LAPORAN PROJECT PID IMPLEMENTATION ON OCTAVE PDF

Preview

Summary

LAPORAN PROJECT PID IMPLEMENTATION ON OCTAVE LUSIANA DIYAN NINGRUM 2210181051 3 D4 TEKNIK KOMPUTER B PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KOMPUTER DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA SURABAYA BAB I DASAR TEORI 1.1 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah chip yang...

Description

LAPORAN PROJECT PID IMPLEMENTATION ON OCTAVE

LUSIANA DIYAN NINGRUM 2210181051 3 D4 TEKNIK KOMPUTER B

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KOMPUTER DEPARTEMEN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA SURABAYA

BAB I DASAR TEORI 1.1 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program did umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program did MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler MCS51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. 1.2 Arduino Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan pustaka-pustaka (libraries) Arduino.

Gambar 1.1 Arduino UNO

Arduino memiliki beberapa kelebihan, diantaranya tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloadder yang akan menangani upload program dari komputer. Sudah memiliki sarana komunikasi USB, Sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Memiliki modul siap pakai ( Shield ) yang bisa ditancapkan pada board arduino. Contohnya shield GPS, Ethernet,dll. Soket USB adalah soket kabel USB yang disambungkan kekomputer atau laptop. Yang berfungsi untuk mengirimkan program ke arduino dan juga sebagai port komunikasi serial. Input/output digital atau digital pin adalah pin pin untuk menghubungkan arduino dengan komponen atau rangkaian digital. contohnya , jika ingin membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin input atau output digital dan ground. komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini. Input analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. contohnya , potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dll. Pin pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan arduino. Pada bagian catu daya ini pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada arduino tanpa melalui tegangan pada USB atau adaptor, sedangkan Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melalui tombol atau rangkaian eksternal. Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat arduino sedang tidak disambungkan kekomputer. Jika arduino sedang disambungkan kekomputer dengan USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, Jika tidak perlu memasang baterai/adaptor pada saat memprogram arduino. 1.3 GNU Octave GNU Octave adalah suatu perangkat lunak gratis (freeware) dan bahasa tingkat tinggi untuk komputasi numerik dan visualisasi data. Octave dirancang sebagai tiruan dari Matlab. Sumber informasi mengenai Octave dapat dilihat pada website www.octave.org. Pada awalnya Octave dikembangkan oleh John W. Eaton (Universitas Texas) dan sekarang pengembangan dan pemeliharaan Octave dilakukan oleh beberapa orang volunteer dari berbagai penjuru dunia. Kelebihan utama dari Octave yaitu gratis (freeware) dan tersedia untuk berbagai sistem operasi seperti Windows 98/2000/XP, Mac OS/X, Debian, Suse, Fedora, RedHat Linux. Pada kebanyakan sistem operasi program GNU Octave dapat dijalankan dengan memberikan perintah octave pada shell command. Setelah perintah tersebut kita berikan maka akan muncul suatu jendela GNU Octave. Pada jendela tersebut akan ditampilkan beberapa pesan singkat mengenai Octave dan kemudian di bawah pesan singkat tersebut ditampilkan sebuah prompt, yang menandakan bahwa Octave siap untuk menerima perintah yang akan kita berikan. Untuk keluar dari program Octave gunakan perintah quit atau exit. Octave juga dilengkapi dengan dokumentasi yang menjelaskan program Octave dengan cukup detail. Selain dari dokumentasi, untuk mendapat penjelasan mengenai suatu perintah atau sjuga dapat dilakukan dengan menggunakan perintah help katakunci, dimana kata-kunci adalah nama fungsi atau operator yang akan kita cari penjelasannya.

Gambar 1.2 Tampilan Jendela Octave pada Sistm Operasi Windows Salah satu kelebihan Octave yaitu kemampuannya dalam menangani berbagai macam operasi manipulasi terhadap data yang berupa suatu matrik. Pada dasarnya semua data numerik di dalam Octave dianggap sebagai suatu matrik. Vektor dan skalar merupakan bentuk khusus dari suatu matrik. Vektor adalah suatu matrik yang hanya mempunyai satu baris atau satu kolom saja, sementara itu skalar adalah suatu matrik yang hanya terdiri dari satu elemen saja. Pembuatan data matrik dan vektor secara manual dilakukan dengan menggunakan operator kurung siku ([ ... ]). Dimana elemen-elemen matrik atau vektor dimasukkan diantara kedua kurung siku tersebut. Untuk memisahkan elemen yang satu dengan elemen yang lainnya yang terletak pada satu baris dapat digunakan tanda koma (,) atau tanda spasi. Kemudian untuk memisahkan antara baris yang satu dengan yang lainnya, gunakan tanda titik koma (;) atau tanda ENT. Octave juga menyediakan sejumlah fungsi yang dapat digunakan untuk membuat matrik-matrik khusus. Di dalam Octave, secara umum operasi-operasi matematika terhadap obyek matrik dan vektor dapat dilakukan dengan sangat mudah tanpa harus menggunakan suatu perulangan. Octave dapat digunakan untuk melakukan visualisasi data, baik secara dua dimensi maupun tiga dimensi. Untuk membuat grafik dua dimensi kita dapat menggunakan perintah plot, kemudian untuk grafik tiga dimensi kita dapat menggunakan perintah surf, mesh, seperti yang diperlihatkan pada contohcontoh di bawah ini. Grafik yang dihasilkan oleh perintah-perintah grafis akan ditampilkan pada jendela tersendiri, yaitu jendela grafik. Penjelasan detail mengenai pembuatan grafik dapat dilihat pada sistem bantuan yang terdapat pada program Octave. octave:55> % Contoh penggunaan fungsi plot (lihat Gambar ) octave:55> x = linspace(-1,1,61)'; octave:56> y1 = x.^2; y2 = 1 - y1; y3 = 2*y1; octave:57> plot(x,[y1 y2 y3]) octave:58>title('Contoh penggunaan fungsi plot')

