unjuk kerja pengontrolan weighted fair queueing melalui

MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 2, Desember 2009
Syamsu Yusuf, Simulasi Komputer Untuk Rangkaian Listrik Pengendali Kecepatan Motor DC
Terkendali Jangkar Menggunakan Tachometer Opik
SIMULASI KOMPUTER UNTUK RANGKAIAN LISTRIK PENGENDALI
KECEPATAN MOTOR DC TERKENDALI JANGKAR MENGGUNAKAN
TACHOMETER OPTIK
Syamsu Yusuf
Jurusan Pendidikan Teknik Elektronika Fakultas Teknik Universitas Negeri Makassar
Abstrak
Salah satu aplikasi dari simulasi adalah dalam bidang teknik adalah pengaturan rangkaian
motor DC yang menggunakan tachooptik yang disimulasikan melalui program MATLAB sebagai alat
bantu perencanaan. Aplikasi MATLAB yang digunakan adalah simulink.. Simulink adalah proses
dimana pengetahuan tentang kelakuan dari sistem yang melekat secara fisik dapat diamati untuk
mewakili sistem. Untuk mendapat kelakuan sistem maka akan diberi perlakuan dengan tujuan untuk
mendapatkan kestabilan sistemOleh karena hingga saat ini rangkaian pengganti tachometer optik
belum didapatkan secara pasti, maka dalam simulasi ini digunakan Phase-Locked-Loop (PLL) sebagai
penggantinya. Fungsi PLL sebagai sistem umpan balik frekuensi yang terdiri dari komparator, suatu
low-pass filter, dan sebuah osilator yang dikontrol tegangan(VCO). Komparator phase akan
membandingkan frekuensi sinyal input fi kepada frekuensi fm dan akan membangkitkan tegangan error
ve. Tegangan error ini difilter kemudian diperkuat dan diumpankan ke VCO yang akan memaksa VCO
mengubah frekuensi dengan menambah atau menurangi frekuensi yang tergantung pada perbedaan
frekuensinya. Setelah dilakukan pengamatan berulangkali, ternyata, bahwa hasil pengamatan
memberikan hasil tetap pada tegangan jangkar, arus jangkar, dan kecepatan motor adalah pada
masukan acuan ≥ 20 walaupun Kp dan K1 diubah-ubah secara bertahap.
.
Kata kunci: Simulasi, Simulink, Motor DC, Tachometer optik
Pada dasarnya simulasi adalah proses dimana
pengetahuan tentang kelakuan dari sistem yang
telah melekat secara fisik didapatkan dengan
penga matan pada kelakuan dari model yang
mewakili sistem(Naim,1988). Lebih lanjut
dikatakan
bahwa
simulasi
semata-mata
dipandang sebagai pengetahuan dan seni dari
percobaan terhadap model. Sebagai contoh,
simulasi dapat menge cek dan mengoptimasi
desain sistem sebelum dilakukan konstruksi,
yang hal ini dapat membantu mencegah kesala
han-kesalahan desain sekaligus menja min
keamanan.
Penggunaan model-model komputer dan
simulasi telah berkembang pada tiga dekade
terakhir ini. Hampir semua simulasi telah
dipergunakan diberbagai bidang seperti:
1. Teknik/Engineering : seperti desain kapal
udara, radar, komu nikasi, power/energi,
proses kimia, proses manufaktur, kontrol,
computer aided enginee ring (CAE),
computer aided design (CAD), dan lain-lain.
2. Science oriented: sistem pengmatan mata
manusia, pertumbuhan sel otak, sistem
syaraf, obat-obat anti kanker, kontrol
penyakit dan lain-lain.
3. Humanities/social
science:
ekonomi,
makanan dan tumbu han, sumber-sumber
daya alam, politik dan lain-lain.
Dalam bidang teknik misalnya maka salah
satu penggunaan yang banyak dipakai adalah
dengan pengaturan rangkaian motor DC yang
menggunakan tachooptik yang disimulasikan
melalui program MATLAB sebagai alat bantu
perencanaan.
