# Optimasi Kendali PID pada RPM Motor DC

## Nama Kelompok
* Fadhil Dzikri Aqila (1103213136)
* Dhevano Valentino (1103210228)
* Afif Ibadurrahman (1103210221)
* Kreshna Putra Sudewo (1103202215)

## 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
Sistem kendali PID pada RPM Motor DC adalah alat yang berguna karena alat tersebut bisa diaplikasikan lebih dari 1 alat yaitu adalah sebagai katrol dan juga bisa sebagai kipas angin karena bisa di kontrol dengan PID jadi cukup efisien. kami menggunakan komponen seperti Arduino Uno, Driver L298N, DC Motor 25GA A370 1000RPM, Kabel Jumper, Kabel Adaptor 12V 1A, Juga Gear dan Pulley

## Rancangan Sistem Kendali Loop Tertutup PID
Bab ini membahas tentang rancangan sistem kendali loop tertutup PID yang menjadi landasan awal dalam pengembangan Sistem Kendali RPM DC Motor ini, Berikut adalah poin poin yang kami punya serta gambar dari block diagram kami.
**Teori Pendukung dan Metode:**
* **Kendali Loop Tertutup:**
dalam projek kami konsep kendali loop tertutupnya adalah yang pertama menetapkan set poin RPM yang diinginkan lalu dikirim ke Driver L298N lalu Driver L298N mengirim sinyal tersebut ke DC Motor setelah sinyal dikirim maka DC Motor akan bergerak mengikuti Set point yang ditetapkan, Feedback akan diberikan oleh Encoder di DC Motor ke Arduino
* **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.

**Gambar Close Loop Sytem:**
* Diagram Block:

## Mekanik Motor DC
Pada project ini, teori fungsi transfer dan mekanisme daya digunakan untuk mengontrol kecepatan motor DC. Fungsi transfer motor DC digunakan untuk memodelkan perilaku motor DC. Mekanisme daya motor DC digunakan untuk memahami bagaimana daya input motor diubah menjadi daya output motor.

Spesifikasi Motor DC 25GA370 12V 1000RPM

Tipe: Brushed DC Motor
Tegangan Nominal: 12V
Kecepatan Tanpa Beban: 1000 RPM
Diameter Luar: 25mm
Panjang Poros: 8mm atau 12mm (D-shape)
Diameter Poros: 4mm
Berat: Sekitar 100g

## Analisis Transient Respon
Berisi pengukuran pada sistem yang dibuat.
Analisis plot hasil pengukuran seperti gambar.
Gunakan serial plot pada arduino atau aplikasi [Serial Plot windows](https://serialplot.ozderya.net/downloads/serialplot-0.12.0-win32-setup.exe) atau serial plot [versi OS lain](https://hackaday.io/project/5334-serialplot-realtime-plotting-software).

//Contoh Kode Arduino
  Serial.print("Set Point:");
  Serial.print(setpointVariable); // setpoint
  Serial.print(",");
  Serial.print("OutputSensor:"); // measured
  Serial.println(sensorVariable);

Dilihat dari PID 0 ini tidak ada pergerakan meskipun sudah di Run Motor hal ini disebabkan karena PID Di Set 0 menggunakan Microsoft Visual Studio

bisa dilihat setelah di set PID Sebesar kP 0,06 kI 0,055 kD 0,03 grafik masi dalam toleransi 5%

## Analisis Mekanika
### Pengukuran Mekanika Gear

Analisis Ukuran Gear Terhadap Transfer Daya

Pada rangkaian optimasi kendali PID pada RPM motor DC, ukuran gear mempengaruhi transfer daya. Transfer daya adalah perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lain. Pada rangkaian ini, transfer daya terjadi dari motor DC ke beban. Ukuran gear mempengaruhi transfer daya karena mempengaruhi perbandingan kecepatan putaran antara motor DC dan beban. Perbandingan kecepatan putaran antara motor DC dan beban dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

