TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
DOI : 10.
34010/telekontran.
TELEKONTRAN,
VOL.
NO.
APRIL 20xx p-ISSN : 2303 Ae 2901 e-ISSN : 2654 Ae 7384 Perancangan Sistem Kendali Kecepatan Putaran Mesin Bensin Menggunakan Pengendali PID Control System Design of Gasoline Engine Rotation Speed Using PID Controller Yusrila Yeka Kerlooza1.
Taufiq Nuzwir Nizar2*.
Asep Yusril Hidayat3 1, .
Program Studi Teknik Elektro Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer.
Universitas Komputer Indonesia Jl.
Dipati Ukur No.
Bandung.
Indonesia 40132 * Email: taufiq.
nuzwir@email.
Abstrak Ae Pada saat ini sistem kontrol yang efektif dan efisien semakin dibutuhkan terutama dalam bidang Pada industri pemilahan sampah sudah menggunakan conveyor belt bermesin bensin sebagai alat mobilisasi sampah yang akan disortir.
Namun, beban sampah yang bervariasi mengakibatkan conveyor belt tidak stabil.
Penelitian ini bertujuan untuk mengendalikan kecepatan putaran mesin bensin dengan sensor dan aktuator pengendali berdasarkan algoritma pengendali PID.
Tujuan selanjutnya adalah menentukan nilai parameter Kp.
Ki, dan Kd yang tepat agar kecepatan dapat mencapai set point dengan waktu dan stabilitas Penelitian dilakukan pada mesin bensin jenis Stihl PC-75 dengan sensor hall effect sebagai sensor kecepatan, sensor potensiometer untuk mengetahui posisi gas, serta aktuator pengendali kecepatan.
Aktuator pengendali kecepatan yaitu motor DC untuk menarik kabel throttle gas.
Hasil penelitian ini adalah sensor hall effect mampu membaca kecepatan putaran mesin sampai 18000 rpm dengan menggunakan filter moving average bernilai 25 sampel, dan aktuator pengendali gas mampu bekerja.
Pengendalian kecepatan putaran mesin bensin dapat dilakukan berdasarkan pengendali PID dengan sensor dan aktuator pengendali.
Namun, proses tuning parameter PID masih menggunakan metode trial and error.
Kesimpulan penelitian ini adalah nilai parameter pengendali PID terbaik untuk mencapai set point 8000 rpm berada pada nilai Kp = 0.
Ki = 3.
Kd = 5 yang membutuhkan 15,5 detik untuk mencapai keadaan stabil dan error kestabilan 3,88%.
Kata kunci: pengendali PID, mesin bensin, hall effect, kecepatan, kestabilan.
Abstract - At this time, an effective and efficient control system is increasingly needed, especially in industrial The waste sorting industry already uses a gasoline-engined conveyor belt as a means of mobilizing waste to be sorted.
However, the varying load of waste causes the conveyor belt to become unstable.
This study aims to control the rotational speed of gasoline engines with sensors and control actuators based on PID Next objective is to determine the appropriate Kp.
Ki, and Kd parameter values so that the speed can reach the set point with the best time and stability.
The research is conducted on a Stihl PC-75 gasoline engine with hall effect sensor as a speed sensor, potentiometer sensor to determine the gas position, and speed control actuator.
Speed control actuator is DC motor that pulls the throttle cable.
The results of this study show that hall effect sensor is able to read the engine rotation speed up to 18000 rpm using a moving average filter worth 25 samples and that the gas control actuator is able to work.
Controlling the speed of gasoline engine can be done based on the PID controller with sensors and actuators.
However, the PID parameter tuning process still uses the trial-and-error method.
The conclusion of this study is that the best PID controller parameter values to reach the 8000 rpm set point are Kp = 0.
Ki = 0.
3, and Kd = 5, which require 15.
seconds to reach a stable state and a stability error of 3.
Keywords: PID controller , gasoline engine, hall effect, speed, stability.
PENDAHULUAN
Kebutuhan akan sistem kontrol yang lebih efektif dan efisien di era modern ini semakin Contohnya industri pemilahan sampah sudah menggunakan conveyer belt bermesin bensin untuk mensortir sampah .
