Sistem kendali suhu menggunakan metode PID control

1. LAPORAN AKHIR SISTEM KENDALI DIGITAL
“Sistem Kendali Suhu”
Laporan ini disusun sebagai syarat untuk memenuhi salah satu mata kuliah
Sistem Kendali Digital
PROGRAM STUDI DIII – TEKNIK ELEKTRONIKA
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Bandung
Oleh
Aditya Rizkyana Rachman
131311065
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015

2. i
ABSTRAKSI
Sistem pemanas memegang peranan penting dalan dunia industri maupun
kehidupan sehari-hari, pada dunia industri sangat umum menggunakan sistem
pemanas baik itu sitem pemanas untuk tangki, maupun ruangan. Maka untuk
mengatasi permasalahan tersebut dapat digunakan sistem kendali suhu dimana
kita bisa mengendalikan suhu sesuai dengan yang diinginkan tanpa perlu kita
lakukan secara manual, selain itu output yang diberikan dari sistem kendali suhu
jauh lebih akurat dan bisa meminimalisir error, sehingga dapat dipastikan suhu
akan sesuai dengan apa yang kita inginkan. Metoda yang digunakan pada sistem
kendali suhu ini dibagi menjadi dua bagian dimana kita perlu melakukan desain
terlebih dahulu, untuk desain kendali dengan plant berupa mengendalikan suhu
maka ada dua metoda desain yaitu Ziegler-Nichols tipe 1 dan Cohen Coon.
Tahapan selanjutnya kita merealisasikan kealat yang akan kita kontrol jika output
yang diinginkan kurang sesuai maka kita dapat melakukan tuning manual pada
PID control untuk mempresisikan hasil output yang kita inginkan, hasilnya adalah
plant pemanas yang kita kendalikan akan bekerja secara terkontrol dimana saat
akan melewati batas atas pemanas akan mati dan begitu pula saat akan melewati
batas bawah pemanas akan menyala sampai akhirnya kita akan mendapatkan suhu
yang sesuai dengan yang kita inginkan yaitu dalam keadaan stedy state. Praktikum
pengontrolan ini sangat penting bagi kita khususnya saya ketika terjun dalam
dunia industri karena kita hanya dengan melakukan sekali desain dan mencocokan
dengan plant yang akan kita kontrol maka kita bisa mengontrolnya secara
otomatis tanpa perlu dilakukan secara manual.
Kata kunci : Sistem kendali suhu, Ziegler-Nichols tipe 1, Cohen Coon, error, PID
control, stedy state, plant.

3. ii
ABSTRACT
Heating systems play an important thing in industry and everyday life, in
the industrial world is very common to use either the heating system for the tank
heating system, as well as the room. So to solve these problems can be used
control system where we can control the temperature according to the desired
temperature without the need to do it manually, in addition to the output of the
system is much more accurate temperature control and can minimize errors,
ensuring the temperature will be in accordance with what we want. The method
used in the temperature control system is divided into two parts where we need to
design in advance, for control of the plant design in the form of controlling the
temperature then there are two methods of design that Ziegler-Nichols type 1 and
Cohen Coon. for next stage we realize that we will control if the desired output is
less fit then we can perform manual tuning PID control to precissing output
results that we want, the result is that we control the heating plant will work in a
controlled manner in which the current will pass through the upper limit of
heating will turn off and so is the current will pass through the lower limit of the
heater will turn on until eventually we'll get the temperature in accordance with
what we want is in a state of stedy state. Practicum control is very important for
us, especially me when entering the world of industry because we simply do once
the design and match the plant which we will control then we can control it
automatically without the need to be done manually.
Keywords: temperature control system, Ziegler-Nichols type 1, Cohen Coon,
error, PID control, stedy state, plant.

4. iii
Kata pengantar
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan
rahmat dan karunia Allah SWT saya dapat menyelesaikan laporan akhir
praktikum Sistem Kendali Digital yang berjudul “ Sistem Kendali Suhu”.
Ucapan terimakasih saya ucapkan kepada :
1. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan dukungan berupa
moril dan materil.
2. Bapak Feriyonika,S.T.,M.sc.Eng. selaku Dosen mata kuliah Sistem
Kendali Digital yang telah memberikan pengajaran dan pengarahan
kepada saya khususnya umumnya kepada mahasiswa DIII Teknik
elektronika Politeknik Negeri Bandung.
3. Rekan-rekan EC-2B 2013 yang sama-sama berjuang dan saling
memberikan dukungan dan semangat selama praktikum serta
penulisan laporan akhir ini.
4. Seluruh pihak yang membantu dan mendukung yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Saya sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka
menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai Sistem Kendali Digital,
Sistem Kendali Suhu, Bagaimana cara mendisain dan menerapkan pada plant
kendali. Saya menyadari sepenuhnya bahwa di dalam laporan akhir ini terdapat
kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu , kami berharap adanya
kritik, saran dan usulan demi perbaikan laporan akhir yang telah saya buat di masa
yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang
membangun.
Semoga laporan akhir yang sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun
yang membacanya. Sekiranya laporan akhir yang telah disusun ini dapat berguna
bagi saya sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya saya mohon
maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan saya
memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.
Bandung, 6 juli 2015
Penyusun

5. iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................................i
KATA PENGANTAR........................................................................................................ iii
DAFTAR ISI........................................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR............................................................................................................v
DAFTAR TABEL ...............................................................................................................vi
BAB I.....................................................................................................................................1
1.1 Aplikasi sistem kendali ....................................................................................................1
1.2 Plant Temperature........................................................................................................... 2
BAB II ...................................................................................................................................4
2.1 Sistem kontrol ..................................................................................................................4
2.3 PID (Proportional – Integrative – Derivative) .................................................................5
2.3.1. Kontrol Proporsional....................................................................................................5
2.3.2. Kontrol Integratif ........................................................................................................6
2.3.3. Kontol Derivatif ...........................................................................................................7
2.4 Manual Tuning.................................................................................................................8
2.5 Ziegler Nichols tipe 1.....................................................................................................10
2.6 Ziegler Nichols tipe 2.....................................................................................................11
2.7 Cohen dan Coon ............................................................................................................12
2.6 Arduino Uno ..................................................................................................................13
2.7 Temperatur ....................................................................................................................14
BAB III................................................................................................................................16
3.1. Deskripsi Alat ...............................................................................................................16
3.2. Perancangan Alat ..........................................................................................................18
3.2.1. Ziegler-Nichols Tipe 1...............................................................................................18
3.2.2. Ziegler-Nichols Tipe 2...............................................................................................19
3.2.3. Cohen dan Coon.........................................................................................................21
3.2.4. Script Matlab..............................................................................................................22
3.2.5. Stand alone control.....................................................................................................23
BAB IV................................................................................................................................24
4.1. Ziegler-Nichols Tipe1...................................................................................................24
4.2. Ziegler-Nichols Tipe2...................................................................................................26
4.3. Cohen dan Coon............................................................................................................28
4.4. Script Matlab.................................................................................................................30
4.5. Stand alone control .......................................................................................................33
BAB V..................................................................................................................................40
5.1. SIMPULAN ..................................................................................................................40
5.2. SARAN .........................................................................................................................40
5.3. DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................41

