DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROL PID PROPORTIONAL …

i

DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROL PID

(PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE) PADA ROBOT

WALL FOLLOWER

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar

Sarjana Sains Bidang Fisika

Oleh :

FAHRIZAL DWI AFRIADI

NIM 1112097000032

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2016M/1437H

600Z tOcOOZ9T9O8L6T dWT S Vi 'P!V rn 'd jCj

-~Vw--Tyfl gUf 4II'UP!HJS MILl

)jIS1J !PmS UIJOJd MON

9 1 z 10800Z LZI6L6t 'dIN TOO I E0861 L190161 dIN IS 1'1 '!1'A UVAIg v1U 'ZLZIçJ ISV ul

"I—, _,c 4. -0

uiquiiquxj usoj I 2uiqtuiqui ;D(j uosou

'! fflAU9jAJ

Z000OL60ZT TI 1411W IUVDIJV IA&L 1VZDIHV1

4010

(!ss) sup uiirnS nI0D

pjoiodmo rns qs qs

Lsdu)f S

2LIMO17OJ 71VAI lOf1011 VUVd (1I1vi1nf2!a 1V12LINI

7VN0IIIIOJO&f) aii 1OIIIKON ISVINI4IF1dI4JI NVU KWS9(1

600 Z iocooz 91908L61 dIM EOO I E06661 9kO !S 1'\I 'PV jnN •UI U vi I2

)ITS!d !POJd fd)J iO]OU3J up SUT 'JIJ U)J

9 1 z 10800z LZ2I6L6T dIN TOO I E09861 L19016I 'dIN IS JA1 '!1.R?UT1A UAj3 VIU 'ZTZ tUS J

4 / x. <

Z &uqwiqUT2uiqWTqmDd

ZOO I Z 1OOZ 80frOIL6I dIN coo t £0Z861 ZOZ06961 dIM WOU011M triiqmy IS W 'ousun ,i

TFflUOj I [nOuod

'Tn1nAuoV4

91 OZ iqwodo LZ ''tf

)ISM !PrnS UmiOid (s s) suiuS tu[n iul;D2 qojoiduiui jnun iiis ns qts rnqs

'!'°l!P i:jo irn isdwj 9 IOZ iquiod LZ T' pid

J!.1tS !'°°N UTJSI S1!SJOAiUfl !0T0RL inip SUMS Sfl)jTJ qiAsobiunj

U1JMS unjp Sfljflj U1)jwUip UP !!h!P qul3l Z000OL60Z1JJ TMS1S4JI4

)TflPUT JOUTON UUp 1prijV IM(lIrziaqvj14O srniiip uc ?13A1O77OI

77VAI 1OHOI V1VJ (1 ii, vAImIa 7V&L931N1 7VNOIIIIOJOw1) Uld 'lOIIINON ISV1M4I'Ia'ldI'\II NY(l tsJ1YS(U npnq TSCIIJ)TS

NVIffl NVHVS9N1d

iv

LEMBAR PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL

KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI

ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA

MANAPUN.

Jakarta, September 2016

Fahrizal Dwi Afriadi

NIM. 1112097000032

v

ABSTRAK

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan robot wall follower dengan

menggunakan kontrol PID (Proportional Integral Derivative) dimana kontrol PID

terdiri dari tiga parameter yaitu kontrol proporsional (Kp), kontrol integral (Ki)

dan kontrol derifatif (Kd). Robot wall follower adalah robot beroda yang memiliki