N1 / N2 = z1 / z2

Dimana:
N1 adalah kecepatan putaran motor DC (rpm)
N2 adalah kecepatan putaran beban (rpm)
z1 adalah jumlah gigi pada pulley motor DC
z2 adalah jumlah gigi pada pulley beban
Pada rangkaian ini, pulley motor DC memiliki 20 gigi, sedangkan pulley beban memiliki 60 gigi. Dengan demikian, perbandingan kecepatan putaran antara motor DC dan beban adalah:

N1 / N2 = 20 / 60
N1 / N2 = 1/3

Artinya, kecepatan putaran beban adalah 1/3 kali kecepatan putaran motor DC. Kecepatan putaran yang lebih rendah pada beban akan menghasilkan torsi yang lebih besar. Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros. Torsi yang lebih besar akan menghasilkan daya yang lebih besar. Dengan demikian, ukuran gear yang lebih besar akan menghasilkan transfer daya yang lebih besar. Hal ini karena ukuran gear yang lebih besar akan menghasilkan perbandingan kecepatan putaran yang lebih rendah.

Analisis Ukuran Gear pada Rangkaian Optimasi Kendali PID pada RPM Motor DC

Pada rangkaian optimasi kendali PID pada RPM motor DC, ukuran gear yang digunakan adalah 20 gigi pada pulley motor DC dan 60 gigi pada pulley beban. Ukuran gear ini dipilih karena ukuran ini memberikan transfer daya yang cukup untuk menggerakkan beban. Jika ukuran gear yang digunakan terlalu kecil, maka transfer daya akan menjadi terlalu kecil. Hal ini akan menyebabkan beban tidak dapat digerakkan dengan lancar. Jika ukuran gear yang digunakan terlalu besar, maka transfer daya akan menjadi terlalu besar. Hal ini dapat menyebabkan motor DC bekerja terlalu keras dan dapat merusak motor DC.

Berisi analisis ukuran gear terhadap transfer daya (lihat komentar untuk panduan Analisis).
### Analisis Kecepatan Motor Terhadap Beban
Ada beberapa hal yang mempengaruhi kecepatan motor pada beban. Yaitu :
* Tegangan input motor
Tegangan input motor merupakan faktor utama yang mempengaruhi kecepatan motor. Semakin tinggi tegangan input motor, maka kecepatan motor akan semakin tinggi. Namun, perlu diperhatikan bahwa tegangan input motor harus sesuai dengan spesifikasi dc motor. Jika tegangan input motor terlalu tinggi, maka motor dapat rusak.
* Daya motor
Daya motor juga mempengaruhi kecepatan motor. Semakin besar daya motor, maka kecepatan motor akan semakin tinggi. Namun, perlu diperhatikan bahwa daya motor harus sesuai dengan beban yang diangkat. Jika daya motor terlalu kecil, maka motor tidak akan dapat mengangkat beban.
* Beban yang diangkat
Beban yang diangkat juga mempengaruhi kecepatan motor. Semakin berat beban yang diangkat, maka kecepatan motor akan semakin rendah. Hal ini dikarenakan motor harus mengeluarkan tenaga yang lebig besar untuk mengangkat beban yang lebih berat.
* Pulley dan belt
Pada pulley dan belt, kecepatan motor dipengaruhi oleh yang pertama yaitu
1. Diameter pulley
Diameter pulley berbanding terbalik dengan kecepatan motor. Semakin besar diamter pulley, maka kecepatan motor akan semakin rendah. Hal ini dikarenakan belt harus bergerak lebih jauh untuk menggerakkan pulley yang lebih besar.
2. Jumlah pulley
Jumlah pulley berbanding lurus dengan kecepatan motor. Semakin banyak pulley, maka kecepatan motor akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan belt dapat bergerak lebih cepat untuk menggerakkan beberapa pulley.
3. Koefisien gesek belt dan pulley
Koefisien gesek belt dan pulley berbanding terbalik dengan kecepatan motor. Semakin besar koefisien gesek, maka kecepatan motor akan semakin rendah. Hal ini dikarenakan belt mengalami hambatan yang lebih besar untuk bergerak. Ini terkait teknis pemasangan belt dan pulley itu sendiri agar gigi-gigi belt bisa mencengkram lebih kuat gigi pulley itu sendiri.