6. v
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Closed loop with feedback................................................................ .............8
Gambar II.2. Grafik mencari nilai T dan L..........................................................................9
Gambar II.3. Open loop............................................................................. ........................10
Gambar II.4. Close loop.....................................................................................................11
Gambar II.5. Arduino Uno.................................................................................................13
Gambar II.6. Metoda pemuaian............................................................................ .............14
Gambar II.7 Metoda elektrik..............................................................................................15
Gambar III.1. Sistem Kendali Suhu...................................................................................16
Gambar III.2. Sistem kendali dengan Zigler-Nichols tipe-1 .............................................18
Gambar III.3. Simulink matlab Zigler-Nichols tipe-1 .......................................................18
Gambar III.4. ZN1design pencarian nilai L dan T.............................................................19
Gambar III.5. Sistem kendali Suhu dengan Zigler-Nichols tipe-2 ....................................19
Gambar III.6. Simulink Matlab Zigler-Nichols tipe-2.......................................................20
Gambar III.7. Sinyal respon natural...................................................................................20
Gambar III.8. Simulink awal Cohen dan Coon .................................................................21
Gambar III.9. Proses pencarian nilai Gp,τd dan τ..............................................................21
Gambar III.10.Sistem kendalin dengan Script Matlab.......................................................22
Gambar III.11. Flowchart Script Matlab............................................................................22
Gambar III.12. Sistem kendali suhu dengan Stand alone control......................................23
Gambar III.13. Flowchart pada Stand alone control..........................................................23
Gambar IV.1. simulink untuk proses tuning manual..........................................................25
Gambar IV.2. Gambar sinyal respon..................................................................................25
Gambar IV.3 Sinyal respon pada saat di beri gangguan ...................................................26
Gambar IV.4 Gambar sinyal respon..................................................................................27
Gambar IV.5 Diagram blok lanjutan..................................................................................28
Gambar IV.6. Respon hasil disain dengan Cohen dan Coon .............................................29
Gambar IV.7. Sinyal Respon pada Script Matlab .............................................................32
Gambar IV.8. Sinyal Respon dengan menggunakan gangguan .........................................32
Gambar IV.9. Hasil respon stand alone control .................................................................39

7. vi
DAFTAR TABEL
Tabel II.1.Tabel Ziegler-Nichols ..........................................................................................9
Tabel II. 2. Karakterisrik Kp, Ki, dan Kd ...........................................................................10
Tabel II. 3. Perhitungan Cohen dan Coon...........................................................................12
Tabel IV.1. ZN1 Waktu Matlab ........................................................................................24
Tabel IV.2. ZN1 Waktu Nyata............................................................................................24
Tabel IV.3. ZN2Waktu Matlab ...........................................................................................26
Tabel IV.4. ZN2 Waktu Nyata............................................................................................27
Tabel IV.5. CC Waktu Matlab ............................................................................................28
Tabel IV.6. CC Waktu Nyata..............................................................................................28

8. 1
BAB I
PENDAHULUAN
Contoh dari pengaplikasian sistem kendali suhu yaitu pada pabrik III PT
Petrokimia Gresik dimana dijumpai heater yang berfungsi untuk memanaskan
asam fosfat yang selanjutnya akan diuapkan pada vaporizer untuk mengurangi
kadar air yang terkandung. Sistem heater memiliki 2 buah masukan, yaitu asam
fosfat dan steam. Laju aliran dan suhu steam dikendalikan oleh pengendali PID, 3
sedangkan masukan berupa asam fosfat diasumsikan sebagai disturbance atau
beban karena besarnya berubah-ubah sesuai dengan jumlah produksi yang
diinginkan. Hanya ada satu variabel yang dikendalikan pada heater, yaitu suhu
asam fosfat yang menjadi keluaran dari heater. Pengendalian suhu ini dapat
dilakukan dengan cara memanipulasi laju aliran dan suhu steam. Karena peran
heater yang cukup penting dalam tahap konsentrasi tersebut, maka perancangan
simulator virtual DCS Centum CS3000 Yokogawa pada tugas akhir ini ditujukan
untuk mengendalikan suhu heater E2501 di Unit PA Pabrik III PT Petrokimia
Gresik.( Karjono, 2006) .[1]
Suhu ruangan perlu dikendalikan dan terjaga untuk keperluan khusus
seperti ruangan penyimpanan darah, ruang perawatan bayi dan sebagainya. Salah
satu sistem kendali yang banyak digunakan di industri adalah pengontrolan PID
(Proportional Integral Derivatif). Kendali PID merupakan gabungan dari ketiga
macam metode kendali, yaitu pengendali proporsional (Proportional Controller),
pengendali integral (Integral Controller), dan pengendali turunan (Derivative
Controller). Ketiga parameter P,I, dan D tersebut masing-masing memiliki aksi
berbeda terhadap respon sistem dan dipengaruhi oleh konstanta-konstanta
pengendalinya (Kp, Ki, dan Kd). ( Ferdinando, 2011).[2]
Pada era modern ini dunia industri telah melakukan berbagai
perkembangan salah satunya pada bidang kontrol sistem yang bertujuan untuk
lebih mengembangkan teknologi ke arah penciptaan suatu alat yang yang lebih
cepat, akurat, serta modern sehingga mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas
hasil produksi. Dengan demikian diharapkan mampu meningkatkan kualitas
sumber daya manusia yang ada untuk dapat mengembangkan teknologi-teknologi