PEMODELAN MOTOR DC
Mesin-mesin DC sangat dikenal karena
pemakaiannya yang dapat beraneka ragam.
Dengan melakukan penggabungan lilitan medan
yang dihubungkan secara shunt, seri maupun
terpisah dapat dirancang suatu mesin yang dapat
menampilkan karakteristik volt-ampere yang
atau kecepatan yang bermacam-macam bagi
penggunaan dinamik maupun keadaan steadystate.
MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 2, Desember 2009
Selengkapnya
persamaan
5
simulinknya adalah sebagai berikut,
program
Gambar 1. Pemodelan simulink rangkaian
motor DC
Dimana 1/S adalah integrator
Dengan cara yang sama didapatkan untuk motor
DC gambar blok diagramnya adalah sebagai
berikut,
Dari rangkaian listrik dan angkaian
mekaniknya diperoleh model persamaan sebagai
berikut :
¶q 2 (t )
T(t)= J
+ Bw (t ) . . . . . . . . . . . . . (1)
¶t 2
Yang identik dengan formula garis lurus sebagai
berikut :
F(t) = M
¶2x
¶x
+ B + kx . . . . . . . . .. . (2)
2
¶t
¶t
meter yang dimaksud kan oleh Del Toro adalah
tachometer yang dibangkitkan oleh motor
induksi dua phasa yang keduanya ditempatkan
berselisih phasa 900. Servo motor ini banyak
dipergunakan
untuk
kontrol
karena
kemampuannya menguji karakte ristik dinamik
dan sering meningkatkan akurasi.
Di sisi lain dengan berkembangnya
penemuan terhadap motor DC, maka tachometer
sekarang ini banyak mempergunakan motor DC
dan mempergunakan sistem elektronik sebagai
pemicunya, seperti yang dikemukakan oleh
Ogata(1996). Istilah yang sering dipergunakan
adalah Tachometer Optik.
Oleh karena hingga saat ini rangkaian
pengganti tachometer optik belum didapatkan
secara pasti, maka dalam simulasi ini digunakan
Phase-Locked-Loop
(PLL)
sebagai
penggantinya. Alasannya adalah cara kerja yang
hampir sama dengan tachometer optik.
Milton(1988) menguraikan fungsi PLL sebagai
sistem umpan balik frekuensi yang terdiri dari
komparator, suatu low-pass filter, dan sebuah
osilator yang dikontrol tegangan(VCO).
Komparator phase akan membandingkan
frekuensi sinyal input fi kepada frekuensi fm dan
akan membangkitkan tegangan error ve.
Tegangan error ini difilter kemudian diperkuat
dan diumpankan ke VCO yang akan memaksa
VCO mengubah frekuensi dengan menambah
atau menurangi frekuensi yang tergantung pada
perbedaan frekuensinya.
Secara matematis pada phase detektor akan
muncul :
[
]
Vref=sin 2p ( f ref + Df ) t + f
Vrun=sin [2pf run t ]
Yang pada saat terkunci maka :
Vlocked = Vrun - Vref
Dari persamaan 2 didapatkan output kecepatan
sebagai berikut :
x(t)=
1
M
æ
ò [ ò çè F (t ) - B
¶x(t )
)¶t ]¶t . (3)
¶t
PEMODELAN RANGKAIAN
TACHOMETER OPTIK
Tacho meter adalah suatu alat yang
dijalankan secara mekanis namun pe micunya
adalah secara listrik (Del Toro,1977). Tacho
Gambar 3. Rangkaian PLL
Syamsu Yusuf, Simulasi Komputer Untuk Rangkaian Listrik Pengendali Kecepatan Motor DC
Terkendali Jangkar Menggunakan Tachometer Opik
SIMULASI PENGATURAN
RANGKAIAN KECEPATAN MOTOR
DC DENGAN TACHOOPTIK
Sebagaimana yang diterangkan pada
bagian pendahuluan bahwa simulink adalah
proses dimana pengetahuan tentang kelakuan
dari sistem yang melekat secara fisik dapat
diamati untuk mewakili sistem. Untuk mendapat
kelakuan sistem maka akan diberi perlakuan
dengan tujuan untuk mendapatkan kestabilan
sistem.