Berisi analisis parameter-parameter yang mempengaruhi kecepatan motor(lihat komentar untuk panduan Analisis).

## Hasil dan Saran
**Hasil:** Dalam proyek ini kami berhasil menjalankan DC Motor untuk mengangkat beban yang beratnya kurang dari 1kg karena keterbatasan rangka yang hanya menggunakan 3D Printer tidak kuat menahan beban lebih dari 1kg. dengan menggunakan DC Motor yang memiliki Torsi 0,35kg.cm (setelah gear ratio jadi 1,54kg.cm). jadi setelah rpm di set dan pid juga di set maka arduino akan mengirim sinyal ke dc motor dan dc motor akan bergerak sesuai rpm yang di kontrol arduino. lalu encoder akan memberikan feedback ke arduino agar bisa mengetahui berapa kecepatan RPM DC Motor Tersebut.

**Saran:** Meskipun DC Motor mempunyai kekuatan untuk mengangkat beban lebih dari 1kg tetapi karena rangka untuk menahan DC Motor juga Pulley belt tidak kuat jadi beban yang bisa diangkat juga berkurang. solusi yang bisa dilakukan adalah dengan mengganti rangka menjadi berbahan besi agar lebih kuat saat menahan/mengangkat beban. Lalu selanjutnya tali bisa diganti menggunakan tali yang lebih kuat. Jika ingin mengangkat beban yang lebih berat, bisa dilakukan penggantian pada DC motor dan mengganti komposisi gear/pulley belt nya.

## Referensi
* Data sheet DC MOTOR 25GA370 http://www.tronsunmotor.com/data/upload/file/201910/e78fcf93ed604a64c69852b5db49a03f.pdf
* engineer2you. (2019, Desember 10). Arduino - DC motor speed control PID [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=Oai8qMH2yTU
* Geekeeceebee. (2018, September 10). PID Controller. Geekeeceebee. http://geekeeceebee.com/PID%20Controller.html

## Rubrik Penilaian

| Penilaian Indikator Ketercapaian CLO | Bobot |
| -------- | -------- |
| Mahasiswa mampu mengevaluasi dan optimasi sistem kendali PID (soal CLO 4). | 50 % |
| Mahasiswa mampu mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC (soal CLO 5) | 50% |

## Kriteria Nilai

| 65-80 | 50-65 | 80-100 | 40-50 | 0-40 |
| ----- | ----- | ------ | ----- | ---- |
| CLO 4 | | | | |
|Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik, merancang sistem kendali PID, hingga mengevaluasi dan optimasi sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik, merancang, dan mengevaluasi sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik dan merancang sistem kendali PID. |Mampu menjelaskan konsep kendali umpan balik dan PID, tetapi kesulitan dalam merancang dan mengevaluasi sistem kendali PID. |Kesulitan dalam menjelaskan konsep kendali umpan balik dan PID. |
| CLO 5 | | | | |
|Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik, serta mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik, tetapi kesulitan dalam mendemonstrasikan sistem mekanisme transfer daya sederhana menggunakan gear dan motor DC. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya, menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor, tetapi kesulitan dalam menjelaskan cara kerja dan karakteristik motor listrik. |Mampu mendapatkan fungsi transfer sistem dari mekanisme transfer daya dan menganalisis hubungan antara torsi dan kecepatan motor. |Tidak dapat menentukan satu langkah pun untuk menjelaskan mengenai mekanisme transfer daya. |