9. 2
modern yang hasilnya dapat diterapkan di industri-industri yang ada di Indonesia.
Suatu alat pengendalian otomatis ini sangat banyak digunakan dalam dunia
industri, dengan perkembangan teknologi semakin pesat, peran penggunaan
pengendalian otomatis sangat penting. Hal ini dikarenakan pengendalian otomatis
erat sekali hubungannya dengan effisiensi waktu, tenaga kerja, hemat energi,
ramah lingkungan dan kualitas produk yang tinggi.
Metoda sistem kendali yang umum digunakan pada dunia industri adalah
dengan menggunakan pengendalian PID(Proportional Integral Derivatif).
Kendali PID merupakan gabungan dari ketiga macam Kendali PID metode
kendali, yaitu pengendali proporsional (proportional controller), pengendali
integral (integral controller), dan pengendali turunan (derivative controller).
Ketiga parameter P,I, dan D tersebut masing-masing memiliki aksi berbeda
terhadap respon sistem dan dipengaruhi oleh konstanta-konstanta pengendalinya
(Kp, Ki, dan Kd). Sampai saat ini, perancang sistem kendali masih mendapatkan
kesulitan dalam mengatur parameter-parameter PID karena bersifat independen.
Jika salah satu nilai konstanta diubah, mungkin sistem tidak akan bereaksi seperti
yang diinginkan. Ketiga parameter tersebut juga tidak dapat berdiri sendiri karena
dapat mengakibatkan hasil yang dicapai kurang baik karena masing-masing
memiliki kelemahan dan kelebihannya sendiri-sendiri. Itu sebabnya, pemilihan
konstanta yang tepat dari kombinasi ketiga sistem kendali tersebut diharapkan
dapat mengeliminasi kelemahan masing-masing dan mampu memberikan
kontribusi dari kelebihan ketiga parameter tersebut. Kelebihan kendali PID
dibandingkan pengendali otomatis yang lain adalah kendali PID dapat
mempercepat reaksi sistem, menghilangkan offset atau menstabilkan sinyal yang
diperoleh, mendapatkan energi ekstra pada awal-awal perubahan load, dapat
mengontrol dan mempertahankan suhu ruangan pada kondisi yang diinginkan
secara tetap dan real-time sedangkan pengontrol jenis lain yakni tidak dapat
mengontrol dan mempertahankan suhu ruangan pada kondisi yang diinginkan
secara tetap dan real-time.

10. 3
Pada praktikum Sistem Kendali Digital yang telah dilakukan , teknik
kendali yang diterapkan adalah teknik kendali PID yang mengacu pengendali
temperatur pada suatu plant menggunakan Arduino Uno sebagai pusat pengolah
dan pengendali data-data masukan dan keluaran. Pengendali PID diinginkan untuk
dapat diaplikasikan sehingga suatu temperatur khusus yang telah dipilih dapat
dipertahankan nilainya. Penggunaan Arduino Uno pada praktikum ini dapat
menjadi komputer kecil yang dapat menjadi pengolah dan pengendali data serta
program terkait aplikasi sistem kendali PID dengan biaya yang lebih murah,
ukuran yang cukup kecil, sederhana serta fleksibilitas dalam programnya.
Karakteristik kendali PID yang memiliki kerumitan dalam pemodelan matematis
dan relatif sukar dipahami, maka penggunaan software tambahan serta perangkat
simulasi sangat dibutuhkan. Salah satu software yang populer dan relatif mudah
digunakan adalah Matlab.

11. 4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Kontrol
Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian
terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga
berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range)
tertentu. Di dalam dunia industri, dituntut suatu proses kerja yang
aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan produk dengan
kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah
ditentukan. Otomatisasi sangat membantu dalam hal kelancaran
operasional, keamanan (investasi, lingkungan), ekonomi (biaya
produksi), mutu produk, dll. Ada banyak proses yang harus dilakukan
untuk menghasilkan suatu produk sesuai standar, sehingga terdapat
parameter yang harus dikontrol atau di kendalikan antara lain tekanan
(pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian (level),
kerapatan (intensity), dll. Gabungan kerja dari berbagai alat-alat
kontrol dalam proses produksi dinamakan sistem pengontrolan proses
(process control system). Sedangkan semua peralatan yang membentuk
sistem pengontrolan disebut pengontrolan instrumentasi proses
(process control instrumentation). Dalam istilah ilmu kendali, kedua
hal tersebut berhubungan erat, namun keduanya sangat berbeda
hakikatnya. Pembahasan disiplin ilmu Process Control Instrumentation
lebih kepada pemahaman tentang kerja alat instrumentasi, sedangkan
disiplin ilmu Process Control System mengenai sistem kerja suatu
proses produksi.
Dalam sistem kontrol suhu di atas dapat dirumuskan secara
matematis:
Error = Set Point – Process Variabel
Process variabel bisa lebih besar atau bisa juga lebih kecil daripada
desired set point. Oleh karena itu error bisa diartikan negatif dan juga
bisa positif.

12. 5
Berikut merupakan penjelasan mengenai istilah-istilah yang
digunakan untuk menentukan parameter-parameter PID:
a. Steady state merupakan kondisi sinyal respon suatu sistem telah
mencapai keadaan stabil hingga sistem selesai.
b. Overshoot merupakan sinyal pada respon yang harganya melebihi
harga ketika steady state. Overshoot terjadi ketika sinyal belum
mencapai steady state.
c. Rise time waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi steady
state.
d. Settling time merupakan keadaan dimana sinyal akan
mencapai/mendekati steady state.
e. Error-steady state merupakan keadaan ketika kondisi sinyal
respon/sistem sudah atau belum mencapai steady state, namun
terdapat error (kesalahan sinyal respon) sehingga kondisi steady state
yang seharusnya stabil atau konstan, terdapat perubahan sinyal atau
tidak sesuai dengan steady state.
Sistem Kendali PID memiliki transfer Function seperti berikut:
2.1 Proporsional Integral Derivative (PID)
Didalam suatu sistem kontrol kita mengenal adanya beberapa macam
aksi kontrol, diantaranya yaitu aksi kontrol proporsional, aksi kontrol
integral dan aksi kontrol derivative. Masing-masing aksi kontrol ini
mempunyai keunggulankeunggulan tertentu, dimana aksi kontrol
proporsional mempunyai keunggulan rise time yang cepat, aksi
kontrol integral mempunyai keunggulan untuk memperkecil error ,dan
aksi kontrol derivative mempunyai keunggulan untuk memperkecil
error atau meredam overshot/undershot. Untuk itu agar kita dapat
menghasilkan output dengan risetime yang cepat dan error yang kecil
kita dapat menggabungkan ketiga aksi kontrol ini menjadi aksi kontrol
PID.
2.1.1 Pengontrol proporsional
Pengontrol proposional memiliki keluaran yang sebanding atau
proposional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran

13. 6
yang di inginkan dengan harga aktualnya). Secara lebih sederhana
dapat dikatakan bahwa keluaran pengontrol proporsional merupakan
perkalian antara konstanta 6 proposional dengan masukannya.
Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan sistem
secara langsung mengeluarkan output sinyal sebesar konstanta
pengalinya.
pengguna pengontrol propoisional harus memperhatikan ketentuan-
ketentuan berikut ini :
1. kalau nilai Kp kecil, pengontrol proposional hanya mampu
melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan
menghasilkan respon sisitem yang lambat.
2. kalau nilai Kp dinaikan, respon sistem menunjukan semakin
cepat mencapai set point dan keadaan stabil.
3. namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang
berlebiahan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil, atau
respon sistem akan berosolasi
2.1.2 Pengontrol Integral
Pengontrol integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang
memiliki kesalahan keadaan stabil nol. Jika sebuah plant tidak
memiliki unsur integrator (1/s), pengontrol proposional tidak akan
mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan
stabilnya nol. Dengan pengontrol integral, respon sistem dapat
diperbaiki, yaitu mempunyai kesalahan keadaan stabilnya nol.
Pengontrol integral memiliki karaktiristik seperti halnya sebuah
integral. Keluaran sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sebanding
dengan nilai sinyal kesalahan. Keluaran pengontrol ini merupakan
penjumlahan yang terus menerus dari perubahan masukannya. Kalau
sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, keluaran akan menjaga
keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan
Ketika digunakan, pengontrol integral mempunyai beberapa
karakteristik berikut ini:

14. 7
1. keluaran pengontrol membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga
pengontrol integral cenderung memperlambat respon.
2. ketika sinyal kesalahan berharga nol, 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.
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.
2.1.3 pengontrol Derivative
Keluaran pengontrol Derivative memiliki sifat seperti halnya suatu
operasi differensial. Perubahan yang mendadak pada masukan
pengontrol, akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan
cepat. keluaran pengontrol Derivative. 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
magnitudnya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp
dan faktor konstanta diferensialnya.
Karakteristik pengontrol derivative adalah sebagai berikut:
1. pengontrol ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila tidak ada
perubahan pada masukannya (berupa sinyal kesalahan).
2. jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran
yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Td dan laju
perubahan sinyal kesalahan. (Powel, 1994, 184).
3. pengontrol derivative mempunyai suatu karakter untuk
mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi
yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat
besar. Jadi pengontrol derivative dapat mengantisipasi pembangkit

15. 8
kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif, dan cenderung
meningkatkan stabilitas sistem.
2.2Manual Tuning
Tuning kontrol PID bertujuan untuk menentukan parameter atau
nilai dari kontrol proporsional, integratif dan derivatif. Proses manual
tuning PID ini dilakukan dengan cara trial and error hingga
didapatkan hasil respon yang stabil dan sesuai dengan yang
diinginkan. Dalam penggunaan kendali PID berarti mengolah suatu
sinyal kesalahan atau error, yang nantinya dijadikan suatu sinyal
kendali yang dilanjutkan ke aktuator dalam sistem closed loop yang
menggunakan feedback, seperti blok diagram berikut:
Gambar II.1. Closed loop with feedback
Metode Ziegler-Nichols merupakan sebuah metode tuning PID yang
dikembangkan oleh John G. Ziegler dan Nathaniel B. Nichols. Tuning
ini dilakukan dengan mengatur nilai I (integral) dan D (derivatif)
dengan nilai nol, dengan nilai P (proporsional) ditambahkan (dari nilai
0) hingga mendapatkan nilai P terbaik dimana output dari sistem
kendali memiliki amplitudo yang konstan. Dengan cara lain yaitu
menggunakan aturan tunning Ziegler-Nichols dengan rumus seperti
dibawah ini:

16. 9
Tabel II.1Tabel Ziegler-Nichols
Dimana nilai L merupakan delay time yang berasal dari penarikan
garis lurus settling time dikurangi T yang merupakan risetime. Karena
kita menggunakan kontroller PID bukan P atau PI saja maka kita
menggunakan rumus ke 3, berikut merupakan cara dalam mencari
nilai L dan T.
Gambar II.2. Cara mencari nilai L dan T
Kemudian bila telah diketahui nilai T dan L maka cari nilai Kp, Ki,
dan Kd dengan rumus ke 3 lalu masukkan nilai tersebut ke dalam
matlab. Bila respon sistem yang dihasilkan tetap tidak stabil maka hal
selanjutnya yang dapat dilakukan yaitu melalui manual tuning dengan
cara trial and error berdasarkan dengan karakteristik Kp, Ki, dan Kd

17. 10
yang harus di perhatikan sehingga kita tidak sembarangan dalam
melakukan tuning tersebut.
Tabel II. 2 Karakterisrik Kp, Ki, dan Kd
Dengan berdasarkan tunning melalui Ziegler-Nichols dan manual
tunning trial and error maka kita dapat mendapatkan hasil respon
sistem kendali yang lebih stabil dan sesuai dengan yang diinginkan.
2.3.Metode Ziegler Nichols Tipe 1 (open loop)
Metode Ziegler Nichols tipe 1 dilakukan pada plant yang bersifat
sistem terbuka (open loop). Plant yang akan dikendalikan diberi input
step dan responnya akan dianalisa dengan metode Ziegler Nichols tipe
1 dimana perhitungannya akan menghasilkan parameter-parameter
PID.
Gambar II. 3. Kurva S [5].
Nilai PID diperoleh dari hasil percobaan dengan masukan unit-step,
hasilnya nanti akan terbentuk kurva berbentuk huruf S, seperti pada
gambar 2.1. Kurva berbentuk S memiliki karakteristik dengan 2 buah
konstanta, yaitu waktu tunda L dan time constant T.
Kedua parameter tersebut diperoleh dengan menggambar garis
tangensial pada titik infleksi kurva S, seperti pada gambar 2.2. Garis

18. 11
tangensial tersebut akan berpotongan dengan garis time axis dan garis
c(t) = K [5]. Berdasarkan parameter tersebut, didapatkan cara untuk
menghitung parameter Kp, Ti dan Td.
Apabila harga Ti dan Td sudah diketahui, maka konstanta Ki dan Kd
dapat ditentukan.
2.4. Metode Ziegler Nichols Tipe 2 (close loop)
Pada metode Ziegler Nichols tipe 2 ini proses penentuan parameter
PID dihitung menggunakan respon yang diatur menggunakan slider
gain sehingga respon berosilasi. Metode ini diaplikasikan pada sistem
loop tertutup (close loop).
GambarII.4 Close loop
Pada metode kedua ini, percobaan dilakukan dengan menggunakan
proportional band. Nilai Kp dinaikkan dari 0 hingga tercapai nilai Kp
yang menghasilkan osilasi yang konsisten. Nilai slider gain ini disebut
sebagai critical gain (Kcr). Jika harga Kp terlalu kecil, sinyal output
akan teredam mencapai nilai titik keseimbangan setelah ada
gangguan, Sebaliknya, jika harga Kp terlalu besar, osilasinya akan
tidak stabil dan membesar. [5]