sensor untuk mendeteksi suatu dinding tertentu kemudian bergerak menelusuri

dinding tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kontrol PID agar

robot dapat menelusuri dinding dengan baik serta menganalisis respon sistem

yang terjadi ketika robot bergerak dalam kondisi biasa maupun dalam kondisi

membawa variasi beban dengan menggunakan kontrol PID. Robot wall follower

terintegrasi oleh Arduino Mega yang didalamnya terdapat mikrokontroler

ATMega 2560 dan juga beberapa komponen diantaranya adalah LCD (Liquid

Crystal Diode), sensor HC-SR04, driver H-Bridge mosfet, motor DC 12 Volt,

roda, dan baterai. Dilakukan karakterisasi sensor HC-SR04 serta kalibrasi motor

DC 12 Volt. Hasil karakterisasi dan kalibrasi diperoleh grafik yang berbentuk

linier, hal tersebut menandakan bahwa sensor dan motor dapat melakukan

pengukuran dengan baik. Dilakukan analisis grafik parameter respon sistem ketika

robot bergerak dengan variasi kontrol proporsional bernilai 1-7. Dari hasil analisis

variasi kontrol proporsional 1-7, didapatkan parameter kontrol PID lainnya

dengan nilai Kp = 4.11 Ki = 2.39 dan Kd = 1.76. Dilakukan analisis grafik sinyal

respon sistem ketika kontrol PID telah digunakan oleh robot dalam kondisi

bergerak biasa maupun ketika bergerak dengan variasi beban 0, 0.25 dan 0.5 kg.

Kata kunci : Kontrol PID, Robot Wall Follower, Arduino Mega, HC-SR04,

Motor DC 12 Volt.

vi

ABSTRACT

In this research, manufacture wall follower robot using PID control (Proportional Integral

Derivative) where PID control consists of three parameters: proportional control (Kp),

integral control (Ki), and derivative control (Kd). Wall follower robot was wheeled robot

that has a sensor to detect a certain wall and then moving along the wall. This study aims

to determine the PID control so that the robot can trace the wall well and analyzing the

system response that occurs when the robot moves in normal conditions and in conditions

of carrying the load variation by using PID control. Robot follower wall is integrated by

Mega Arduino microcontroller in which there ATMega 2560 and also some of the

components of which are LCD (Liquid Crystal Diode), sensor HC-SR04, H-Bridge

mosfet driver, 12 Volt DC motor, wheels, and batteries. Do HC-SR04 sensor

characterization and calibration of 12 Volt DC motor. Characterization and calibration

results obtained in the form of linear graph, it indicates that the sensor and the motor can

perform the measurement properly. Do chart analysis system response parameters when

the robot moves with a variation of proportional control worth 1-7. From the analysis of

variations 1-7 proportional control, PID control other parameters obtained with Kp = 4.11

Ki = 2.39 and Kd = 1.76. Analysis graph the response signal when the PID control system

has been used by the robot in moving conditions usual and as it moves with load

variations 0, 0.25 and 0.5 kg.

Keyword : PID Control, Robot Wall Follower, Arduino Mega, HC-SR04, Motor

DC 12 Volt.

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi Rabbil Alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT berkat

izin dan pertolongannya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsiyang berjudul: “DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROL PID

(PROPORSIONAL INTEGRAL DERIVATIF) PADA ROBOT WALL

FOLLOWER”.

Penulisan skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar sarjana dipeminatan Fisika Instrumentasi, Program Studi Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta. Skripsi ini diharapkan juga bisa menjadi sarana meningkatkan ilmu dan

pengetahuan serta pola pikir penulis khususnya dibidang Fisika Instrumentasi.

Selama proses penulisan skripsi ini, penulis banyak dibantu oleh berbagai

pihak. Maka pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan rasa

hormat dan terimakasih kepada :

1. Allah SWT yang masih memberikan kesempatan waktu, umur serta

banyak memberikan semangat dan pertolongan melalui orang – orang

terdekat untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua yang selaku motivator yang selalu tak pernah henti

memberikan dukungan moril maupun materil serta doanya sehingga

penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Ibu Nur Aida, M.Si selaku ketua Program Studi Fisika UIN Syarif

Hidayatullah Jakarta.

viii

4. Bapak Ir. Asrul Aziz, DEA selaku pembimbing pertama yang memberikan

kesempatan dan arahan kepada penulis.

5. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku pembimbing kedua yang selalu

memberika pengetahuannya dan arahannya untuk membimbing penulis

hingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Bapak Dr. Agus Salim, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

7. Seluruh Dosen Prodi Fisika UIN Jakarta yang telah membimbing penulis

selama menempuh kuliah di UIN Jakarta.

8. Muhammad Zakaria selaku saudara saya yang telah membantu dalam

pengerjaan alat serta memberikan nasihat dalam mengerjakan tugas akhir

ini.

9. Siti Muthia Alim Islami selaku seseorang yang spesial bagi penulis yang

telah banyak membantu dan memberikan semangat serta dorongan bagi

penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.

10. Teman – teman sederajat Khairul Akbar Deliputra, Alfandi Ali Akbar, Riri

Emma, dan Dewi Cahyani.

11. Teman – teman perjuangan penulis angkatan 2012 Fisika FST UIN Jakarta

dan teman – teman KKN GAMMA 2015 UIN Jakarta.

12. Teman – teman kelas Instrumentasi Teguh Pambudi, Eman Priatna, Tri

Wardani Murianditi, Rapida Apriani, Nurul Fadilah, Nurul Aditya Ayu

Kusuma dan teman – teman seperjuangan penulis.

ix

13. Adik – adik angkatan 2013, 2014 dan 2015 yang telah banyak membantu

penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

14. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah

membantu terselesaikannya penulisan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak

kekurangannya. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun demi kebaikan penulis pada masa mendatang. Semoga skripsi ini

dapat bermanfaat dan menambah wawasan pembaca maupun bagi penuis sendiri.

Jakarta, Agustus 2016

Penulis

x

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ................................................................................................... i

PENGESAHAN UJIAN ......................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penelitian .............................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 6

2.1 Sistem Kontrol .......................................................................................... 6

2.1.1 Definisi Istilah .................................................................................... 6

2.1.2 Kontrol PID ...................................................................................... 10

2.2 Mikrokontroler ....................................................................................... 18

xi

2.2.1 Arduino Mega 2560 ......................................................................... 20

2.3 Driver H-Brigde Mosfet ......................................................................... 22

2.4 Sensor HC-SR04 .................................................................................... 24

2.5 Motor DC 12 Volt .................................................................................. 27

2.6 PWM (Pulse Widht Moudulation) .......................................................... 29

2.7 Data Logger ............................................................................................ 32

BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 34

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................. 34

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................ 34

3.3 Tahapan Penelitian .................................................................................. 36

3.4 Perancangan dan Pembuatan Alat ........................................................... 36

3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ...................................... 37

3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ....................................... 44

3.4.3 Desain Kontrol ................................................................................. 46

3.4.4 Tahapan Pengambilan Data ............................................................. 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 48

4.1 Hasil Rancang Bangun Mikrokontoler dan Sensor Ultrasonik pada Robot 48

4.2 Karakterisasi Sensor HC-SR04 dan Kalibrasi Motor DC 12 Volt ............ 50

4.1.1. Hasil Karakterisasi Sensor HC-SR04 ............................................. 50

4.1.2. Hasil Kalibrasi Motor DC 12 Volt ................................................... 53

xii

4.3 Analisis Respon Sistem Ketika Robot Bergerak Dengan Variasi Kontrol

Proporsional Bernilai 1 – 7 ................................................................................ 56

4.4 Analisis Respon Sistem Kontrol PID Ketika Robot Bergerak Untuk Variasi

Beban 0, 0.25 dan 0.5 Kg ................................................................................. 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 69

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 69

5.2 Saran ......................................................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 71

LAMPIRAN .......................................................................................................... 73

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Kontrol Secara Lengkap ................................................................ 8

Gambar 2.2 Kurva Respon Unit Step ............................................................................ 9

Gambar 2.3 Blok diagram kontrol PID ....................................................................... 10

Gambar 2.4 Arduino Mega ......................................................................................... 19

Gambar 2.5 Board Driver H-Bridge Mosfet .............................................................. 22