Gambar 1.3 Hasil Fungsi Plot 1.4 Kontroler PID Kontroler PID (dari singkatan bahasa Inggris: Proportional–Integral–Derivative controller) merupakan kontroler mekanisme umpan balik yang biasanya dipakai pada sistem kontrol industri. Sebuah kontroler PID secara kontinu menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur. Kontroler mencoba untuk meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu dengan penyetelan variabel kontrol, seperti posisi keran kontrol, damper, atau daya pada elemen pemanas, ke nilai baru yang ditentukan oleh jumlahan:

dengan Kp, Ki dan Kd semuanya positif, menandakan koefisien untuk term proporsional, integral, dan derivatif, secara berurutan (atau P, I, dan D). Pada model ini, • P bertanggung jawab untuk nilai kesalahan saat ini. Contohnya, jika nilai kesalahan besar dan positif, maka keluaran kontrol juga besar dan positif. • I bertanggung jawab untuk nilai kesalahan sebelumnya. Contoh, jika keluaran saat ini kurang besar, maka kesalahan akan terakumulasi terus menerus, dan kontroler akan merespon dengan keluaran lebih tinggi. • D bertanggung jawab untuk kemungkinan nilai kesalahan mendatang, berdasarkan pada rate perubahan tiap waktu. Karena kontroler PID hanya mengandalkan variabel proses terukur, bukan pengetahuan mengenai prosesnya, maka dapat secara luas digunakan. Dengan penyesuaian (tuning) ketiga parameter model, kontroler PID dapat memenuhi kebutuhan proses. Respon kontroler dapat dijelaskan dengan bagaimana responnya terhadap kesalahan, besarnya overshoot dari setpoint, dan derajat osilasi sistem. penggunaan algoritme PID tidak menjamin kontrol optimum sistem atau bahkan kestabilannya. Beberapa aplikasi mungkin hanya menggunakan satu atau dua term untuk memberikan kontrol sistem yang sesuai. Hal ini dapat dicapai dengan mengontrol parameter yang lain menjadi nol. Kontroler PID dapat menjadi kontroler PI, PD, P atau I tergantung aksi apa yang digunakan. Kontroler PI biasanya adalah kontroler paling umum. Untuk sistem waktu diskrit, sering digunakan PSD atau proportionalsummation-difference.

BAB II DESAIN SISTEM 2.1 Diagram Sistem

Gambar 2.1 Diagram Sistem PID Implementation Project

2.2 Desain Rangkaian Arduino

Gambar 2.2 Desain Rangkaian

Keterangan konfigurasi kabel : 1. Pin 5V pada Arduino dihubungkan ke kaki 1 Potensiometer 2. Pin A0 pada Arduino dihubungkan ke kaki 2 Potensiometer 3. Pin GND pad aArduino dihubungkan ke kaki 3 Potensiometer 4. Kaki 3 potensiometer di jumper ke resistor yang terhubung ke katoda LED 5. Pin 6 pada Arduino dihubungkan ke Anoda LED

Alat dan Bahan yang dibutuhkan : 1. Arduino UNO 2. Potensiometer 10K ohm 3. Resistor 330 ohm 4. LED 5. Projectboard 6. Kabel jumper

2.3 Program Octave pkg load arduino; #Load Arduino before any usage arduinosetup

#membuat Proyek Arduino sementara, #dengan file toolkit Arduino disalin ke sana dan Arduino IDE

akan terbuka. a=arduino;

#mendeklarasikan variabel komunikasi arduino dengan octave

led_pin = "d6"; #mendeklarasikan pin yang terhubung dengan LED vr_pin = "a0"; #mendeklarasikan pin yang terhubung dengan potensio initTime = 0; #delay #readTime = 200; x = 0; feedback = 0; Kp = 0.05; Ki = 0.05; Kd = 0.05; integral_error = 0; derivatif_error = 0; last_error = 0;

#PID Controller program while initTime...