Perpustakaan Digital ITB

Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan kendali PI secara digital pada modul kendali kecepatan maupun posisi motor DC Servo System MS-150. Model fungsi alih dari motor DC berdasarkan hubungan tegangan input dan kecepatan output diidentifikasi dengan model orde 1. Kemudian, berdasarkan model tersebut dirancang pengendali PI yang bertujuan untuk menghasilkan respon kecepatan sesuai referensi yang ditetapkan. Adapun spesifikasi respon yang diinginkan yaitu maksimum overshoot 20% dan settling time kurang dari 2 detik. Konstanta pengendali PI diperoleh berdasarkan model closed-loop sistem motor DC disertai sensor tacho dengan pengendali PI, yang didekati dengan persamaan umum orde 2 pada persamaan karakteristiknya. Konstanta pengendali ini selanjutnya diimplementasikan ke dalam bentuk diskrit menggunakan metode integral error persegi. Untuk melihat ketercapaian spesifikasi yang ditetapkan, dilakukan simulasi MATLAB maupun eksperimen perangkat keras. Hasil simulasi dan eksperimen menunjukkan ketercapaian spesifikasi perancangan untuk kendali kecepatan maupun posisi secara analog dimana perancangan sistem diawali dengan menentukan nilai ? (zeta) yang merepresentasikan damping ratio (rasio redaman) pada sistem kendali orde dua dan Wn yang merepresentasikan rekuensi alami dari sistem, biasanya dalam satuan rad/s (radian per detik) dengan nilai %OS (persentase overshoot) yang merepresentasikan seberapa jauh output melewati nilai target (setpoint) saat pertama kali naik dan Ts (settling time) yang merepresentasikan waktu yang dibutuhkan sistem untuk masuk dan tetap berada di sekitar setpoint yang sudah ditentukan, didapatkan nilai ? sebesar 0.456 dan Wn sebesar 4.38 dan untuk kendali kecepatan secara digital dimana overshoot yang dihasilkan tidak lebih dari 20% dan settling time kurang dari 2 detik. Ditambahakan saturasi pada sinyal kendali untuk merepresentasikan batas fisik aktuator dalam sistem nyata. Selain itu, saturasi juga berfungsi untuk melindungi komponen dari kerusakan akibat sinyal kendali yang berlebihan. Dengan adanya saturasi, model sistem menjadi lebih realistis dan sesuai dengan kondisi implementasi. Namun, keterbatasan ini menyebabkan sinyal kendali tidak selalu mampu mengikuti perintah pengendali secara ideal, yang kemudian berdampak pada penurunan performa sistem sehingga terdapat penurunan respon ketika ditambahkan saturasi pada sinyal kendali dimana overshoot yang dihasilkan menjadi lebih besar dan juga settling time melebihi 2 detik. Namun demikian, penurunan performa sistem masih dapat diterima karena adanya keterbatasan duty cycle sebagai sinyal kendali pada implementasi perangkat keras. Batasan ini menyebabkan sinyal kendali tidak dapat melebihi nilai maksimum tertentu, sehingga respon sistem tidak dapat sepenuhnya mengikuti perintah pengendali secara ideal.