program dibawah ini.
Gambar3. Program pengujian potensiometer
Gambar4. Hasil plotter dari potensiometer
Berdasarkan hasil pengujian potensiometer tersebut dapat digunakan sebagai
pengatur nilai setpoint pada proyek mandiri.

5
2.3 Pengujian LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan cara merangkai rangkaian LCD dengan arduino.
Berikut rangkaiannya.
Gambar5. Rangkaian LCD
Gambar6. Program test LCD

6
Gambar7. Hasil dari test LCD
Berdasarkan pengujian diatas LCD berfungsi baik dan dapat digunakan. Pada
pengetesan di pasang potensiometer agar nilai SV dapat terlihat. Untuk memudahkan
pemasangan LCD dapat digunakan shield LCD ke arduino.
2.4 Pengujian Sensor
Pada proyek ini sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonic sebagai penunjuk
jarak posisi bola. Berikut program dan hasil dari pengujian.
Gambar8. Program pengujian sensor ultrasonic

7
Gambar9. Hasil plotter dari sensor ultrasonic
Gambar10. Hasil serial monitor
Jarak sebenarnya Jarak pada serial monitor
5 5
10 10
20 20
30 30
Jarak (Cm)

8
Berdasarkan hasil pengujian diatas, Sensor ultrasonic ini dapat digunakan sebagai
sensor pengukur jarak bola pada proyek. Sensor menunjukkan pengukuran yang sesuai
namun tidak menunjukkan angka pecahan. Sehingga jika ada pergeseran sedikit tidak
merubah banyak karena sensor ini memiliki resolusi 1 cm.
2.5 Pengujian Driver & Actuator
Pada proyek ini digunakan mosfet IRF540n sebagai driver dan kipas keong sebagai
actuator. Berikut rangkaian dan hasil pengujian.
Dibawah ini merupakan program untuk pengetesan keluaran arduino yang pwm nya
diganti-ganti lalu di hubungkan dengan driver & actuator.
Gambar11. Program pengetesan arduino-driver-actuator
Gambar11. Rangkaian arduino-driver-actuator

9
Input PWM
Tegangan pd Drain
terhadap Gnd
Kondisi kipas
0 12 Tidak berputar
100 6.8 Berputar lambat
200 2.5 Berputar kencang
255 1.2 Sangat kencang
3 Listing Program
Berikut adalah listing program yang akan digunakan pada proyek yang diupload ke
Ardino uno.
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Ultrasonic.h>
Ultrasonic ultrasonic(9,10);
float PID;
float et,et_1;
float eint,eint_1,eint_update;
float editf;
float Kp, Ti, Td, Ki, Kd;
float SV, PV;
int MV;
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_elapsed;
float interval_limit;
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);
int start;
void setup() {
Kp=2;

10
Ti=0;
Td=0;
if(Ti=0){
Ki=0;
}
else{
Ki=Kp/Ti;
}
Kd=Kp*Td;
et_1=0;
eint_1=0;
interval_limit=0.1;
interval_elapsed=0;
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SV");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("PV");
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print("Cm");
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print("Cm");
t=millis();
delay(100);
pinMode(13,OUTPUT);
pinMode(8,INPUT);
pinMode(6,OUTPUT);
digitalWrite(13,HIGH);
Serial.begin(9600);

11
}
void loop() {
start=digitalRead(8);
while(start==1){
SV=analogRead(A0)*0.004887;
SV=SV*6;
PV=ultrasonic.Ranging(CM);
t=millis();
Ts=(t - t_1)/1000;
et=SV-PV;
eint_update=(((et+et_1)*Ts)/2);
eint=eint_1+eint_update;
editf=(et - et_1)/Ts;
PID=Kp*et+Ki*eint+Kd*editf;
if(PID>10){
PID=10;
}
else{
PID=PID;
}
PID = PID/2;
MV=PID*51;
analogWrite(6,MV);
interval_elapsed=interval_elapsed + Ts;

12
if(interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
Serial.print(PV);
Serial.print(" ");
Serial.print("30");
Serial.print(" ");
Serial.println("0");
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PV);
et_1=et;
eint_1=eint;
t_1;
start=digitalRead(8);
analogWrite(6,0);
interval_elapsed=0;
et_1=0;
eint_1=0;
t=millis();
delay(100);
SV=analogRead(A0)*0.004887;
PV=analogRead(A5)*0.004887;
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");

13
Serial.print(PV);
Serial.print(" ");
Serial.print("30");
Serial.print(" ");
Serial.println("0");
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PV);
}
}
}
4 Penutup
berikutnya.