Perlakuannya adalah sebagai berikut :
· Memasang acuan perintah pada beberapa
nilai yang ditentukan
· Mengubah-ubah nilai Kp (sebagai penguat
sistem) untuk mendapatkan beberapa nilai
tegangan jangkar, arus jangkar, dan
kecepatan motor sebagai standar pengamatan
· Mengubah-ubah nilai K1 sebagai penguat
tachooptik untuk mendapatkan nilai tegangan
jangkar, arus jangkar dan kecepatan motor
yang tetap walaupun nilai K1 tetap diubahubah secara bertahap.
· Mengubah-ubah bentuk-bentuk gangguan
secara bertahap pada beberapa nilai dimana
tegangan jangkar, arus jangkar, dan
kecepatan motor tidak berubah(tetap).
Disamping itu, untuk mengaktifkan beberapa
fungsi simulink yaitu rectifier, perata, v2f pada
suatu batas nilai maka, dibuatkan pemrograman
tertentu.
Gambar 4. Rangkaian pengendali dengan tachometer optik
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah dilakukan pengamatan berulangkali,
ternyata, bahwa yang memberikan hasil tetap
pada tegangan jangkar, arus jangkar, dan
kecepatan motor adalah pada masukan acuan ≥
20 walaupun Kp dan K1 diubah-ubah secara
bertahap. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada
tabel.
• Untuk nilai masukan acuan yang diubahubah sementara Kp dan K1 dalam keadaan
tetap masing-masing 1 didapatkan bahwa
untuk nilai masukan dibawah 20 tegangan
jangkar, arus jangkar dan kecepatan motor
berubah-ubah yang berarti kestabilan tidak
dapat dipertahankan.
MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 2, Desember 2009
· Namun untuk nilai masukan acuan diatas 20
maka tegangan jangkar, arus jangkar, dan
kecepatan motor didapati tidak berubah
walaupun nilai acuan ditingkatkan terus.
· Pada nilai acuan masukan sama dengan
didapati arus awal yang sangat besar yang
besarnya hampir 17 kali nilai normal yang
tentu saja akan dapat merusak motor.
· Di atas nilai masukan acuan 20 maka arus
awal yang didapatkan untuk polaritas positip
12 kali normal sedangkan pada polaritas
negatip hanya 2 kali besarnya
· Pada nilai Kp dan masukan acuan yang diset
pada nilai negatip maka tegangan jangkar,
arus jangkar, dan kecepatan motor
berpolaritas negatip yang sama nilainya jika
polaritasnya dibalik
· Pada nilai masukan acuan diatas 20 maka
didapatkan tegangan jangkar, arus jangkar,
dan kecepatan motor stabil.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil simulasi, dapat
disimpulkan:
· Pada nilai masukan acuan dibawah 20 maka
servo tidak stabil
· Nilai masukan acuan yang ne gatip akan
membalik putaran motor
· Nilai penguat plant (Kp) yang negatip juga
akan membalik putaran motor
· Pada nilai penguat tachooptik yang negatip
tidak akan memba lik putaran motor
· Pada nilai penguat tachooptik di atas 1 pada
kondisi masukan acuan =20 dan Kp=1 maka
sistem tidak stabil.
DAFTAR PUSTAKA
Del Toro, Vincent. 1975. Electromechanical
Devices for Energy Convertion and Control
System. New Delhi : Prentice Hall
Dorf, Richard C.1980. Sistem Pengaturan.
Jakarta : Erlangga.
H.Seidman Arthur&Kaufman Milton.1988.
Handbook of Electronics Calculation.New
York: Mc.Graw Hill
Ogata, Katsuhiko, 1997. Teknik Kontrol
Automatik Jilid 1 dan 2.Jakarta:Erlangga.
Tabel Hasil pengamatan simulasi
Syamsu Yusuf, Simulasi Komputer Untuk Rangkaian Listrik Pengendali Kecepatan Motor DC
Terkendali Jangkar Menggunakan Tachometer Opik