19. 12
2.5. Cohen dan Coon
The Cohen-Coon metode tuning kontroler mengoreksi yang
lambat, respon steady state yang diberikan oleh metode Ziegler-
Nichols bila ada waktu mati yang besar (proses penundaan) relatif
terhadap terbuka lingkaran waktu konstan; penundaan proses besar
diperlukan untuk membuat metode ini praktis karena keuntungan jika
tidak wajar kontroler besar akan diprediksi. Cohen-Coon kontroler
akan mengoreksi Yang Lambat, Metode ini hanya digunakan untuk
model orde pertama dengan waktu tunda, karena fakta bahwa
controller tidak instan menanggapi gangguan (gangguan langkah
progresif bukan sesaat).
Metode Cohen-Coon diklasifikasikan sebagai metode 'offline' untuk
tuning, yang berarti bahwa langkah perubahan dapat diperkenalkan ke
input setelah di kondisi stabil. Cohen-Coon Yang Metode
diklasifikasikan sebagai 'offline' metode untuk tuning. Maka output
dapat diukur berdasarkan waktu yang konstan dan waktu tunda dan
tanggapan ini dapat digunakan untuk mengevaluasi parameter kontrol
awal. Maka keluaran DAPAT diukur berdasarkan Waktu Yang
Konstan Dan Waktu tunda Dan tanggapan respon DAPAT digunakan
UNTUK mengevaluasi parameter Kontrol Awal.
Berikut merupakan tabel perhitungan dengan menggunakan metoda
cohen dan coon.
Tabel II.3. perhitungan pada metoda cohen dan coon
Keuntungan
 Digunakan untuk sistem dengan waktu tunda.
 Lebih cepat waktu respons loop tertutup.

20. 13
Kekurangan
1. Sistem tertutup tidak stabil.
2. Hanya dapat digunakan untuk model orde pertama termasuk
proses besar penundaan.
3. Offline metode.
4. Perkiraan untuk K c, T i,dan T d nilai-nilai mungkin tidak
sepenuhnya akurat untuk sistem yang berbeda.
2.6. Arduino UNO
Gambar II. 5. Konfigurasi Arduino UNO
Feri Djuandi mengatakan bahwa Arduino tidak hanya sekedar sebuah
alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa
pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang
canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk
menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload
ke dalam memory microcontroller. Ada banyak projek dan alat-alat
dikembangkan oleh akademisi dan profesional dengan menggunakan
Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor,
tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk
bisa disambungkan dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi
sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak
praktisi. [9]

21. 14
2.7 Temperatur
Skala temperatur adalah besar dari satu unit ukuran yaitu satu energi
termal rata-rata per molekul dinyatakan oleh satu unit dari skala
tersebut.
Skala temperatur absolut yaitu skala yang menetapkan temperatur nol
suatu material yang tidak mempunyai energi termal.
Skala yang biasa digunakan dalam temperatur, yaitu:
Skala Farenheit (0F)
Skala Celcios (0C)
Skala Reamur (0R)
Skala Kelvin (K)
Tujuan pengukuran temperatur pada proses kontrol adalah untuk:
Mencegah kerusakan pada sistem kontrol
Mendapat hasil sesuai dengan yang diinginkan
Mengontrol jalannya proses kendali
2.7.1 Metode Pengukuran Temperatur
Metode pengukuran temperatur yang digunakan pada praktikum kali ini
terbagi dua yaitu metode pemuaian dan metode elektris.
a. 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.
Gambar II.6 Metoda pemuaian

22. 15
b. 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 2.2
Gambar II.7 Metode Elektris
2.7.2 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)

23. 16
BAB III
PERANCANGAN
3.1 Deskripsi alat
Pada praktikum yang telah digunakan, sistem kendali yang digunakan
adalah sistem kendali suhu, dimana pada sistem kendali ini
mengendalikan suhu pada plant yang akan diatur agar sesuai dengan
set point dan stabil pada nilai set point tersebut. Set point merupakan
nilai input yang diberikan secara manual. Sistem kendali suhu yang
dikendalikan pada akhirnya menjadi sebuah sistem kendali stand alone
control, yaitu sistem yang dapat berdiri sendiri tanpa terkoneksi
dengan perangkat lainnya.output yang diinginkan dari sistem kendali
suhu ini yaitu dimana respon akan mendekati nilai set point dan stabil
pada keadaan steady state.
Gambar III.1. Sistem Kendali Suhu
Perancangan sistem kendali suhu menggunakan modul-modul yang
diantaranya:

24. 17
 Modul Power Supply
Modul power supply berfungsi sebagai sumber daya untuk seluruh
plant yang digunakan pada sistem kendali temperatur. Modul power
supply ini memiliki input tegangan AC 220 V dengan tegangan output
sebesar +15 Vdc, +5 Vdc, -15Vdc, selain itu modul power supply ini
juga memiliki tegangan output lain sebesar +24 Vdc, +12 Vdc dan +6
Vdc.
 Modul Set Point
Modul set point berfungsi untuk memberikan nilai input yang
digunakan kepada sistem kendali sesuai yang diinginkan dan nantinya
nilai set point ini akan dijadikan acuan untuk hasil output sistem
kendali. Pada modul set point ini memiliki nilai yang dapat diatur,
yaitu -10 Vdc sampai +10 Vdc dan 0v sampai +15v.
 Modul PID
Modul PID berfungsi sebagai kontrol atau pengendali pada sistem
kendali suhu kan memberikan nilai yang mengolah nilai dari set point
menjadi hasil respon sesuai dengan yang diinginkan. Pada modul PID
ini terdapat 3 nilai yang dapat diatur, yaitu Kp, Ti, dan Td. Pada
penggunaan modul PID ini ketiga nilai parameter tersebut dapat
digunakan salah satunya atau dapat juga digunakan ketiganya.
 Modul Power Amplifier
Modul power amplifier atau modul penguat daya berfungsi untuk
menguatkan arus atau daya yang keluar dari modul PID agar dapat
digunakan untuk mengendalikan plant. Pada modul penguat daya
terdapat dua keluaran, yaitu tegangan positif dan tegangan negatif
dengan besar tegangan yang sama.
 Modul Kendali Temperatur
Modul kendali temperatur yaitu plant yang dikendali pada sistem
kendali pada praktikum ini. Modul ini menggunakan sebuah lampu
yang diletakkan pada sebuah tabung, dimana panas dari lampu
tersebut menjadi sumber panas yang akan dibaca besar suhunya oleh
sensor yang terdapat didekat lampu. Semakin panas suhu yang
diinginkan maka lampu akan semakin terang, bila suhu yang
diinginkan cukup rendah maka lampu akan redup. Untuk penurunan
suhu yang dibaca, modul kendali temperatur ini menggunakan suhu
ruangan ataupun kita dapat menggunakan fan yang dapat digunakan