Conveyer belt TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
terhubung antara dua atau lebih katrol yang berputar untuk mengangkut material .
, misalnya Namun, beban sampah yang berbeda-beda mengakibatkan pergerakan conveyer belt tidak stabil .
Untuk menstabilkan pergerakan conveyer belt bermesin bensin hanya dapat dilakukan mengendalikan tarikan gasnya secara Pada kasus motor DC sudah menerapkan pengendali untuk mengendalikan kecepatan motor DC secara otomatis.
Algoritma pengendali yang digunakan adalah algoritma pengendali PID .
Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa respon pengendali PID dapat cepat mencapai set point dengan stabilitas yang tinggi.
Sistem kendali kecepatan mesin bensin menggunakan pengendali PID masih relatif sedikit yang meneliti sebelumya dan merupakan topik penelitian baru.
Namun, rujukan penelitian ini tetap berdasarkan penelitian sebelumnya yang masih berhubungan dengan pengendalian kecepatan dan pengendali PID.
Penelitian pengendalian kecepatan menggunakan pengendali PID sudah dilakukan oleh Setiawan dkk.
namun penelitiannya dilakukan pada motor DC dan hasil penelitian ini berupa keberhasilan menstabilkan kecepatan motor DC sesuai dengan set point.
Pada penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Triwiyatno dkk.
, menerapkan pengendali PID pada mesin bensin, tetapi penelitian ini dilakukan pada mesin bensin 4 langkah dan hanya mengendalikan pasokan bahan bakar dengan mengatur rasio perbandingan udara dan bahan bakar.
Penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Silalahi .
Penelitian ini hampir sama dengan penelitian yang dilakukan oleh Setiawan dkk.
Penelitian ini membahas pengaturan kecepatan motor DC menggunakan PID.
Namun, pada penelitian ini bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman code vision AVR.
Selanjutnya, penelitian yang dilakukan oleh Reimansyah dkk.
Penelitian ini mirip dengan penelitian yang dilakukan oleh penulis.
Penelitian ini menjelaskan mengenai pengaturan kecepatan mesin bensin dengan mengendalikan kabel Pengendalian kabel throttle dilakukan untuk mengendalikan pasokan bahan bakar.
Akan tetapi, penelitian ini menggunakan metode logika Hasil dari penelitian ini adalah kecepatan stasioner mampu berada di sekitar set point.
Penelitian berikutnya dilakukan oleh Yu dkk.
Penelitian ini membahas pengaturan kecepatan pada mesin bensin.
Metode yang diterapkan pada penelitian ini adalah integral-separation fuzzy PID Penelitian ini dilakukan secara simulasi melalui Simulink Matrix Laboratory (MATLAB).
Model mesin bensin yang digunakan merupakan mesin bensin tipe GX160.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan kinerja metode integral-separation fuzzy PID controller, intergral PID controller, dan pengendali PID tradisional.
Hasil dari penelitian ini didapatkan bahwa kinerja metode integral-separation fuzzy PID controller lebih baik dibandingkan dengan metode lainnya.
Dengan menggunakan metode integral-separation fuzzy PID controller, overshoot pada sistem berkurang, raspon sistem cepat, dan akurasi tinggi.
Peningkatan sistem tersebut dapat meningkatkan kehandalan mesin bensin dalam proses pekerjaan Selanjutnya.
Lin dkk.
meneliti mengenai pengendalian pasokan bahan bakar pada mesin bensin.
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode triple-step.
Metode triple-step terdiri atas tiga langkah yakni steadystate control, feed-forward control, dan feedback Penelitian ini dilakukan secara simulasi en-DYNA Metode triple step bergantung pada kecepatan mesin bensin, massa jenis udara melalui throttle, dan sensor gas oksigen (EGO).
Kinerja dari sistem pengendalian pengisian bahan bakar pada mesin bensin dilihat dari beberapa kasus.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa kinerja dari sistem tersebut memiliki efisiensi yang baik pada kondisi transien.
