1 simulasi pengendalian tegangan alternator pada

SIMULASI PENGENDALIAN TEGANGAN ALTERNATOR PADA SISTEM
PENGISIAN BATERAI MENGGUNAKAN METODE FUZZY SLIDING MODE
CONTROL (FSMC)
Oleh :
Sigit Prayitno
1206 100 719
Dosen Pembimbing :
Drs. I Gst Ngr Rai Usadha, M.Si
Drs. Kamiran, M.Si
Jurusan Matematika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
2011
ABSTRAK
Sekarang ini perkembangan dunia industri semakin pesat, terutama di bidang Otomotif.
Berbagai macam temuan dan terobosan baru telah banyak diaplikasikan termasuk penerapan
bidang Otomotif dengan bidang-bidang yang lain. Contoh penerapan yang saat ini digunakan
adalah penggunaan komponen elektronika pada Sistem Pengisian Baterai pada mobil.
Komponen tersebut bekerja mengendalikan tegangan pengisian sehingga besarnya tegangan
pengisian harus selalu berada pada rentang yang diijinkan. Sliding Mode Control (SMC)
merupakan salah satu metode kontrol yang bersifat sangat robust, sehingga mampu bekerja
dengan baik pada sistem nonlinear yang mempunyai ketidakpastian model atau parameter.
Namun dalam aplikasi praktis, pada SMC murni sering muncul chattering yang merupakan
osilasi keluaran pengendali dengan frekuensi tinggi. Untuk memperbaiki performansi sistem,
SMC murni dimodifikasi dengan Fuzzy Logic Control (FLC) yang bekerja secara kualitatif,
sehingga disebut Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC). Pada Tugas Akhir ini dilakukan
penelitian mengenai penerapan metode Fuzzy Sliding Mode Control pada sistem pengendalian
tegangan pengisian baterai. Hasil dari penerapan metode Fuzzy Sliding Mode Control (FSMC)
pada sistem pengisian baterai diperoleh kesimpulan bahwa, waktu respon lebih cepat, lebih kuat
dalam menghadapi segala jenis gangguan, dan perancangannya tidak serumit SMC murni.
Kata kunci : Sliding Mode Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC), Fuzzy Sliding Mode
Control (FSMC), Alternator.
suatu mobil. Beberapa sistem yang terdapat
pada mobil saling berhubungan satu sama
lain sehingga gangguan yang terjadi pada
satu sistem dapat mempengaruhi kinerja
sistem yang lain. Misalnya jika terjadi
gangguan pada sistem pengisian baterai
maka kinerja sistem penerangan dan
beberapa sistem lainnya juga mengalami
gangguan.
Saat ini sistem pengendalian
tegangan pengisian yang digunakan pada
mobil tergolong menjadi dua tipe, yaitu tipe
point (point type) dan tipe tanpa point
(pointless type). Untuk tipe point,
pengendalian tegangan dilakukan dengan
1. Pendahuluan
Bidang Otomotif di jaman modern
seperti sekarang ini merupakan salah satu
kebutuhan yang sangat penting dalam
kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu
perkembangan
teknologinya
selalu
mengalami kemajuan terutama dalam
bidang Otomotif mesin ringan. Salah satu
contoh penggunaan mesin ringan untuk
kehidupan sehari-hari yaitu mobil. Di
dalam suatu mobil terdapat banyak sistem
yang sengaja didesain untuk keamanan dan
kenyamanan pengendaraan, performa kerja
mobil serta untuk keefisienan penggunaan
komponen-komponen yang ada di dalam
1
menggunakan suatu kontak point yang
digerakkan oleh gaya magnet dari suatu
kumparan sehingga besarnya arus yang
masuk ke field coil sesuai kebutuhan.
Sedangkan untuk tipe tanpa point,
pengendalian tegangan langsung dilakukan
di dalam alternator menggunakan suatu
komponen elektronika yang dipasang di
dekat rectifier end frame, sehingga output
dari alternator sudah berupa tegangan yang
sudah dikendalikan. Tipe tanpa point
biasanya disebut dengan IC Regulator
karena terdiri dari komponen Integrated
circuit (PT. Toyota. 2003). Dari dua tipe di
atas
masing-masing
mempunyai
kekurangan dan kelebihan tersendiri.