Gambar 2.6 Skematik Driver Motor Mosfet (1) ......................................................... 22



Gambar 2.9 Sensor HC-SR04 ..................................................................................... 25

Gambar 2.10 Skematik Sederhana Motor DC............................................................. 28

Gambar 2.11 Cara Kerja PWM ................................................................................... 29

Gambar 2.12 SD card ATmega Data Logger .............................................................. 32

Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian ............................................................ 36

Gambar 3.2 Diagram Block Perancangan Hardware ................................................. 37

Gambar 3.3 Desain Mekanik Lantai .......................................................................... 40

Gambar 3.4 Integrasi Hardware ................................................................................. 42

Gambar 3.5 Diagram Alir Program Utama Mikrokontroler ....................................... 45

Gambar 3.6 Diagram Block Sistem Kontrol ............................................................... 46

Gambar 3.7 Desain Sistem Keseluruhan ..................................................................... 47

Gambar 4.1 Sistem Robot Wall Follower tampak atas ............................................... 49

Gambar 4.2 Sistem Robot Wall Follower tampak depan ............................................ 49

Gambar 4.3 Sistem Robot Wall Follower tampak samping ........................................ 50

xiv

Gambar 4.4 Proses Karakterisasi Sensor HC-SR04 .................................................... 51

Gambar 4.5 Grafik Karakterisasi Sensor Depan ......................................................... 52

Gambar 4.6 Grafik Karakterisasi Sensor Kanan ......................................................... 52

Gambar 4.7 Grafik Karakterisasi Sensor Kiri ............................................................. 52

Gambar 4.8 Proses Kalibrasi Motor DC ..................................................................... 54

Gambar 4.9 Grafik Kalibrasi Motor Kanan dan Kiri .................................................. 55

Gambar 4.10 Grafik Respon Sistem Ketika Kp = 1 .................................................... 57







Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Parameter Respon Sistem Terhadap Kp ............. 63

Gambar 4.18 Grafik Respon Sistem PID .................................................................... 65

Gambar 4.19 Grafik Respon PID dengan Beban 0.25 kg ........................................... 66

Gambar 4.20 Grafik Respon PID dengan Beban 0.5 kg ............................................. 67

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Respon Sistem..................................................... 68

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Mega ........................................................................... 20

Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor HC-SR04 ...................................................................... 26

Tabel 3.1 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................... 34

Tabel 4.1 Ketentuan Metode Zigler Nichols (Standart PID Tunning Methode) ........ 64

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini pesatnya perkembangan ilmu dan teknologi di bidang

robotika mengalami tahap yang sangat signifikan. Hal ini dirasakan dalam

berbagai aspek kehidupan masyarakat, terutama di bidang elektronika serta

rekayasa teknologi baik hardware maupun software. Perkembangan teknologi

robotika yang sangat pesat salah satunya terletak pada sistem kendali otomatis.

Salah satu sistem kendali yang banyak digunakan saat ini adalah pengontrolan

PID (Proportional Integral Derivative). Kendali PID merupakan kombinasi dari

ketiga macam metode kendali, yaitu pengendalian proporsional (Proportional

Controller), pengendalian integral (Integral Controller) dan pengendalian

diferensial (Derivative Controller). Ketiga parameter P, I, dan D tersebut masing-

masing memiliki aksi berbeda terhadap respon sistem dan dipengaruhi oleh

konstanta-konstanta pengendalinya (Kp, Ki dan Kd).

Robot wall follower (penelusur dinding). Robot ini termasuk jenis robot

beroda yang memiliki sensor untuk mendeteksi suatu dinding tertentu kemudian

bergerak menelusuri dinding tersebut, dengan demikian robot wall follower harus

dapat memahami dengan baik keberadaan lingkungan tempat robot bearada dan

harus memberikan respon terhadap keberadaan lingkungannya dengan baik.