Selanjutnya adalah penelitian yang dilakukan oleh Anjum dkk.
Penelitian ini membahas penentuan kecepatan dengan manajemen torsi pada mesin bensin.
Metode yang digunakan dalam manajemen torsi pada penelitian ini adalah Smooth Super-Twisting Algorithm (SSTA).
Pada penelitian terdapat dua control loop yaitu air control loop berupa sudut throttle dan speed control loop berupa kecepatan aliran bahan bakar.
Penelitian ini dilakukan secara simulasi menggunakan Simulink MATLAB.
SSTA digunakan untuk mengatur besar torsi agar memperoleh nilai kecepatan mesin yang tepat ketika adanya gangguan.
Hasil dari penelitian ini memberikan tingkat efektivitas yang tinggi dalam menentukan kecepatan mesin berdasarkan manajemen torsi.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Gambar 1.
Respon Motor DC dengan Pengendali PID .
Berdasarkan beberapa jurnal yang telah dijelaskan, pengendalian kecepatan putaran mesin masih dilakukan secara simulasi dan belum diimplemantasikan secara langsung .
Kemudian, metode yang digunakan seperti integral-separation PID membutuhkan penentuan aturan dan syarat fuzzy terlebih dahulu .
Metode lain seperti metode triple-step dan metode SSTA dilakukan dengan merancang model sistem melalui diagram blok sistem berdasarkan persamaan matematis yang sesuai .
Hal ini menyebabkan sistem untuk mengendalikan kecepatan putaran mesin menjadi rumit dan kompleks.
Tujuan dari penelitian ini adalah menerapkan sistem sensor dan aktuator pengendali yang dapat diterapkan untuk mengendalikan kecepatan putaran mesin bensin menggunakan algoritma pengendali PID.
Kemudian, tujuan selanjutnya besaran-besaran parameter Kp, parameter Ki, dan parameter Kd yang Dengan diketahui nilai besaran ketiga parameter yang terbaik, set point pada putaran mesin bensin yang dikehendaki dapat dicapai dengan waktu optimal dan stabilitasnya yang II.
METODOLOGI
Pada bab ini akan membahas mengenai sistem, perancangan elektronik, perancangan mekanik, dan perancangan algoritma, serta menjelaskan cara kerja sistem kendali putaran mesin bensin menggunakan metode pengendali PID melalui diagram blok sistem dan flowchart.
Pada sistem terdapat sebuah input yaitu sensor hall effect untuk menghitung kecepatan putaran mesin bensin, dan sensor potensiometer yang digunakan untuk mengetahui posisi penarikan kabel throttle gas.
Pengolahan data dari sensor akan dijadikan acuan untuk menjalankan algoritma pengendali PID yang akan diproses pada mikrokontroler Arduino Mega Setelah proses data dilakukan, maka mikrokontroler akan mengirimkan perintah ke motor driver dan motor DC akan melakukan penarikan kabel throttle gas sesuai dengan yang Pada saat motor DC menarik kabel throttle gas, sensor potensiometer akan mengirimkan kembali data posisi gas ke Pengendali PID merupakan gabungan dari kendali proporsional, integral dan derivatif .
Maksud dari penggabungan tersebut karena apabila masing-masing pengendali berdiri sendiri, ketika terdapat kekurangan pada pengendali, maka pengendali tersebut tidak mampu untuk memperbaiki kekurangan tersebut.
Oleh karena itu, penggabungan ketiga elemen kendali akan saling mengisi setiap kekurangan yang dihasilkan.
Keunggulan dari pengendali PID ini didasarkan pada masing-masing kendali P.
I, dan D yaitu untuk mempercepat reaksi sistem, menghilangkan offset, dan membuat sistem menjadi lebih stabil dengan cara meredam osilasi .
Pengendali PID akan memberikan aksi berdasarkan error yang telah diperoleh, error disini merupakan perbedaan dari set point yang telah ditentukan.
Keluaran dari pengendali PID adalah hasil penjumlahan dari ketiga komponen tersebut .
Karakteristik pengendali PID ini TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
dipengaruhi oleh ketiga komponen kendali P.