1
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 8 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal 8 - 06 - 2017 TandaTangan
Alamat
Jln. GegerkalongHilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
2 DESAIN SISTEM KENDALI....................................................................................3
2.1 ZIEGLER-NICHOLS TIPE 2........................................................................................3
2.2 DESAIN KENDALI DARI RESPON SISTEM..................................................................4
2.3 HASIL DESAIN KENDALI..........................................................................................5
4 PENUTUP....................................................................................................................6

3
1 PENGANTAR
Dokumen B500 ini berisi mengenai desain system kendali posisi bola dengan fan
menggunakan pemodelan Ziegler-Nichols Tipe 2 agar mendapatkan parameter kendali
yaitu Kp, Ti, dan Td. Dokumen ini juga berisi mengenai filter digital dari plant tersebut.
Dokumen B500 ini bertujuan untuk :
• Dokumentasi proyek mandiri.
• Mencari parameter kendali.
• Membuat filter digital untuk menghilangkan noise.
2 DESAIN SISTEM KENDALI
2.1 Ziegler-Nichols Tipe 2
Pada pemodelan dalam mendapatkan parameter kendali, terdapat beberapa metoda
yang dapat digunakan contohnya seperti Ziegler-Nichols Tipe 1, Ziegler-Nichols Tipe 2,
dan yang lainnya. Biasanya kendali posisi menggunakan metoda ini. Pada metode Ziegler-
Nichols Tipe 2, untuk mendapatkan parameter kendali, system dibuat close-loop dan
respon dibuat menjadi berosilasi yang berpola. Nilai Kp diatur agar respon dapat berosilasi
dan nilai Ti dan Td di nol kan. Respon dibuat berosilasi untuk mendapatkan nilai Kcr dan
Pcr.

4
2.2 Desain Kendali dari Respon Sistem
Dibawah ini merupakan respon yang telah dibuat berosilasi dengan nilai gain / Kp /
Kcr = 0.65.
Gambar 1. Desain ZN 2 dari respon sistem
Perlu diingat bahwa waktu yang ada di plotter harus di konversi ke dalam waktu
asli terlebih dahulu.
Konversi waktu plotter arduino ke waktu asli :
𝑡 𝑎𝑠𝑙𝑖
𝑡 𝑃𝑙𝑜𝑡𝑡𝑒𝑟
=
50.9
465.22
= 0.12
𝑡 𝑝𝑙𝑜𝑡𝑡𝑒𝑟
=
𝑡 𝐿(𝑎𝑠𝑙𝑖)
𝑡 𝐿(𝑝𝑙𝑜𝑡𝑡𝑒𝑟)
 0.12 =
𝑡 𝐿(𝑎𝑠𝑙𝑖)
18.56
 t PCR(asli) = 2.03
Sehingga didapat Kcr = 0.65, dan Pcr = 2.03
Selanjutnya perhitungan Kp, Ti, dan Td.
𝐾𝑝 = 0.6 𝑥 𝐾𝑐𝑟 = 0.6 𝑥 0.65 = 0.39
𝑇𝑖 = 0.5 𝑥 𝑃𝑐𝑟 = 0.5 𝑥 2.03 = 1.015
𝑇𝑑 = 0.125 𝑥 𝑃𝑐𝑟 = 0.125 𝑥 2.03 = 0.25375