Kekurangan dari tipe point yaitu
membutuhkan perawatan yang lebih
diantaranya adalah perlu dilakukan
penyetelan. Sedangkan untuk tipe tanpa
point cenderung menghasilkan output yang
terlalu tinggi (PT. Toyota. 2003).
Penerapan metode Fuzzy Sliding
Mode Control (FSMC) pada sistem
pengendalian tegangan pengisian akan
dirancang dan disimulasikan dalam Tugas
Akhir ini, sehingga dapat ditarik
kesimpulan mengenai kelebihan dan
kekurangan dari metode ini. Pengendalian
tegangan dilakukan dengan mengatur
besarnya daya yang masuk ke field coil
berdasarkan tegangan output alternator.
arus listrik bolak-balik. Energi mekanik
dari mesin yang berupa gerak putar
dihubungkan dengan rotor pada alternator
melalui pulley dan sebuah belt. Pada saat
rotor berputar, alternator menghasilkan arus
listrik
bolak-balik
yang
kemudian
disearahkan oleh diode-diode yang biasa
disebut dengan rectifier.
Gambar 3.1 Alternator
Komponen utama alternator antara lain
rotor
coil
yang
berfungsi
untuk
menghasilkan medan magnet, stator coil
yang berfungsi untuk menghasilkan arus
listrik bolak-balik dan beberapa diode yang
berfungsi untuk menyearahkan arus.
Sistem
pengendalian
tegangan
pengisian pada mobil secara sederhana
terlihat seperti gambar berikut (PT. Toyota,
2003):
2. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam tugas akhir
ini adalah:
1. Studi Literatur
2. Perancangan Pengendali Tegangan
Pengisian Menggunakan Metode Fuzzy
Sliding Mode Control (FSMC)
3. Implementasi pada Matlab
4. Simulasi Sistem Pengendali Tegangan
Pengisian
5. Analisis Hasil Simulasi
6. Penyimpulan Hasil Simulasi dan
Pemberian Saran
Gambar 3.2 Diagram Sistem Pengisian
secara visual
Gambar 3.2 memperlihatkan diagram
sistem pengisian baterai yang dirangkai
secara
visual.
Alternator
berputar
digerakkan oleh mesin, kemudian output
dari alternator disalurkan ke baterai dengan
kondisi dikendalikan oleh suatu pengendali.
3. Sistem Pengisian Baterai
3.1. Alternator
Alternator
adalah
peralatan
elektromekanis yang mengkonversikan
energi mekanik dari putaran mesin menjadi
2
Gambar 3.3 Diagram Kelistrikan Sistem
Pengisian
3.2. Field Coil (Rotor Coil)
(a)
sebuah alternator berdasarkan diagram
kelistrikan yang ada di dalamnya dan
penampang stator coil dari sebuah
alternator secara visual.
Dari Gambar 3.3 dapat dituliskan model
matematika untuk Stator Coil sebagai
berikut (Nurhadi. A, 2011):
(b)
…(3.2)
Gambar 3.4 Penampang Rotor Coil
…(3.3)
Pada Gambar 3.4 (a) dan 3.4 (b)
memperlihatkan penampang rotor coil dari
sebuah alternator berdasarkan diagram
kelistrikannya dan penampang rotor coil
dari sebuah alternator secara visual.
Field coil dari sebuah alternator
ditempatkan pada rotor dengan 12 kutub.
Sedangkan frekuensi yang dihasilkan
sangat tinggi walaupun pada saat mesin
berputar dengan kecepatan paling rendah.
Pencapaian frekuensi yang sangat tinggi
dimaksudkan agar grafik yang terbentuk
mendekati garis lurus dengan nilai konstan
sehingga pada saat disearahkan, arus yang
terbentuk sudah menyerupai sumber arus
DC yang sebenarnya.