25. 18
untuk mendinginkan lampu dan juga dapat digunakan sebagai
gangguan untuk pengetesan kestabilan sistem kendali. Sensor yang
terdapat pada modul ini dapat dibaca dalam 2 besaran, yaitu dalam
tegangan dan dalam arus dengan resolusi 1V/100C atau 2mA/100C.
3.2 Perancangan sistem kendali suhu
3.2.1 Zigler-Nichols tipe-1
Gambar III.2. Sistem kendali dengan Zigler-Nichols tipe-1
Gambar diatas merupakan gambar sistem kendali suhu menggunakan
metoda Zigler-Nichols tipe-1 untuk mendisain sebuah sistem kendali,
sistem kendali pada plant diatas dihubungkan pada rangkaian pembagi
tegangan sebelum dimasukan ke input arduino, dan untuk mendisplay
menggunakan aplikasi MATLAB.
Gambar III.3. simulink matlab Zigler-Nichols tipe-1

26. 19
Gambar Simulink pada MATLAB untuk mendapatkan sinyal respon
natural
Pada simulink ini kita menggunakan COM8 pada setup arduino,port
A0,port A4,Gain kali dua untuk mengembalikan nilai tegangan ke
tegangan sebenarnya, Gain kali 10 untuk setiap 1v, pengurang serta
constant untuk mendapatkan suhu yang diinginkan.
Gambar III.4. design pencarian nilai L dan T
Gambar sinyal respon manual yang dihasilkan
Sinyal respon natural yang di dapatkan untuk proses pengambilan data
L dan T, dimana nilai L dan T akan di proses untuk menentukan nilai
KP,TI, dan TD.
3.2.2 Zigler-Nichols tipe-2
Gambar III.5. Sistem kendali Suhu dengan metoda Zigler-
Nichols tipe-2

27. 20
Gambar Sistem Kendali Temperatur untuk mendapatkan sinyal respon
natural
Untuk mendapatkan sinyal respon natural kita harus merangkai sistem
kendali close loop dengan rangkaian pembagi tegangan untuk
membagi tegangan yang masuk dan keluar dari Arduino Uno.
Gambar III.6. Simulink Matlab Zigler-Nichols tipe-2
Gambar Simulink pada MATLAB untuk mendapatkan sinyal respon
natural. Pada simulink ini kita menggunakan COM4 pada setup
arduino,port A0,port A5,Gain kali dua untuk mengembalikan nilai
tegangan ke tegangan sebenarnya, Gain kali 10 untuk setiap 1v.
Gambar III.7. Sinyal respon natural
Gambar sinyal respon manual yang dihasilkan untuk mencari nilai Pcr
dimana nilai Pcr akan diproses untuk mendapatkan nilai Kp, Ti, Td.
Proses pencarian nilai Pcr dilakukan dengan mencari nilai tengan pada
puncak ke puncak saat sinyal telah steady state

28. 21
3.2.3. Cohen dan Coon
Gambar III.8. Simulink awal Cohen dan Coon.
Diagram blok yang dibuat seperti pada contoh dengan menggunakan
simulink pada MATLAB, menggunakan dua buah input step,
summing point, transport delay, transfer function, dan scope yang
digunakan untuk menghasilkan sinyal respon agar mendapatkan nilai
Gp,Td,T.
Gambar III.9. Proses pencarian nilai Gp, dan
Bentuk sinyal respon natural yang dihasilkan dari diagram blok diatas
digunakan untuk mencari nilai Gp, dan pada metoda cohen dan
coon yang merupakan awal dari proses disain dengan metoda cohen
dan coon.

29. 22
3.2.4. Script Matlab
Gambar III.10. Sistem kendalin dengan Script Matlab
Pada metoda ini kita hanya memasukan nilai Kp,Ti,dan Td pada
Srcript Matlab maka kita dapat mengontrol plant tersebut. Semua
proses dilakukan dalam proses digital.
Gambar III.11. Flowchart Script Matlab
Flowchart diatas menjelaskan proses pada script Matlab dimana untuk
langkah pertama kita melakukan tahap inisialisasi, menentukan
banyaknya pengulangan, membaca (PV), menghitung PID, mengirim
nilai PID ke pin out, plot respon, mengatur nilai eror.

30. 23
3.2.5. Stand alone control
Gambar III.12. Sistem kendali suhu dengan Stand alone control
Pada metoda stand alone control hanya terdapat sebuah embedded
sistem dalam hal ini adalah arduino uno dimana tidak membutuhkan
perangkat lain untuk melakukan pengontrolan pada plant.
Gambar III.13. Flowchart pada Stand alone control
Proses pada stand alone control diawali dengan inisialisasi,
menentukan banyaknya pengulangan, membaca set point serta respon,
menghitung PID, membatasi nilai >255 dan <0, mengirim nilai PID
pada pin out, mengeset eror.

31. 24
BAB IV
HASIL PERANCANGAN
4.1 Zigler-Nichols tipe-1.
Data yang didapatkan dari proses disain dengan menggunakan metoda
ZiglerNichols tipe-1
a. Waktu Matlab
Tabel IV.1 ZN! Waktu Matlab
Perhitungan :
Lnyata=(Wnyata/Wmatlab)*Lmatlab
Lnyata=(92/1000)*187,6
Lnyata=17,259
Tnyata=(Wnyata/Wmatlab)*Tmatlab
Tnyata=(92/1000)*1818,4
Tnyata=167,292
b. Waktu Nyata
Tabel IV.2 ZN! Waktu Nyata
L T Kp Ti Td
187,6 1818,4 11,63156 375,2 93,8
L T Kp Ti Td
17,259 167,292 11,63164 34,518 8,6295

32. 25
Gambar IV.1. simulink untuk proses tuning manual
Simulink untuk tuning manual sudah tidak memerlukan penguran seperti
pada simulink untuk mendapatkan sinyal respon manual. Dimana langkah
lanjutan setelah mendapatkan nilai KP,Ti,Td.
Gambar IV.2. Gambar sinyal respon setelah melalui proses tuning manual
Sinyal respon hasil dari proses tuning manual setelah nilai Kp,Ti,dan Td di
atur dalam blok PID. Pada gambar diatas dapat terlihat bahwa nilai respon
mendekati nilai setpoint dan kemudian tetap pada keadaan steadystate.