5
Setelah itu karena terdapat beberapa noise, dibuat filter digital untuk meredamnya
agar tidak terlalu melonjak.
=
50.9
465.22
= 0.12
=
𝑇 𝑎𝑠𝑙𝑖
𝑇 𝑃𝑙𝑜𝑡𝑡𝑒𝑟
 0.12 =
𝑇 𝑎𝑠𝑙𝑖
1.99
 T(asli) = 0.23
f =
1
𝑇

1
0.23
= 4.35 Hz
f dalam rad = 2 𝑥 3.14 𝑥 4.35 = 27.318 rad
f cut-off 1 dek = 2.7318  dibulatkan menjadi 3
2.3 Hasil Desain kendali
Setalah mengetahui parameter kendali, lalu Kp, Ti, dan Td dimasukkan ke dalam
program dan berikut hasil responnya.
Gambar 2. Respon hasil desain tanpa filter
Pada Gambar diatas dapat dilihat noise yang dihasilkan dari pembacaan sensor
cukup banyak dan masih terdapat overshoot.

6
Gambar 3. Respon hasil desain dengan filter
Pada gambar diatas dapat dilihat noise sudah tidak terlalu banyak, namun masih
terdapat overshoot sehingga perlu mentuningnya dengan baik.
3 Penutup
berikutnya.

1
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 8 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal 8 - 06 - 2017 TandaTangan
Alamat
Jln. GegerkalongHilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

2
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR .............................................................................................................3
2 TUNING DAN GANGGUAN ....................................................................................3
2.1 TUNING PARAMETER KENDALI .................................................................................3
2.2 PERCOBAAN GANGGUAN..........................................................................................5
4 PENUTUP....................................................................................................................5

3
1 PENGANTAR
Dokumen B600 ini berisi mengenai tuning parameter PID dan percobaan gangguan
terhadap system.
Dokumen B500 ini bertujuan untuk :
• Dokumentasi proyek mandiri.
• Tuning parameter kendali.
• Mencoba gangguan pada plant
2 TUNING DAN GANGGUAN
2.1 Tuning Parameter kendali
Gambar 1. Respon hasil desain
Parameter hasil desain  Kp = 0.39 Ti = 1.015 Td = 0.25375

4
Berdasarkan respon hasil desain ZN2, respon yang dihasilkan masih belum
sempurna, sehingga diperlukan tuning parameter PID. Pada proses tuning didasarkan
terhadap table dibawah agar mendapatkan parameter yang baik.
Tabel 1. Pengaruh perubahan parameter terhadap respon
Setelah melakukan proses tuning didapatkan hasil akhir sebagai berikut:
Kp = 0.05
Ti = 0.5
Td = 0.2
Berikut respon dari tuning akhir dengan setpoint 15cm :
Gambar 2. Respon hasil tuning akhir

5
Berdasarkan parameter hasil desain dan tuning akhir, Kp yang dirubah menjadi
0.05 agar pada saat pembacaan sensor kurang baik, system tidak melonjak jauh. Ti yang
dirubah menjadi 0.5 agar overshootnya bisa berkurang dan hilang. Td yang dirubah tidak
terlalu jauh yaitu 0.2.
2.2 Percobaan Gangguan
Setelah mendapatkan respond an parameter yang baik, perlu adanya gangguan untuk
menguji system kendalinya. Berikut respon hasil gangguan setelah respon berada pada
steady state.
Gambar 3. Percobaan gangguan
Pada gambar yang bertanda persegi merah merupakan hasil dari gangguan yang
diberikan terhadap plant. Sistem dapat mencapai setpoint kembali dan berada pada steady
state.
3 PENUTUP
Demikian dokumen B600 ini dibuat, dokumen ini merupakan dokumen terakhir dari
dokumentasi proyek mandiri.

Sistem Kendali Posisi Bola Dengan PID Berbasi Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Sistem Kendali Posisi Bola Dengan PID Berbasi Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik

Similar to Sistem Kendali Posisi Bola Dengan PID Berbasi Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Sistem Kendali Posisi Bola Dengan PID Berbasi Arduino, Mosfet, dan Ultrasonik