Dari Gambar 3.3 dapat dituliskan
model matematika untuk field coil sebagai
berikut (Nurhadi. A, 2011):
…(3.4)
dengan,
k g = Konstanta generator
(V/rpm A)
n f = Kecepatan putaran alternator (rpm)
4. Sistem Pengendalian
Secara umum suatu sistem dapat
digambarkan dalam diagram sebagai
berikut:
…(3.1)
Gambar 4.1 Diagram Blok Sistem Loop
Tertutup
dengan r adalah reference point atau
nilai yang diinginkan, d gangguan bagi
sistem, e sinyal error, u control input, y
keluaran sistem, C sistem pengendali, dan P
adalah plant. Salah satu tujuan dari
penggunaan sistem pengendali pada suatu
plant adalah untuk memperoleh suatu
sistem yang stabil.
3.3. Generator Coil (Stator Coil)
Generator coil atau biasa disebut
Stator Coil merupakan sebuah kumparan
yang berfungsi untuk membangkitkan
induksi mutual sehingga muncul ggl pada
ujung-ujung kumparan sebagai sumber arus
listrik pada sistem pengisian. Besarnya
tegangan yang muncul bergantung pada
besarnya flux magnet dan kecepatan potong
flux magnet dari field coil.
(a)
(b)
4.1. Sliding Mode Control (SMC)
Sliding Mode Control merupakan
metode pengendalian yang bekerja secara
robust, baik untuk sistem linier maupun
nonlinear, yang memiliki ketidakpastian
model ataupun parameter
Gambar 3.5 Penampang Stator Coil
Pandang suatu sistem dinamis dari (Zhu,
2003):
Pada Gambar 3.5 (a) dan 3.5 (b)
memperlihatkan penampang stator coil dari
3
Fungsi keanggotaan adalah suatu
kurva yang menunjukan pemetaan titik-titik
input data kedalam nilai keanggotaanya
(biasa disebut derajat keanggotaan) yang
memiliki nilai interval 0 sampai 1 dan
.
Fungsi
dilambangkan
dengan
keanggotaan yang digunakan dalam Tugas
Akhir ini adalah fungsi keanggotaan
segitiga dan trapesium.
Suatu pengendali fuzzy (fuzzy logic
controller) tersusun dari empat buaah
komponen yang bekerja bersamaan dan
dapat diuraikan sebagai:
1. Rule-base, berisi sekumpulan aturan
fuzzy dalam mengendalikan sistem.
2. Inference mechanism, mengevaluasi
aturan kontrol yang relevan dan
mengambil keputusan masukan yang
akan digunakan untuk plant.
3. Fuzzifier, mengubah masukan sehingga
dapat digunakan pada aturan di rulebase, dari nilai crisp menjadi nilai fuzzy.
4. Defuzzifier, mengubah kesimpulan yang
diperoleh dari inference mechanism
menjadi masukan plant, dari nilai fuzzy
menjadi nilai crisp.
……(4.1)
dengan u control input, merupakan vektor
dan
berupa fungsi
keadaan,
gangguan eksternal. Jika
terbatas,
merupakan x yang diinginkan, maka
tracking error-nya ialah
.
Permukaan
atau disebut juga
switching function (Tien, 2002) di dalam
memenuhi persamaan:
ruang keadaan
….(4.2)
dengan λ konstanta positif.
yang
= 0 disebut sliding
memenuhi
surface yang berupa suatu garis lurus
dengan gradien -λ.
Jika u memenuhi pertidaksamaan:
atau
... (4.3)
dengan η konstanta positif, dikatakan
sistem berada pada kondisi sliding (Tien,
2002).
Gambar 4.2 Kondisi Sliding
Perilaku sistem saat pertama kali berada
pada kondisi ini disebut sliding mode.