I, dan D, penyetelan nilai setiap konstanta Kp.
Ki, dan Kd akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masingmasing komponen.
Ketiganya bisa dipakai bersamaan ataupun sendiri-sendiri tergantung dari reaksi yang kita mau terhadap sesuatu plant .
Pada perancangan sistem kontrol PID, biasanya dilakukan dengan metode trial & error.
Hal ini disebabkan karena parameter Kp.
Ki, dan Kd tidak independent, untuk mendapatkan aksi kontrol yang baik diperlukan langkah trial & error dengan kombinasi antara P.
I dan D sampai ditemukan nilai Kp.
Ki dan Kd seperti yang diharapkan .
Untuk memudahkan pembuatan sebuah sistem, perlu dilakukan perancangan terlebih dahulu agar sistem yang dibuat dapat bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan pada saat perancangan.
Dalam perancangan bagian hardware, dapat dibuat dengan diagram blok, seperti dapat dilihat pada Gambar 2.
Secara singkat, pada Gambar 2 terdapat beberapa komponen yang di antaranya ada potensiometer dan sensor medan magnet A3144 yang merupakan masukan dari sistem ini.
Kemudian ada mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang merupakan bagian proses dari keseluruhan sistem ini untuk mengolah semua data.
Keluaran dari sistem ini yaitu motor driver L298N dan motor DC sebagai penarik kabel throttle gas sesuai perintah dari mikrokontroler.
Perancangan skema rangkaian kendali putaran mesin bensin menggunakan metode pengendali PID ini akan memperlihatkan peralatan elektronik yang akan Dalam membuat sebuah alat, alangkah baiknya membuat skema rangkaiannya terlebih Karena dengan adanya skema rangkaian, memudahkan untuk mengetahui komponen apa saja yang akan dipakai.
Berikut adalah skema rangkaian untuk alat ini, yang dapat ditunjukkan pada Gambar 3.
Pada Gambar 3 dapat dilihat dalam skema rangkaian tersebut beberapa komponen dan modul.
Komponen yang dipakai dalam skema rangkaian tersebut adalah 1 buah sensor A3144, 1 buah sensor potensiometer, 1 buah resistor, dan 1 buah motor DC.
Modul yang dipakai dalam skema rangkaian di atas adalah 1 buah board arduino mega 2560, 1 buah motor driver L298N.
Setelah semua komponen sudah diketahui dan diletakkan, maka dilanjutkan dengan menghubungkan kaki-kaki komponen agar semua komponen bisa berfungsi sebagaimana mestinya.
Gambar 2.
Diagram Blok Sistem Gambar 3.
Skema Rangkaian Alat TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Untuk membuat alat, perlu adanya desain mekanik terlebih dahulu agar tidak ada kesalahan saat pembuatan, mesin bensin yang digunakan adalah type Stihl PC 75 dan untuk bagian dudukannya terbuat dari besi dengan ukuran 28 cm x 20 cm dan untuk dudukan motor DC dan potensiometer menggunakan bahan PVC.
Bentuk desain alatnya dapat ditunjukkan pada Gambar 4.
menghitung durasi waktu sensor mendeteksi magnet yang satu dengan magnet selanjutnya .
etiap satu putaran mendeteksi satu magne.
Gambar 4.
Desain Alat Dalam membuat alat yang memerlukan pemrograman, diperlukan membuat diagram alir atau flowchart agar dapat membantu analisis dan memecahkan masalah dalam pemrograman.
Algoritma utama sistem menggambarkan alur kerja pada sistem secara keseluruhan dan juga menjelaskan urutan prosedur-prosedur yang Diagram alir ini diawali dengan mulai dan diakhiri dengan return pada langkah tertentu.
Masukan dari program ini adalah data yang dihasilkan dari sensor medan magnet yang digunakan sebagai sensor rpm, dan sensor potensiometer untuk mengetahui posisi penarikan Nantinya data tersebut akan diproses dan diolah dalam mikrokontroler menggunakan metode pengendali PID.
Hasil dari proses olah data tersebut akan dikirimkan ke aktuator yang digunakan sebagai pengatur kecepatan atau tarikan throttle gas mesin bensin.
