1 Optimasi Kendali PID pada Robot Line Follower

# Optimasi Kendali PID pada Robot Line Follower Menggunakan Arduino dan Sensor Garis: Analisis Mekanika dan Kecepatan Motor DC ## Nama Kelompok * M Rakan Bagus / 1103213162 * Rizki Ramadhan / 1103213091 * M Jibran Hady / 1103210132 * Muhammad Irfan Al Rasyid /11 * M. Jamil Al Munawar /11 ## Daftar Isi [TOC] **[CLO 4]** Memiliki kemampuan untuk menganalisis sistem kendali loop tertutup pada kondisi transien dan steady state untuk melihat performansinya. **[CLO5]** Memiliki kemampuan merancang sistem kendali motor DC. ## Pendahuluan Robot line follower telah menjadi solusi yang menarik dalam berbagai aplikasi dan menunjukkan efisiensi otomatisasi yang tinggi. Tujuan proyek kami adalah mengoptimalkan kendali robot line follower menggunakan metode PID. Kami menggunakan komponen seperti frame mobil Arduino, sensor garis, L298N motor driver, dan Arduino uno. Laporan ini membahas desain sistem kendali PID, fitur mekanika motor DC, analisis respon transien, pengukuran mekanik gear, dan analisis kecepatan motor terhadap beban. Laporan ini juga menyajikan hasil dan rekomendasi dari eksperimen. Kami berharap laporan ini akan membantu pengembangan teknologi robotika dan menjadi inspirasi bagi proyek serupa di masa depan karena proyek ini tidak hanya menciptakan robot, tetapi juga menggali potensi optimalisasi melalui integrasi komponen dan kendali PID. ## Rancangan Sistem Kendali Loop Tertutup PID Bab ini membahas rancangan sistem kendali loop tertutup PID yang menjadi tulang punggung dalam pengembangan robot line follower ini. Kami mempersembahkan poin-poin esensial dengan menggunakan gaya bahasa jurnal yang akademis: 1. **Teori Pendukung dan Metode:** * **Kendali Loop Tertutup:** Penjelasan tentang konsep dasar kendali loop tertutup, di mana robot merespons terhadap informasi umpan balik untuk mengontrol pergerakannya. * **keunggulan PID:** Pemaparan mengenai keunggulan metode PID, yang menggabungkan proporsional, integral, dan derivative actions untuk merespons dengan cepat terhadap kesalahan, menghilangkan kesalahan tetap, dan menjaga stabilitas sistem. 2. **Gambar Close Loop System:** * **Diagram Block:** 3. **Sensor dan Aktuator:** * **Sensor Garis:** Sensor garis adalah komponen penting dari robot line follower. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi garis hitam pada jalur yang diikuti oleh robot. Sensor garis terdiri dari dua komponen utama, yaitu: a) LED (Light Emitting Diode) yang berfungsi untuk memancarkan cahaya b) Sensor photodiode yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Cara kerja sensor garis dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada robot line follower, LED memancarkan cahaya ke sekitar jalur yang diikuti oleh robot, menyebarkan cahaya ke segala arah termasuk arah jalur tersebut. Cahaya yang dipantulkan oleh jalur kemudian diterima oleh sensor photodiode. Sensor photodiode bertugas mengubah cahaya yang diterima menjadi sinyal listrik. Pentingnya dicatat bahwa semakin besar intensitas cahaya yang diterima oleh sensor, semakin kuat sinyal listrik yang dihasilkan. Sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor photodiode selanjutnya diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki peran krusial dalam menentukan posisi robot berdasarkan intensitas sinyal listrik yang diterima dari sensor photodiode. Dengan menggunakan informasi ini, mikrokontroler dapat membuat keputusan yang dibutuhkan untuk menjaga robot berada pada jalur yang ditentukan. * **Motor DC dan L298N Motor Driver:** Penentuan motor DC sebagai aktuator utama, dikendalikan oleh L298N Motor Driver. Kontroler PID mengirimkan sinyal kontrol ke L298N Motor Driver untuk mengatur kecepatan dan arah putaran motor. 