Gambar 4.3 Struktur Dasar Dengendali
Fuzzy
4.2. Fuzzy Logic Control (FLC)
Fuzzy
Logic
Control
(FLC)
merupakan penerapan teori himpunan fuzzy
pada bidang pengendalian sistem. Teori
himpunan fuzzy pertama kali diperkenalkan
oleh Prof. Lotfi A. Zadeh tahun 1965 dari
Universitas California Berkeley. Pengendali
fuzzy (fuzzy controller) umumnya bekerja
secara heuristic (trial and error) dan
berdasarkan pengalaman manusia. Dalam
teori himpunan fuzzy, himpunan klasik
disebut
himpunan
crisp
untuk
membedakanya dari himpunan fuzzy.
Himpunan fuzzy A ditentukan oleh
himpunan tupel:
A = { (u,
(u) / u U) }
…(4.4)
4.3. Fuzzy Sliding Mode Control
(FSMC)
Untuk memperbaiki performansi
sistem SMC, dilakukan modifikasi pada
SMC
dengan
menggunakan
FLC.
Modifikasi ini umumnya disebut sebagai
fuzzy sliding mode control (FSMC) atau
sliding mode fuzzy logic control (SMFLC).
Suatu pengendali FSMC memiliki
skema dasar seperti berikut:
4
dengan aturan fuzzy untuk FSMC seperti
persamaan (4.5) dapat dinyatakan oleh
Tabel berikut:
Tabel 4.1 Aturan Umum Umtuk
Pengendali FSMC (Palm,1997)
Gambar 4.4 Skema Dasar Pengendali
FSMC Pada Suatu Sistem
Langkah
dalam
merancang
pengendali
FSMC
berbeda
dengan
merancang pengendali SMC, terutama
dalam hal menentukan besarnya control
input u. Karena pada FSMC, besarnya u
diperoleh dari aturan fuzzy dengan bentuk
: Jika
5.
Perancangan Sistem Pengendali
FSMC
Arus yang mengalir pada rangkaian
sistem pengisian memenuhi persamaan
berikut:
dan
maka
….(4.5)
dimana s adalah jarak antara vektor
keadaan dan permukaan sliding, dan d
adalah jarak antara vektor keadaan dan
vektor normal ke permukaan sliding dimana
vektor normal melalui titik asal dari ruang
keadaan.
dan
masingmasing adalah nilai fuzzy dari variabel
keadaan fuzzy s dan d pada daerah fuzzy
adalah
ke-i dari ruang keadaan fuzzy.
vektor
masukan
fuzzy
yang
berkorespondensi pada daerah fuzzy ke-i
dari ruang keadaan fuzzy. TS, TD dan TU
adalah himpunan dari s, d dan u yang
mencakup range dari nilai fuzzy s, d dan u.
… (5.1)
Subtitusi Persamaan 3.2 ke Persamaan 5.1
… (5.2)
Dari subbab sebelumnya telah
dijelaskan bahwa FSMC merupakan
kombinasi dari SMC dan FLC. Sehingga
untuk merancang pengendali FSMC pun
diperlukan suatu fungsi switching S sebagai
berikut:
…(5.3)
Karena pada sistem berorde satu agar dapat
diterapkan pada pengendali FSMC maka
orde dari sistem harus dinaikkan satu
tingkat oleh karena itu Switching
functionnya dapat dituliskan sebagai
berikut:
…(5.4)
Permukaan slidingnya adalah:
Gambar 4.5 Interpretasi Grafis dari
dan d (Palm,1997)
Dari gambar tersebut s dan d dapat
dinyatakan dengan persamaan:
…(5.5)
Penentuan nilai control input u pada FSMC
menggunakan dua variabel masukan pada
fuzzy, yaitu
dan d. Oleh karena itu,
ditentukan fungsi keanggotaan dari
dan
d dengan aturan fuzzynya. Pada penentuan
fungsi keanggotaan, perlu diketahui batasan
nilai
dan d. Hal ini dapat dilihat dari
...(4.6)
…(4.7)
5
nilai-nilai arus yang mengalir pada plant
sebelum diberikan pengendali yaitu:
Dari data tersebut akan dicari nilai dari
dan dengan menggunakan persamaan
(4.6) dan (4.7) yang nantinya nilai tersebut
dijadikan batasan untuk input fuzzy dengan
mengcu pada interpretasi Grafis dari
dan
dengan nilai
.