Gambar 5 akan menjelaskan proses di atas melalui diagram alir utama sistem.
Algoritma pengolahan data sensor kecepatan menggambarkan alur kerja pada sistem arduino mega 2560 untuk proses pembacaan sensor digital hall effect dan juga menjelaskan urutan prosedurprosedurnya.
Diagram alir ini diawali dengan mulai dan diakhiri dengan proses return pada langkah ke-4.
Data yang masuk dari sensor hall effect akan diproses atau dilakukan pengolahan Pengolahan data ini dilakukan dengan Gambar 5.
Diagram Alir Utama Sistem Lalu proses perhitungannya dengan cara waktu 1 menit .
00 miliseko.
dibagi dengan waktu sensor mendeteksi magnet atau waktu satu putaran mesin, untuk menghasilkan nilai rpm.
Hasil rpm yang telah didapatkan lalu dibagi rata-rata agar nilai yang dihasilkan lebih terlihat stabil.
Nilai yang telah dirata-ratakan lalu ditampilkan setiap 0,1 detik.
Gambar 6 akan menjelaskan proses di atas melalui diagram alir sub proses pengolahan data sensor kecepatan.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Proses dimulai dengan adanya deklarasi pin yang dihubungkan antara pin pada sensor potensiometer dan mikrokontroler arduino Variabel yang digunakan pun Proses-proses berikutnya sama dengan penjelasan sebelumnya sampai nilai hasil mapping potensiometer ditampilkan.
Gambar 6.
Diagram Alir Sub Proses Pengolahan Data Sensor Kecepatan Gambar 6 menampilkan diagram alir pengolahan data sensor kecepatan.
Proses pengolahan data sensor kecepatan diawali dengan deklarasi pin antara pin sensor kecepatan dan pin mikrokontroler arduino mega 2560.
Setelah itu, variabel yang digunakan dalam proses pengolahan data sensor kecepatan dideklarasi.
Untuk proses selanjutnya sama seperti pada penjelasan sebelumnya hingga ditampilkan nilai kecepatan putaran mesin.
Algoritma pengolahan data pada sensor potensiometer digambarkan melalui alur kerja pada sistem mikrokontroler arduino mega 2560.
Proses pembacaan sensor analog potensiometer dan juga penjelasan urutan prosedur-prosedur yang Prosedur-prosedur tersebut dilakukan mikrokontroler arduino mega 2560.
Pengolahan data dilakukan dengan cara memakai fungsi map untuk memetakan pembacaan nilai analog yang digunakan .
%-100%).
Hasil pengolahan data potensiometer kemudian akan ditampilkan sesuai dengan nilai yang yang telah diolah berdasarkan fungsi map.
Gambar 7 akan menjelaskan proses di atas melalui diagram alir sub proses pengolahan data potensiometer.
Pada Gambar 7 menunjukkan diagram alir sub proses pengolahan data pada sensor Gambar 7.
Diagram Alir Sub Proses Pengolahan Data Potensiometer Algoritma pengolahan data menggunakan metode pengendali PID, menggambarkan alur kerja dan urutan prosedur-prosedur.
Algoritma ini merupakan sistem utama pada penelitian ini.
Proses pengolahan data pengendali PID dilakukan secara matematis sesuai dengan rumus pengendali PID.
Hasil dari pengolahan data tersebut akan langsung diperintahkan untuk menggerakkan aktuator pengendali, penggerakan aktuator ada tiga kondisi yaitu apabila set point sudah sesuai dengan kecepatan maka aktuator pengendali akan berhenti, dan jika set point lebih besar dari kecepatan makan aktuator pengendali akan berputar menarik kabel throttle gas.
Apabila jika kecepatan lebih besar dari set point maka aktuator pengendali akan bergerak sebaliknya atau menurunkan kabel throttle gas.
Gambar 8 berikut ini akan menjelaskan proses yang telah dijelaskan menjadi diagram alir sub proses pengolahan data pengendali PID.
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Gambar 8.
