# Laporan Proyek Sistem Kendali PID pada Motor Listrik (Format Laporan Tugas Besar) Mata Kuliah: Sistem Kendali dan Mekanika Dosen: [Nama Anda] Nama Kelompok: [Nama Anggota Kelompok] Tanggal: [Tanggal Penyelesaian Proyek] ## Nama Kelompok * Anggota 1/Nim * Anggota 2/Nim * Anggota 3/Nim ## Daftar Isi > [TOC] > **[CLO 3]** Mampu menentukan dan menerapkan penggunaan kendali proporsional, integral, datau derivatif pada motor listrik untuk mencapai kestabilan. <!-- Indikator ketercapaian "1. Ketepatan dalam menyusun rancangan sistem kendali sederhana menggunakan pengendali PID untuk mencapai kestabilan. 2. Ketepatan dalam menyusun rancangan sistem kendali menggunakan motor listrik, khususnya motor DC." > --> ## 1. Pendahuluan Latar belakang judul dan tujuan project ini Kendali PID (Proportional-Integral-Derivative) adalah teknik pengendalian yang digunakan untuk mencapai kestabilan dalam sistem kendali. Salah satu penerapannya adalah pada motor DC untuk mengatur kecepatan atau posisi dengan akurat. ### 1.1 Tujuan Merancang dan menerapkan kendali PID untuk mencapai kestabilan kecepatan/posisi motor DC. Menganalisis kinerja sistem berdasarkan parameter seperti *overshoot, rise time, dan steady-state error.* ## 2. Desain Sistem ### 2.1 Rancangan Sistem Kendali Loop Tertutup PID Teori yang mendukung/ metode-metode yang digunakan ![image](https://hackmd.io/_uploads/SyG5s-vVA.png) ![image](https://hackmd.io/_uploads/rJacjZDEC.png) > Gambar close loop system (Contoh) > Tentukan sensor dan aktuator dan hubungan-hubungannya, harus jelas perbedaan setpoint, Proses variable, output, dan feedback error > jelaskan blok diagram tersebtut secara jelas Deskripsi: Input: Setpoint (kecepatan/posisi yang diinginkan) Pengendali PID: Menyesuaikan sinyal kontrol berdasarkan error Plant: Motor DC Output: Kecepatan atau posisi aktual ### 2.2 Persamaan PID dan metode tuning $$ u(t)=Kpe(t)+Ki∫0te(τ)dτ+Kdde(t)dtu(t)=Kpe(t)+Ki​∫0t​e(τ)dτ+Kd​dtde(t) $$ Kp: Gain Proportional Ki: Gain Integral Kd: Gain Derivatif Tambahkan penjelasan metode tuning yang akan digunakan ### 2.3 Mekanik Motor DC/Aktuator/Servo dll Teori fungsi transfer dan mekanisme daya yang digunakan pada project yang dibuat Penjelasan tentang bentuk type mekanik yang digunakan 1. Motor DC 1. Sensor posisi/kecepatan (Encoder atau Potensiometer) 1. Microcontroller (Arduino, STM32, dll.) 1. Driver Motor (L298N, TB6612) ## 3. Pengujian Sistem Tuning parameter PID (P, I, D) menggunakan metode trial-and-error atau Ziegler-Nichols. ### 3.1 Analisis Transient Respon (PID) Lakukan 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) serial plot memungkinkan melakukan plot realtime data hasil dari data serial ``` //Contoh Kode Arduino Serial.print("Set Point:"); Serial.print(setpointVariable); // setpoint Serial.print(","); Serial.print("OutputSensor:"); // measured Serial.println(sensorVariable); ``` Gambar plot Grafik 1: Respon sistem terhadap perubahan setpoint ``` Panduan Analisis 1 Plot respon transient Kondisi nilai KP, KI, dan KD yang seperti apa yang membuat sistem paling cepat stabil 2 Plot respon transient Kondisi nilai KP, KI, dan KD yang seperti apa yang membuat sistem memiliki error paling besar 3 Bandingkan set point dengan output hitung berapa besar steady state error (SSE) 4 Mana yang paling rentan menyebabkan sistem berosilasi? 5 (Catatan: dikatakan berosilasi jika berulang kali bolak-balik melewati set point untuk mencapai set point yang diinginkan sampai berada di titik stabil. 6 Bagaimana respons transien sistem tersebut dari masing-masing kategori kecepatan yang diberikan? Hitung dengan menggunakan stopwatch/dari melihat serialplot dan berikan penjelasan dari masing-masing waktu berikut ini: 1.Delay time (Td) 2.Rise time (Tr) 3.Peak time (Tp) 4.Settling time (Ts) ``` | Setpoint (rpm) |Kp|Ki|Kd| Delay time (Td) | Rise time (Tr) | Peak time (Tp) | Settling time (Ts) | | ---------------- | --------------- | -------------- | -------------- | ------------------| -------------- | -------------- | ------------------| |100|1|0.5|0.1|6|7|8|10 |150|1.5|0.6|0.2|1|2|3|5 Pengukuran ulang setelah dilakukan tuning PID Contoh gambar Plot Grafik 2: Perbandingan hasil tuning PID ### 3.2 Analisis Mekanik Gear/Motor/Servo/Stepper (pilih salah satu) Analisis motor dc/ukuran gear terhadap transfer daya (lihat komentar untuk panduan Analisis) | Duty Cycle (%) | Nilai Output (Voltage)| Output Terukur (Voltage) | Max Arus Motor(A) | Speed (rpm) | | ----- | ----- | ------ | ----- | ---- | |10%||||| |20%||||| Pengukuran Motor DC | Step | Nilai Output (Step)| Output Terukur (Step) | Time Respone (s) | | ----- | ----- | ------ | ----- | |100|||| Pengukuran Motor stepper | Duty Cycle (%) | Nilai Output (Voltage)| Output Terukur (Degress) | Time Respone (s) | | ----- | ----- | ------ | ----- | |10%|||| Pengukuran Servo Untuk servo/motor dc yang mempunyai beban lakukan pengukuran dengan beban/load dan tanpa beban ![image](https://hackmd.io/_uploads/BJHFObPNC.png) contoh plot pengukuran untuk motor DC (pilih salah satu) Grafik lainnya yang mungkin dibuat tergantung aktuatornya Grafik kecepatan vs waktu sebelum dan sesudah beban ditambahkan. Grafik error vs waktu untuk melihat steady-state error. Grafik arus vs waktu untuk analisis konsumsi energi. ### 3.3 Analisis Hasil Sistem menunjukkan kestabilan setelah tuning parameter PID. Steady-state error berhasil diminimalkan. Rise time cepat dengan overshoot yang masih dalam batas wajar. ## 4. Evaluasi kinerja sistem Apakah parameter PID yang dirancang telah optimal? Jika belum optimal, apa metode tuning tambahan yang Anda rekomendasikan? Apakah sistem dapat mempertahankan performa optimal dalam jangka waktu lama? Jika terjadi drift atau error setelah beberapa waktu, apa penyebabnya? Berdasarkan hasil pengujian, parameter PID yang dirancang menunjukkan performa optimal/~~tidak~~ dalam mengendalikan motor listrik. Hal ini ditunjukkan oleh: 1. Nilai steady-state error yang .......................................... 2. Respon waktu rise time yang .......................... 3. Overshoot ................ sehingga ## 5 Hasil dan Saran ### 5.1 Kesimpulan Kendali PID berhasil diimplementasikan untuk mencapai kestabilan kecepatan/posisi motor DC. Kinerja sistem memenuhi kriteria dengan overshoot kecil dan steady-state error yang minimal. ### 5.2 Rekomendasi Menggunakan metode tuning adaptif untuk hasil yang lebih optimal. Implementasi lebih lanjut pada motor jenis lain, seperti servo atau BLDC. ## Dokumentasi Proyek Foto Implementasi: Video Demonstrasi: [Link Video Proyek] {%youtube https://www.youtube.com/watch?v=dQw4w9WgXcQ %} {%github link} ## Referensi buku, jurnal, akses web ## **Rubrik Penilaian Proyek Kendali PID CLO3** CLO3 Mampu menentukan dan menerapkan penggunaan kendali proporsional, integral, datau derivatif pada motor listrik untuk mencapai kestabilan. | **Aspek Penilaian** | **Indikator Kinerja** | **Level 4 (Sangat Baik)** | **Level 3 (Baik)** | **Level 2 (Cukup)** | **Level 1 (Kurang)** | **Skor Maksimum** | |------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------|----------------------------------|-----------------------------|-----------------------------|----------------------------|-------------------| | **1. Desain dan Implementasi Sistem (1,2)** | Ketepatan merancang parameter PID, pemodelan sistem, dan implementasi perangkat keras/lunak | Desain parameter sangat tepat, implementasi lengkap dan sistem berjalan optimal. | Desain parameter cukup tepat, implementasi hampir lengkap, sistem berjalan baik. | Desain kurang akurat, implementasi tidak lengkap, sistem berjalan kurang optimal. | Desain tidak tepat, implementasi buruk, sistem tidak berfungsi. | **30** | | **2. Pengujian Sistem (3)** | Kualitas pengujian performa sistem (respon terhadap setpoint, gangguan, dan perubahan beban) | Pengujian menyeluruh, sistem stabil, respon cepat dan overshoot minimal. | Pengujian cukup baik, sistem stabil dengan respon wajar. | Pengujian terbatas, sistem kurang stabil, respon lambat. | Pengujian buruk, sistem tidak stabil dan respon tidak memadai. | **30** | | **3. Analisis dan Evaluasi Kinerja Sistem (4,5)** | Kelengkapan analisis hasil pengujian serta evaluasi performa sistem (error, kestabilan, perbaikan tuning) | Analisis mendalam, error minimal, rekomendasi perbaikan jelas dan akurat. | Analisis memadai, error kecil, rekomendasi cukup baik. | Analisis kurang mendalam, error signifikan, rekomendasi terbatas. | Analisis tidak jelas, error besar, tidak ada rekomendasi perbaikan. | **30** | | **4. Presentasi dan Dokumentasi Proyek** | Kualitas dokumentasi laporan dan kemampuan menyampaikan serta memahami proyek | Laporan lengkap, penyajian sangat jelas, pemahaman mendalam. | Laporan cukup lengkap, penyajian jelas, pemahaman baik. | Laporan kurang lengkap, penyajian tidak jelas, pemahaman terbatas. | Laporan tidak lengkap, penyajian buruk, pemahaman lemah. | **10** | --- ## **Skor Akhir dan Kriteria Penilaian** | **Rentang Skor** | **Deskripsi Tingkat Pencapaian** | |------------------|----------------------------------------------------------| | **85 - 100** | **Sangat Baik:** Proyek memenuhi semua luaran dengan performa optimal dan analisis mendalam. | | **70 - 84** | **Baik:** Proyek mencapai sebagian besar luaran dengan performa baik dan analisis memadai. | | **55 - 69** | **Cukup:** Proyek hanya mencapai luaran dasar, performa dan analisis memerlukan peningkatan. | | **< 55** | **Kurang:** Proyek tidak mencapai luaran yang diharapkan, memerlukan perbaikan signifikan. | ---