Dari gambar akan ditentukan range dan
, sehingga intervalnya :
Gambar 5.1 Diagram Blok Sistem
Pengendali Tegangan dengan FSMC
5. Analisis dan Pembahasan
Pada bab ini dilakukan tiga macam
simulasi, yaitu dengan tanpa gangguan, dan
lainnya menggunakan dua gangguan yang
berbeda, yaitu gangguan putaran dan
gangguan beban.
Rancangan fungsi keanggotaan masukan
dan adalah:
5.1. Simulasi Sistem Pengendali Dengan
Tanpa Gangguan
Pada simulasi ini akan diberikan
nilai–nilai parameter yang digunakan sesuai
= 8,
= 3,
spesifikasi yaitu = 0.01,
= 0.8,
= 0.8, = 2700. Dari hasil
rancangan tersebut diperoleh respon
berikut:
Sedangkan keluaran kontrol u adalah:
Gambar 5.2 Tegangan Terminal pada
Plant, SMC, dan FSMC
Gambar 5.1 menunjukan bahwa
pengendali FSMC lebih cepat mencapai
keadaan stabil apabila di bandingkan
dengan pengendali SMC. Pada Pengendali
SMC mengalami keadaan stabil pada 0.4
detik, sedangkan pada FSMC stabil pada
0.015 detik. Untuk tegangan yang mengalir
pada pengendali SMC dan FSMC juga
setabil yaitu berada pada nilai 14.3 dan 14.2
Volt yang masih dalam rentang yang di
ijinkan yaitu 13.8 Volt - 14.8 Volt.
Sedangkan tanpa pengedali stabil lalam 0.8
detik tetapi nilainya terlalu tinggi yaitu
Untuk aturan fuzzy yang digunakan pada
pengendali FSMC adalah seperti tabel 6.
Hasil perancangan pengendali FSMC
pada simulink dapat dilihat pada gambar
berikut:
6
44.14 Volt yang sudah tidak sesuai
spesifikasi.
5.2. Simulasi
Sistem Pengendali
Terhadap Gangguan Perubahan
Putaran.
Pada bab ini akan dilakukan
pengujian performansi pengendali pada saat
diberi gangguan. Jenis gangguan yang
diberikan disesuaikan dengan kondisi yang
dapat terjadi pada sistem saat bekerja.
Gangguan-gangguan
tersebut
berupa
gangguan perubahan putaran yang terjadi
secara tiba-tiba maupun perlahan-lahan.
Selain itu gangguan juga dapat terjadi
akibat perubahan beban. Pengujian sistem
pengendali tegangan terhadap gangguan
perubahan putaran dilakukan dengan
mengubah
parameter
n
menjadi
n+gangguan dengan gangguan tersebut
terdiri atas bermacam-macam jenis.
Gangguan-gangguan tersebut berupa fungsi
yang dapat mewakili jenis perubahan
putaran yang dapat terjadi pada saat mobil
dijalankan.
stabil dicapai dalam waktu 0.4 detik dan
terdapat chattering tetapi sangat kecil dan
nilai tegangan yang mengalir pada nilai
14.3 Volt. Sedangkan untuk pengendali
FSMC hasil simulasi menunjukkan bahwa
tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.015
detik. Untuk nilai tegangan yang mengalir
dengan nilai 14.02 Volt. Pada pengendali
FSMC tidak terjadi chattering sehinga dapat
di katakan pengendali FSMC lebih kuat
dalam menghadapi gangguan sinyal square.
b. Gangguan Berupa Sinyal Fungsi Sinus
Gangguan perubahan putaran secara
perlahan-lahan dapat diimplementasikan ke
dalam bentuk gangguan berupa sinyal
fungsi sinus.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengendali tegangan
dengan pada Plant, SMC dan FSMC
terhadap gangguan sinyal fungsi sinus
dengan amplitudo 600.
a. Gangguan Berupa Sinyal Square
Gangguan yang berupa sinyal square
merupakan gangguan yang dapat mewakili
terjadinya perubahan putaran secara tibatiba.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengendali tegangan pada
Plant, SMC dan FSMC terhadap gangguan
sinyal square dengan amplitudo 500.