Diagram Alir Sub Proses Pengolahan Data Pengendali PID i.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk implementasi alat untuk sistem kendali kecepatan mesin bensin menggunakan metode pengendali PID, maka diperlukan suatu pengujian.
Proses pengujian yang akan dilakukan adalah pengujian perangkat keras untuk mengetahui proses pembacaan sensor kecepatan dan sensor posisi gas telah berfungsi dengan baik atau tidak.
Kemudian pada tahap akhir pengujian perangkat keras, akan ada pengujian keseluruhan perangkat keras untuk mengetahui pengaruh posisi gas terhadap pembacaan kecepatan.
Pertama, pengujian yang dilakukan adalah menguji sensor kecepatan putaran mesin bensin yang dikonversikan ke rpm.
Pada pengujian ini mesin bensin akan dinyalakan dengan posisi gas paling rendah.
Untuk menghasilkan pembacaan kecepatan yang optimal, pengujian dilakukan TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
dengan cara membandingkan nilai kecepatan yang tanpa filter moving average dengan yang menggunakan filter moving average.
Pengujian pada sistem yang menggunakan filter moving average dilakukan dengan mengubah besaran sampling pada algoritma filter moving average ini.
Untuk pengujiannya dilakukan sebanyak 8 kali, diawali dengan pengujian tanpa filter dan selanjutnya menaikkan besaran sampling setiap 5 tahap sampai dengan 35 tahap, setiap pengambilan data dilakukan selama 30 detik.
Untuk hasilnya dicari nilai selisih dengan cara nilai tertinggi dikurangi nilai terendah setiap percobaannya.
Hasil pengujian sensor kecepatan dapat dilihat pada Tabel I.
panjan penarikan kabel throttle, hasil yang didapatkan yaitu berupa hasil selisih antara besar nilai posisi gas oleh sensor potensiometer dengan hasil pengukuran panjang penarikan kabel throttle gas yang terlihat pada penggaris.
Hasil pengujian sensor potensiometer dapat dilihat pada Tabel II.
Tabel I.
Hasil Pengujian Sensor Kecepatan Besaran Nilai Sampling Filter Nilai Kecepatan Tertinggi .
Nilai Kecepatan Terendah .
Selisih Nilai .
Hasil pengujian yang tertera pada Tabel I sensor kecepatan yang tanpa filter dan menggunakan filter, didapat nilai selisih yang paling kecil yaitu berada pada sensor kecepatan yang menggunakan filter dan memiliki besaran Pengujian selanjutnya dilakukan pada sensor potensiometer untuk mengetahui posisi gas.
Pengujian dilakukan sebanyak 4 kali perintah nilai posisi gas, diawali dengan memerintahkan nilai posisi gas 25% dan dilakukan secara bertahap dengan menaikkan posisi gas 25% terus menerus, sampai dilakukan perintah terakhir sebanyak Batas maksimal pembacaan kecepatan sebesar 18000 rpm.
Untuk pengujiannya dilakukan dengan memerintahkan nilai posisi yang diinginkan pada program, dan nantinya aktuator pengendali kabel throttle gas akan menarik kabel throttle gasnya.
Panjang penarikan kabel throttle gas oleh sistem akan dibandingkan dengan hasil pengukuran menggunakan penggaris, pembanding panjang penarikan kabel throttle ketika posisi 0% yaitu 0 cm dan ketika posisi 100% yaitu sepanjang 1,2 cm atau 12 mm.
Dengan cara melihat perbandingan Tabel II.
Hasil Pengujian Sensor Potensiometer Nilai Potensio
(%)
Hasil Panjang Penarikan Oleh Seharusnya Sistem .
Selisih Panjang Penarikan .
Hasil pengujian pada Tabel II untuk mengetahui posisi gas menggunakan sensor potensiometer dibandingkan dengan hasil penarikan yang seharusnya, didapat nilai selisih sebesar 0 mm atau tidak ada error yang didapatkan.
Pengujian yang dilakukan selanjutnya yaitu pengujian dengan menggabungkan sensor kecepatan dengan sensor potensiometer sebagai sensor posisi gas.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh posisi gas terhadap kecepatan yang terbaca oleh sensor kecepatan.