33. 26
Gambar IV.3. Sinyal respon pada saat di beri gangguan berupa kipas
angin
Sinyal respon yang dihasilkan ketika gangguan berupa angin di berika,
sistem dapat menperthankan posisi ketika diberikan gangguan, gambar
diatas menunjukan bahwa sistem yang dihasilkan merupakan sistem yang
tahan terhadap gangguan.
4.2 Zigler-Nichols tipe-2.
Data yang didapatkan setelah melewati proses disain dengan menggunakan
metoda Zigler-Nichols tipe-2
a. Waktu Matlab
Tabel IV.3. ZN2 Waktu Matlab
Kcr Pcr Kp Ti Td
265,909 300 159,5454 150 37,5

34. 27
Pcrnyata=(Wnyata/Wmatlab)* Pcr matlab
Pcrnyata=(82/1000)* 300
Pcrnyata=24,6
b. Waktu Nyata
Tabel IV.4. ZN2 Waktu Nyata
Gambar IV.4. sinyal respon setelah melalui proses tuning manual
Sinyal respon hasil dari proses tuning manual setelah nilai Kp,Ti,dan Td di
atur dalam blok PID.pada gambar dapat dilihat sinyal respon mengalami
overshoot yang tinggi dikarenakan ketidak cocokan antara metoda disain
dengan plant yang digunakan.
Kcr Pcr Kp Ti Td
265,909 24,6 159,5454 12,3 3,075

35. 28
4.2 Cohen dan Coon.
Nilai yang diperoleh dari sinyal respon diatas, nilai ini dapat kita gunakan
untuk mendisain PD
Waktu Matlab
GP Kc Ti Td Ki Kd
0.819 1673 9.225 299.2418 38583.59 3.409722 0.007756 1020.346
Tabel IV.5.CC Waktu Matlab
nyata = (82/1000)*1673 =0.49
nyata = (82/1000)*9.225= 0.51
Waktu nyata
Tabel IV.6.CC Waktu Nyata
Gambar IV.5. Diagram blok lanjutan setelah mendapatkan nilai KP,Ti, dan Td.
Pada diagram blok diatas di gunakan sebagai step lanjutan setelah kita
mendapatkan nilai diatas, nilai tersebut dapat kita masukan ke blok PID untuk
langsung diaplikasikan pada plant.
GP Kc Ti Td Ki Kd
0,50089 0,49 0,51 3,088675765 0,92943731989 0,15823222383 3,323167361287 0,48872803514

36. 29
Gambar IV.6. Respon hasil disain dengan Cohen dan Coon
Berikut merupakan hasil sinyal respon yang didapat dari diagram blok diatas
dengan nilai yang telah didapatkan sebelumnya. Dapat diliah bahwa nilai respon
tidak stabil yang disebabkan oleh salahnya perhitungan dalam menentukan nilai
KP, TI, dan Td.

37. 30
4.4. Script Matlab
Berikut ini merupakan coding pada script Matlab
1. Script matlab
%Praktikum Sistem Kendali Digital
%Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung
%Pengajar:
%Ir. Suheri Bakar/ Dr. Indra.C.J.Riadi/ Endang S.MT/
Feriyonika,Msc.Eng
%Praktikum ini adalah lanjutan dari desain kendali dengan Ziegler
Nichols dan
%Toolbox Matlab yang sudah memiliki performance bagus pada
simulink.
%=========================START==================
==================
%PIN 6 sbg keluaran PWM (DC)
%A5 sbg pembacaan umpan balik
clf %untuk menghapus figure jika masih ada yg tertampil
%Time sampling
Ts = 0.052174; %besarnya sampling
pinMode(a,6,'output') %Set PIN arduino sbg keluaran kendali
pinMode(a,10,'input')
pinMode(a,13,'input')
%Seting Parameter PID
Kp = 11.63164;
Ti = 34.518;
Ki = Kp/Ti;
Td = 8.6295;
Kd = Kp*Td;
%========Kondisi error awal
error_sebelum=0;
errorI_sebelumnya=0;
%========Set untuk plot
y1=0; %untuk memplot nilai set point
y2=0; %untuk memplot nilai-nilai respon
t=0; %waktu looping
digitalWrite(a,13,1);
digitalRead(a,10);
x=0;
start = digitalRead(a,10);
while (start == 1)
tic
x=x+1;

38. 31
%Tentukan PV (process value) awal
PV = analogRead(a,5);
PV = PV*0.0049*2; %Normalisasi dari 0-1023 ke 0-5
SP = analogRead (a,0);
SP = SP*0.0049;
%Hitung Error
error = SP-PV;
%Hitung Error integral
errorI_sekarang = ((error + error_sebelum)/2)*Ts; %Luas error skrg
dan sebelumnya
errorI = (errorI_sekarang) + (errorI_sebelumnya); %Total error
integral
%Hitung error Differential
errorD = (error - error_sebelum)/Ts;
%Kendali PID
outP = Kp*error;
outI = Ki*errorI;
outD = Kd*errorD;
outPID = outP + outI + outD;
outPID=outPID/125.9
%Membatasi agar nilai PID tidak > 255
if outPID > 10
outPID=10;
else
outPID=outPID;
end
%Membatasi agar nilai PID tidak < 0
if outPID < 0
outPID=0;
else
outPID=outPID;
end
outPID=outPID/2;
%Menuliskan hasil PID ke Arduino
outPID = round(outPID*51); %fungsi 'round' agar outPID menjadi
bilangan bulat, krn out PWM 0-255;
analogWrite(a,6,outPID);
pause (0) %fungsi 'pause(x)' akan mendelay selama x detik
y1=[y1,SP]; % nilai SV baru akan ditambahkan pd variable/matrik y1
y2 =[y2,PV]; %nilai PV baru akan ditambahkan pd variable/matrik y2
t=[t,x]; %nilai t baru akan ditambahkan sesuai perulangan x
plot(t,y1,t,y2); %mem-plot y1 dan 2 bersama-sama
axis([0 x+100 0 10]); %menentukan axis gambar x= dari 0-600, y=0-3
grid

39. 32
drawnow;
error_sebelum=error;
errorI_sebelumnya=errorI;
start = digitalRead(a,10);
toc
end
analogWrite(a,6,0);
Gambar IV.7. Sinyal Respon yang dihasilkan dari coding pada Script Matlab
Dari Gambar diatas dapat dilihat bahwa sinyal respon sangat rapat dengan
set point dan sistem pun dapat dikatakan stabil.
Gambar IV.8. Sinyal Respon dengan menggunakan gangguan berupa kipas angin

40. 33
Dari gambar diatas dapat dikatakan bahwa sistem yang dihasilkan
merupakan sistem yang tahan akan gangguan dibuktikan dengan tetap
stabilnya sistem saat diberikan gangguan berupa kipas angin.
4.5. Stand alone control
1. Berikut merupakan program Arduino untuk diuji dalam
serial
int Output = 3;
float Ts = 0.052174;
float Kp = 11.63164;
float Ti = 34.518;
float Ki = Kp/Ti;
float Td = 8.6295;
float Kd = Kp*Td;
float Setpoint, Feedback, Setpoint1, Feedback1;
float error;
float errorD, errorD1;
float errorI, errorIsekarang, errorIsekarang1, errorIsekarang2;
float outP, outI, outD, outPIDsebelum;
float errorsebelum = 0;
float errorIsebelum = 0;
int outPID;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(3,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
millis();
Setpoint = analogRead (A0);
Setpoint1 = Setpoint*0.0049;
Feedback = analogRead(A1);
Feedback1 = Feedback*0.0049;
error = Setpoint1 - Feedback1;
errorIsekarang = error+errorsebelum;
errorIsekarang1 = errorIsekarang/2;
errorIsekarang2 = errorIsekarang*Ts;
errorI = errorIsekarang2 + errorIsebelum;
errorD1 = error - errorsebelum;
errorD = error/Ts;