Gambar 5.4 Tegangan Terminal pada
Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan
Fungsi Sinus
Hasil
simulasi
memperlihatkan
bahwa tanpa pengendali tegangan yang
muncul pada saat terjadi gangguan
perubahan putaran dengan jenis sinyal
fungsi sinus besar tidak stabil dengan
kondisi naik turun pada interval tegangan
34-54 Volt, nilai interval tegangan ini jauh
diatas spesifikasi. Untuk SMC Hasil
simulasi menunjukkan bahwa tegangan
stabil dicapai dalam waktu 0.45 detik pada
nilai 13.81 Volt dan terdapat chattering
yang sangat kecil. Sedangkan untuk
pengendali
FSMC
hasil
simulasi
menunjukkan bahwa tegangan stabil
dicapai dalam waktu 0.015 detik. Untuk
nilai tegangan yang mengalir dengan nilai
14.02 Volt. Pada pengendali FSMC tidak
terjadi chattering sehinga dapat di katakan
Gambar 5.3 Tegangan Terminal pada
Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan
Sinyal Square
Hasil simulasi menunjukkan bahwa
tanpa pengendali terjadi osilasi yang cukup
besar antara 36.2-52.2 Volt yang jauh diatas
spesifikasi. Dengan pengendali SMC Hasil
simulasi menunjukkan bahwa tegangan
7
pengendali FSMC lebih kuat dalam
menghadapi gangguan sinyal fungsi sinus.
5.2.
Simulasi
Sistem Pengendali
Terhadap Gangguan Perubahan
Beban
Perubahan beban kelistrikan pada
suatu mobil dapat terjadi sewaktu-waktu.
Pada saat beban kelistrikan naik maka arus
yang mengalir pada sistem juga naik. Untuk
sistem tanpa pengendali, pada kondisi ini
mengakibatkan
terjadinya
penurunan
tegangan dan berlaku juga sebaliknya
ketika beban turun menyebabkan naiknya
tegangan. Oleh karena itu sistem
pengendali harus mampu menstabilkan
tegangan pada saat terjadi perubahan beban.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengisian tanpa pengendali
dan terhadap gangguan perubahan beban.
c. Gangguan Berupa Sinyal Pulse
Hampir sama dengan gangguan
sinyal square gangguan sinyal pulse
merupakan gangguan yang dapat mewakili
terjadinya perubahan putaran secara tibatiba. Stabil sejenak, kemudian turun
kembali.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengendali tegangan
dengan pada Plant, SMC dan FSMC
terhadap gangguan sinyal pulse dengan
amplitudo 700.
Gambar 5.5 Tegangan Terminal pada
Plan, SMC dan FSMC Terhadap Gangguan
Sinyal Pulse
Gambar 5.6 Tegangan Terminal Sistem
Pengisian Baterai Tanpa Pengendali
Terhadap Gangguan Perubahan Beban
Gambar 5.5 memperlihatkan bahwa
pada saat sistem pengisian baterai tanpa
pengendali diberikan suatu gangguan yang
berupa gangguan perubahan beban maka
tegangan yang muncul mencapai stabil
dalam waktu 0.6 detik. Tetapi nilai
tegangan yang dicapai terlalu tinggi dan
besarnya berbeda-beda terpengaruh oleh
nilai beban yang berbeda. Pada saat Rb = 3
Hasil
simulasi
memperlihatkan
bahwa ketika sistem pengisian baterai
bekerja tanpa menggunakan pengendali
maka tegangan yang muncul tidak stabil
dengan kondisi naik turun pada interval
tegangan 46 - 56 Volt, nilai interval
tegangan ini jauh diatas spesifikasi. Dengan
pengendali
SMC
hasil
simulasi
menunjukkan bahwa tegangan stabil
dicapai dalam waktu 0.45 detik pada nilai
14.64 Volt dan terdapat chattering yang
tidak terlalu besar pada kisaran 14.3 Volt 14.65 Volt yang masih dalam rentang yang
diijinkan. Sedangkan untuk pengendali
FSMC hasil simulasi menunjukkan bahwa
tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.015
detik. Untuk nilai tegangan yang mengalir
dengan nilai 14.03 Volt yang masih dalam
spesifikasi yang diijinkankan yaitu 13,8 V 14,8 V. Pada pengendali FSMC tidak
terjadi chattering sehinga dapat di katakan
pengendali FSMC lebih kuat dalam
menghadapi gangguan sinyal pulse.