4. **Hubungan-hubungan:** * **Integrasi Informasi:** Penjelasan mengenai bagaimana informasi dari sensor inframerah diintegrasikan ke dalam kontroler PID. Kontroler ini menggunakan informasi ini untuk menghasilkan sinyal kontrol yang sesuai dengan kebutuhan robot. * **Koneksi dengan Motor DC:** Rincian tentang bagaimana sinyal kontrol dari kontroler PID diteruskan ke L298N Motor Driver, yang bertanggung jawab mengarahkan motor DC sesuai dengan keputusan kendali yang diambil. Dengan pemahaman yang mendalam terhadap teori, gambaran sistem, pemilihan sensor dan aktuator, serta hubungan-hubungan antar komponen, rancangan sistem kendali loop tertutup PID ini menciptakan dasar yang solid untuk pengembangan robot line follower. ## Mekanik Motor DC Bab ini memperkenalkan aspek krusial dari proyek kami, yakni mekanik motor DC. Sebagai elemen penggerak utama dalam robot line follower, motor DC memainkan peran penting dalam mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanik yang presisi. Bab ini akan membahas teori fundamental terkait fungsi transfer motor DC, termasuk karakteristik respons torsi dan kecepatan yang menjadi landasan pengontrolan PID. Selain itu, kami akan menguraikan mekanisme daya yang diterapkan dalam proyek, termasuk analisis kebutuhan daya untuk menjaga performa optimal. Tak kalah penting, bab ini juga membahas desain mekanik yang kami pilih untuk mendukung integrasi motor DC, dengan penjelasan rinci tentang jenis mekanik seperti roda dan gearbox yang digunakan. Dengan membahas aspek-aspek ini, diharapkan bab ini dapat memberikan wawasan mendalam mengenai peran dan kontribusi mekanik motor DC dalam merancang robot line follower yang andal dan responsif. 1. **Teori Fungsi Transfer Motor DC:** * **Mekanisme Konversi Energi:** Motor DC berperan sebagai mesin konversi energi dalam proyek ini. Secara kelistrikan, motor mengonversi energi listrik menjadi energi mekanik yang digunakan untuk menggerakkan perangkat robot line follower. * **Fungsi Transfer:** Fungsi transfer motor DC mencakup respons torsi dan kecepatan motor terhadap sinyal kontrol. Analisis ini memberikan gambaran bagaimana motor merespons perubahan dalam kendali PID. 2. **Mekanisme Daya pada Proyek:** * **Penerapan Motor DC:** Motor DC diimplementasikan sebagai penggerak utama dalam proyek, mengendalikan pergerakan roda atau bagian mekanis lainnya. Keandalan motor ini krusial untuk menjaga kestabilan dan presisi pergerakan robot line follower. * **Daya yang Diperlukan:** Analisis kebutuhan daya motor DC untuk menjalankan robot sesuai dengan desain yang diinginkan. Hal ini mencakup evaluasi konsumsi daya yang dibutuhkan untuk mencapai performa optimal. 4. **Bentuk dan Type Mekanik yang Digunakan:** * **Desain Mekanik:** Desain mekanik yang dipilih mendukung integrasi motor DC dengan frame dan struktur robot. Pemilihan material dan konfigurasi mekanik dirancang untuk mendukung kestabilan dan ketahanan robot. * **Jenis-jenis Mekanik:** Jenis mekanik yang digunakan, seperti roda dan gearbox, dijelaskan secara terperinci. Desain ini dipilih untuk memberikan presisi dan responsivitas dalam pergerakan robot line follower. Dengan mendalami teori fungsi transfer, mekanisme daya, dan jenis mekanik yang digunakan, bab ini memberikan pemahaman menyeluruh tentang peran krusial motor DC dalam pengembangan robot line follower.