Pada pengujian ini akan dilakukan sebanyak 7 kali perintah posisi gas, diawali dengan posisi gas 5% kemudian dinaikkan bertahap setiap 5% hingga berakhir di 35%.
Setiap posisi gas dinaikkan 5%, kemudian sensor kecepatan akan membaca kecepatan mesin bensin tersebut menggunakan nilai sampling filter 25.
Hasil pengujian keseluruhan perangkat keras dapat dilihat pada Tabel i.
Tabel i.
Hasil Pengujian Keseluruhan Perangkat Keras Nilai Potensiomete (%) Nilai Kecepatan Nilai Nilai Selisi Kecepata Kecepata Nilai Tertinggi Terendah .
TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Hasil pengujian keseluruhan perangkat keras dengan menggunakan sensor posisi gas dan sensor kecepatan menggunakan filter, didapat nilai pembacaan sensor kecepatan maksimal berada pada posisi gas 30.
Apabila dinaikkan menjadi pada posisi gas 35, pembacaan sensor kecepatan sudah dianggap error.
Dalam menentukan hasil akhir pada sistem kendali pada alat ini perlu dilakukan suatu Pengujian yang akan dilakukan kali ini yaitu mencari nilai Kp.
Ki.
Kd yang tepat untuk mencapai suatu set point.
Pada pengujian ini mesin bensin akan dinyalakan dengan posisi gas paling rendah atau 0%, lalu sistem akan langsung Untuk mencapai set point yang diinginkan dilakukan dengan cara mengubah nilai Kp.
Ki.
Kd yang tepat dengan cara menggunakan metode tuning trial and error sampai sistem bekerja dengan baik dan dapat mencapai kecepatan yang sesuai dengan set point.
Untuk pengujian selanjutnya akan dilakukan dengan menggunakan metode tuning trial and error dengan dilakukan sebanyak 8 kali perubahan nilai Kp.
Ki, dan Kd yang dapat dimasukkan pada program sesuai dengan nilai diinginkan, dan untuk set point pada penelitian ini akan ditentukan sebanyak 8000 rpm.
Untuk melihat hasil pengujiannya akan dilihat nilai rise time, maximum overshoot, settling time dan error steady state.
Grafik pengujian yang dinilai mempunyai respon terbaik akan disajikan pada pengujian ini.
Tolak ukur keberhasilan sistem kendali PID pada mesin bensin ini, akan dilihat nilai rise time paling kecil dan error steady state paling kecil.
Tolak ukur tersebut disesuaikan dengan tujuan penelitian yang telah dibuat sebelumnya.
Hasil pengujian keseluruhan sistem dengan cara menentukan set point dapat dilihat pada Tabel IV.
Hasil yang didapat pada pengujian keseluruhan sistem dengan cara menentukan set point yang telah disajikan pada tabel di atas, didapatkan nilai parameter yang terbaik yaitu nilai Kp = 0.
Ki = 3 dan Kd = 5.
Pada nilai parameter tersebut didapat nilai rise time dan error steady state terkecil daripada nilai parameter lainnya.
Untuk melihat hasil pengujian nilai parameter terbaik dalam bentuk grafik, dapat dilihat pada Gambar 9.
Tabel IV.
Hasil Pengujian Set Point Nilai Parameter Set Point Rise Time Max Over Settling Time .
Error Steady State .
Gambar 9.
Grafik Nilai Parameter Terbaik TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
Pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara memberikan gangguan pada putaran mesin, untuk memastikan bahwa sistem sudah dapat bekerja dengan baik.
Untuk pengujiannya dilakukan dengan mengatur nilai parameter Kp.
Ki.
Kd sesuai dengan nilai parameter terbaik ketika percobaan sebelumnya, dan untuk set point akan disamakan juga dengan yang sebelumnya.
Ketika putaran mesin sudah mencapai kondisi steady state, maka akan dilakukan gangguan terhadap putaran mesinnya dengan cara memberikan tekanan pada putarannya, kemudian tekanan tersebut akan diukur menggunakan timbangan.