Ohm, Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm,
Tegangan pengisiannya pun juga berbedabeda berdasarkan beban yaitu berturut-turut
VT = 44,18 Volt, VT = 32.4 Volt, dan VT =
54 Volt.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengisian baterai dengan
pengendali SMC terhadap gangguan
perubahan beban.
8
Volt, VT = 13.95 Volt, dan VT = 13.97 Volt.
Dari hasil simulasi menunjukkan tegangan
pengisian masih stabil dalam range yang di
ijinkan dan stabil dalam waktu 0.015 detik.
Sehingga dapat dikatakan pengendali
FSMC mampu menyetabilkan tegangan
terhadap gangguan perubahan beban.
6. Kesimpulan dan Saran
6.1. Kesimpulan
Berdasarkan
analisis
dan
pembahasan yang telah dilakukan pada bab
sebelumnya yaitu mengenai performansi
dari
sistem
pengendalian
tegangan
pengisian dengan metode FSMC diperoleh
beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Rancangan sistem pengendali FSMC
pada sistem pengisian baterai terdiri dari
fungsi keanggotaan fuzzy, aturan fuzzy,
dan susunan diagram blok dari
pengendali sistem pengisian baterai.
2. Rancangan pengendali FSMC dimulai
dengan pembentukan fungsi switching S,
yaitu:
Gambar 5.7 Tegangan Terminal Sistem
Pengisian Baterai Dengan Pengendali SMC
Terhadap Gangguan Perubahan Beban
Gambar 5.5 memperlihatkan tegangan
hasil simulasi dengan nilai beban yang
berbeda-beda. Pada saat nilai Rb = 3 Ohm,
Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm. Walaupun
dalam keadaan arus berbeda-beda karena
terpengaruh beban, tegangan pengisiannya
tetap stabil pada nilai 14,3 Volt dan dicapai
dalam waktu kurang dari 0.6 detik.
Sehingga
dapat
dikatakan
sistem
pengendali
dengan
SMC
mampu
menstabilkan tegangan pada nilai sesuai
spesifikasi dalam kondisi perubahan beban.
Berikut ini adalah gambar hasil
simulasi sistem pengisian baterai dengan
pengendali FSMC terhadap gangguan
perubahan beban.
dengan:
Permukaan slidingnya adalah:
Setelah merancang bagian SMC dari
FSMC, selanjutnya adalah merancang
bagian FLC, yaitu merancang fungsi
keanggotaan dari dan d.
Gambar 5.8 Tegangan Terminal Sistem
Pengisian Baterai dengan Pengendali
FSMC Terhadap Gangguan Perubahan
Beban
Gambar
5.6
memperlihatkan
tegangan hasil simulasi sistem pengisian
dengan pengendali FSMC dengan nilai
beban yang berbeda-beda. Pada saat nilai
Rb = 3 Ohm, Rb = 2 Ohm, dan Rb = 4 Ohm,
Tegangan pengisian yang muncul pada
sistem berturut-turut adalah VT = 14.02
Setelah itu, rancangan pengendali SMC
dikombinasikan dengan pengendali FLC
dengan aturan fuzzy-nya.