41. 34
outP = Kp*error;
outI = Ki*errorI;
outD = Kd*errorD;
outPIDsebelum = outP + outI + outD;
outPIDsebelum = outP + outI + outD/125.9;
if(outPIDsebelum>10)
{
outPIDsebelum=10;
}
else if (outPIDsebelum<0)
{
outPIDsebelum=0;
}
else
{
outPIDsebelum=outPIDsebelum/2;
}
outPID=outPIDsebelum*51;
analogWrite(3,outPID);
errorsebelum=error;
errorIsebelum=errorI;
float finish =millis();
Serial.print ("Setpoint = ");
Serial.print (Setpoint1);
Serial.print ("Feedback = ");
Serial.println (Feedback1);
}

42. 35
2. Berikut ,merupakan hasil pengujian pada serial
a. Kondisi awal b. Kondisi saat
overshoot

43. 36
c. Kondisi saat
minimum
d. Kondisi saat
s
t
e
a
d
y
s
t
a
t
e

44. 37
Berikut merupakan program untuk sistem Stand alone control
menggunakan display
#include <LiquidCrystal.h>
int Output = 6; //pin3
float Ts =0.052174; //waktu sampling
//nilai Kp,Ki,Kd
float Kp = 11.63164;
float Ti = 34.518;
float Td = 8.6295;
float Ki = Kp/Ti;
float Kd = Kp*Td;
//Definisi variabel untuk perhitungan PID
float Setpoint, Feedback, Setpoint1, Feedback1;
float error;
float errorD, errorD1;
float errorI, errorIsekarang, errorIsekarang1, errorIsekarang2;
float outP, outI, outD, outPIDsebelum;
float errorsebelum = 0;
float errorIsebelum = 0;
int outPID;
LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode (6,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
//put your main code here, to run repeatedly:
Setpoint = analogRead(A0);
Setpoint1 = Setpoint*0.0049;
Feedback = analogRead(A1);
Feedback1 = Feedback*0.0049;
//hitung error
error = Setpoint1 - Feedback1;
//Menghitung error Integral

45. 38
errorIsekarang = error+errorsebelum;
errorIsekarang1 = errorIsekarang/2;
errorIsekarang2 = errorIsekarang1*Ts;
errorI = errorIsekarang2 + errorIsebelum;
//Menghitung error Differensial
errorD1 = error - errorsebelum;
errorD = errorD1/Ts;
//kendali PID
outP = Kp*error;
outI = Ki*errorI;
outD = Kd*errorD;
outPIDsebelum = outP + outI + outD;
outPIDsebelum = outPIDsebelum/125.9;
//Membatasi nilai agar PID tidak >255 atau <0
if(outPIDsebelum>10)
{
outPIDsebelum=10;
}
else if(outPIDsebelum<0)
{
outPIDsebelum=0;
}
else
{
outPIDsebelum=outPIDsebelum;
}
outPIDsebelum=outPIDsebelum/2;
outPID=outPIDsebelum*51;
//menuliskan hasil perhitungan PID pin 3
analogWrite(6,outPID);
errorsebelum=error;
errorIsebelum=errorI;
//Code untuk menampilkan diserial moonitor
Serial.print("Setpoint = ");
Serial.print(Setpoint1);
Serial.print("Feedback = ");

46. 39
Serial.println(Feedback1);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SP :");
lcd.setCursor(5,0);
lcd.print(Setpoint1*10);
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print("C");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("PV :");
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print(Feedback1*10);
lcd.setCursor(11,1);
lcd.print("C");
}
3. Hasil yang di peroleh pada display LCD
Gambar IV.9. Hasil respon stand alone control pada display LCD
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa nilai respon dan nila setpoint
berdekatan maka sistem dapat dikatakan stabil,

47. 40
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
 Sistem kendali suhu merupakan kendali yang umum di pakai pada
dunia industri baik itu industi makanan, tekstil, baja dan lain-lain.
 Kendali PID merupakan kendali dengan memanfaatkan nilai Kp,
Ti, Td dimana ketiga besaran tersebut saling berkaitan.
 Metode Disain yang dapat digunakan pada sistem kendali digital
yaitu Ziegler-Nichols 1&2, serta Cohen dan Coon.
 Sistem suhu dapat stabil dengan menggunakan metode disain
Ziegler-Nichols 1, Cohen dan Coon.
 Arduino Uno merupakan salah satu Embedded sistem yang dapat
digunakan pada proses sistem kendali digital.
5.2 SARAN
Untuk lebih menyempurnakan dalam proses kendali suhu menggunakan
metoda PID maka terdapat beberapa saran antara lain :
o Metode yang cocok dengan plant suhu atau temperatur adalah
metode disain menggunakan ZN-1 serta Cohencoon.
o Untuk metoda script matlab serta stand alone control harus
diperhatikan pada time sampling karena memiliki perbedaan yang
dapat merubah hasil respon.
o Menggunkan rangkaian pembagi tegangan pada input dan output
arduino karena keterbatasan tegangan pada input arduino uno.

48. 41
5.3 DAFTAR PUSTAKA
 muhal.files.wordpress.com/2013/09/modul-dcs-bab-1-dasar-sistem-
kontrol.pdf “Konsep dasar sistem kontrol”,(Diakses pada senin-07-07-
2015,pukul 16.00)
 http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15955-2406100038-
chapter1pdf.pdf “Distributed control system(DCS)”,(Diakses pada senin-
07-07-2015,pukul 16.00)
 http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18172/3/Chapter%20II.pd
f “Process Control Instrumentation”,(Diakses pada senin-07-07-
2015,pukul 17.05).
 http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/365/jbptunikompp-gdl-anggajuand-
18247-4-babii.pdf “Proporsional Integral Derivative
 (PID)”,(Diakses pada senin-07-07-2015,pukul 21.00).
 http://www.tobuku.com/docs/Arduino-Pengenalan.pdf. “Pengenalan
Arduino”,(Diakses 06-07-2015,pukul 21.15).
 http://danielikkonen.blogspot.com/2009/09/metode-cohen-coon-tuning-
formula.html “metoda cohen coon”,(diakses pada selasa 07-07-2015,
pukul 22.00)