Untuk grafik pengujian, salah satunya akan ditampilkan pada pengujian kali ini.
Hasil pengujian keseluruhan sistem dengan cara memberikan gangguan dapat dilihat pada Tabel V.
Hasil yang didapat pada pengujian keseluruhan sistem dengan cara memberikan gangguan yang telah disajikan pada tabel di atas, didapatkan respon yang baik sesuai yang diharapkan.
Untuk melihat hasil pengujian dengan memberikan gangguan tersebut dalam bentuk grafik, dapat dilihat pada Gambar 10.
Pencarian nilai parameter Kp, parameter Ki, dan parameter Kd menggunakan metode tuning trial and error.
Metode yang digunakan ini dapat menghasilkan nilai parameter terbaik yang sudah dilakukan pengujiannya yaitu berada pada nilai Kp = 0.
Ki = 0.
3 dan Kd = 5.
Pada nilai-nilai parameter tersebut didapatkan waktu untuk mencapai kestabilannya adalah pada durasi waktu 15,5 detik.
Kemudian, dan nilai error kestabilannya diperoleh juga yang nilainya berada pada 310 rpm atau 3,88%.
Untuk lebih meyakinkan kembali bahwa nilai-nilai parameter tersebut sudah dianggap terbaik, maka dilakukan pengujian.
Pengujian dilakukan dengan memberikan gangguan berupa tekanan pada putaran mesin Hasil yang didapatkan dari pengujian dengan adanya gangguan menunjukkan bahwa memang nilai parameter tersebut sudah dapat dikatakan terbaik karena waktu untuk mencapai kestabilannya di bawah 20 detik dari puncak gangguan dan error kestabilannya di bawah 10%.
Pengendalian kecepatan putaran mesin pada mesin besin dengan menggunakan pengendali PID dapat dilakukan.
Parameter hasil pengujian yang dapat diamati yaitu waktu untuk mencapai kestabilannya di bawah 20 detik dari puncak gangguan dan error kestabilannya di bawah 10%.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Yu dkk.
dengan metode integral-separation fuzzy PID controller, waktu untuk mencapai kestabilan lebih cepat yaitu di bawah 6 detik.
Hal ini disebabkan oleh proses tuning parameter Kp, parameter Ki, dan parameter Kd menggunakan logika fuzzy.
Kemudian, penelitian yang dilakukan oleh Lin dkk.
dengan metode triple-step memiliki nilai maximun overshoot yang tinggi dibandingkan dengan penelitian ini.
Penyebab dari tingginya maximum overshoot adalah metode triple-step bersesuaian dengan metode pengendali PI sehingga parameter kendali D tidak diterapkan untuk menurunkan maximum overshoot.
Tabel V.
Hasil Pengujian Dengan Gangguan Nilai Parameter Set Point .
Beban Gangguan (K.
Settling Time .
Error Steady State .
Gambar 1.
Grafik Pengujian Dengan Gangguan TELEKONTRAN.
VOL.
NO.
APRIL 2023
IV.
KESIMPULAN
Berdasarkan uraian yang telah dibahas pada bab sebelumnya dapat diambil beberapa kesimpulan, bahwa penerapan sensor kecepatan menggunakan hall effect, dapat diterapkan pada pengendalian kecepatan putaran mesin bensin menggunakan metode PID ini dengan batas maksimal pembacaan kecepatan 18000 rpm, atau bila dihitung menggunakan sensor potensiometer untuk mengetahui posisi gas yang digabungkan dengan motor DC sebagai aktuator pengendali gas yaitu batas pembacaan kecepatan maksimal berada pada posisi gas 30%.
Besaran nilai parameter terbaik yang telah dilakukan selama pengujian dengan set point 8000 rpm yaitu bernilai Kp = 0.
Ki = 0.
Kd = 5.
Nilai parameter tersebut dapat mencapai waktu kondisi kestabilan dengan optimal atau mencapai kondisi settling time 15,5 detik dan dengan error kestabilannya atau error steady state 3,88% atau 310 rpm.
DAFTAR PUSTAKA