3. Pengendali dengan FSMC mampu
menstabilkan tegangan pengisian baterai
pada posisi 14,03 Volt baik tanpa
gangguan maupun dengan gangguan
perubahan putaran dan perubahan
beban. Angka ini sudah sesuai dengan
spesifikasi yang diberikan yaitu 13.8
Volt – 14.8 Volt.
9
4. Stabilnya
nilai
tegangan
sistem
pengisian tanpa pengendali dicapai
dalam waktu 0.8 detik, untuk sistem
pengisian dengan pengendali SMC
tegangan stabil dicapai dalam waktu 0.4
detik, Sedangkan dengan pengendali
FSMC stabil dalam 0.015 detik. Jadi
dapat dikatakan sistem pengendali
dengan FSMC mampu menstabilkan
tegangan lebih cepat dibandingkan
sistem pengisian tanpa pengendali dan
dengan pengendali SMC.
Namun terdapat kekurangan yang dimiliki
pengendali FSMC yaitu membutuhkan
penalaan gain agar logika fuzzy dapat
bekerja dengan baik.
Palm, R., Driankov, D., dan Hellendoorn,
H. 1997. Model Based Fuzzy
Control: Fuzzy Gain Schedulers
and
Sliding
Mode
Fuzzy
Controllers.
Berlin:
SpringerVerlag.
PT. Toyota. 2003. New Step 1 Training
Manual. PT. Toyota-Astra Motor
Train Center, Jakarta.
Pakpahan, S. 1987. Kontrol Otomatik:
Teori dan Penerapan. Penerbit
Erlangga, Jakarta.
Rizan, R . I. 2008.
Analisis dan
Perancangan Sistem Pengendali
Pada
Inverted
Pendulum
Menggunakan
Metode
Fuzzy
Sliding Mode Control. Tugas Akhir,
Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.
6.2. Saran
Adapun saran dari Tugas Akhir ini
adalah:
1. Penggunaan model fuzzy Mamdani pada
sistem pengendali FSMC dalam Tugas
Akhir ini hendaknya dikaji lebih lanjut
untuk mendapatkan performansi yang
lebih baik, misalnya mengganti model
fuzzy tersebut dengan model fuzzy
Takagi Sugeno.
2. Karena
hasil
pengujian
sistem
pengendali FSMC diperoleh hasil yang
baik, maka sistem pengendali FSMC
dapat di uji lebih lanjut pada sistem
yang lain misalnya pada robot beroda
dua dengan pendulum terbalik.
Tien, N.T. 2002. Sliding Control. Applied
Nonlinear
Control.
<URL:https://www2.hcmut.edu.vn/~
nttien/Lectures/Applied%20nonlinear
%20control/C.7%20Sliding%20Cont
rol.pdf>.(di akses pada tanggal 15
Mei 2011)
Zhang, H. dan Liu, D. 2006. Fuzzy
Modeling and Fuzzy
Control.
Boston: Birkhäuser.
Zhu, F.Q.Q.M., Winfield, A., dan
Melhuish, C. 2003. “Fuzzy Sliding
Mode
Control
for
Discrete
Nonlinear Sistems”. Transactions of
China Automation Society, Vol. 22,
No. 2 (Sum No. 86).
7. Daftar Pustaka
Leksono, E. dan Hadi, S. 2000.
“Perancangan Sistem Sliding Mode
Control dengan Penala Logika
Fuzzy untuk Manipulator Robot”.
Proceeding Seminar of Intelligent
Technology and Its Applications.
SITIA’2000.
Nurhadi, A. 2011. Perancangan Model
Pengendalian Tegangan Alternator
Pada Sistem Pengisian Baterai
Menggunakan Metode Sliding
Mode Control (SMC). Tugas Akhir,
Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.
O’Dell, B. 1997. “Fuzzy Sliding Mode
Control: A Critical Review”
Oklahoma State University.
Ogata, Katsuhito, 1984, Modern Control
Engineering, Prentice Hall, USA.
10