Adapun bentuk respon yang akan dibangun terhadap lingkungannya adalah berupa

2

gerak lurus, belok kiri, atau belok kanan dengan lingkungan yang dimaksud

adalah keberadaan objek (dalam hal ini dinding) yang terdeteksi oleh sensor yang

dipasang pada robot.

Penelitian tugas akhir yang berjudul desain dan implementasi kontrol PID

pada robot wall follower memfokuskan pada bagaimana cara pembuatan robot

wall follower, merancang kontrol PID terhadap robot, melakukan tunning

parameter kp, ki, dan kd serta dapat membawa barang dalam skala yang ringan.

Dengan kontrol PID diharapkan robot dapat berjalan lancar dalam kinerjanya.

Dengan menggunakan kontrol PID

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka dalam penelitian Tugas

Akhir ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana mengaplikasikan sensor ultrasonik dan motor dc 12 volt

pada robot wall follower?

2. Bagaimana pengaplikasian kontrol PID pada robot wall follower?

3. Bagaimana parameter respon sistem ketika robot bergerak

menggunakan kontrol PID ketika tanpa diberikan beban dan ketika

diberikan beban?

4. Bagaimana cara membuat robot wall follower yang mampu berjalan

lancar dan membawa beban?

3

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sistem kendali yang digunakan adalah kontrol PID (Proportional

Integral Derivative).

2. Penelitian ini memfokuskan untuk menetukan dan menganalisis

parameter – parameter sinyal respon yang dihasilkan oleh sistem

kendali kontol PID (Proportional Integral Derivative).

3. Robot ini hanya dapat membawa barang yang bersekala ringan dengan

beban maksimal 0.5 Kg.

4. Prosessor yang digunakan adalah mikrokontroler 8 bit.

5. Driver motor yang digunakan adalah motor DC 12 Volt.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai penulis dalam pembuatan tugas akhir ini

adalah sebagai berikut :

1. Merancang dan membangun robot wall follower berbasis

mikrokontroler dan sensor ultrasonik HC-SR04.

2. Mengkarakterisasi sensor ultrasonik HC-SR04 dan mengkalibrasi kerja

motor DC 12 Volt.

3. Menganalisis parameter respon sistem ketika robot bergerak dengan

variasi kontrol proporsional dengan nilai 1-7 untuk mendapatkan

parameter kontrol PID (Kp Ki dan Kd).

4

4. Menganalisis respon sistem kontrol PID untuk variasi beban 0, 0.25,

dan 0.5 Kg.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah pengaplikasian kontrol PID pada robot

wall follower yang dapat membawa suatu benda atau barang dalam skala yang

ringan. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai model dalam bidang

perindustrian dan kehidupan sehari hari yang mampu menghemat tenaga manusia.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan penelitian ini dibuat sesuai dengan urutan bab serta isinya yang

secara umum diuraikan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan

masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini menjelaskan tentang teori dasar yang menunjang penelitian yang

dilakukan. Dasar teori akan menjelaskan mengenai sistem kontrol,

mikrokontroler, driver H-Bridge Mosfet, sensor ultrasonik, motor DC 12 Volt,

dan PWM.

5

BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini dijelaskan mengenai tempat dan waktu penelitian, peralatan

dan bahan, tahapan penelitian, cara kerja, dan perancangan robot wall follower

dengan kontorl PID beserta hardware dan software

BAB IV HASIL DAN PEBAHASAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai cara kerja alat untuk menunjukan

hasil dari perancangan sistem. Pengujian akhir yang dilakukan dengan

menghubungkan seluruh komponen-komponen dari sistem.

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Sistem Kontrol

Sistem kontrol atau sistem kendali adalah proses pengaturan ataupun

pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga

berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Di

dalam dunia robotika, dituntut suatu proses yang menghasilkan hasil (output)

yang cepat, tepat dan efisien. Oleh karena itu data yang diperoleh memiliki

kualitas yang dapat dipertanggung jawabkan terutama pemanfaatan teknologi

robotika pada bidang instrumentasi. Sehingga pada dunia robotika dibutuhkan

hasil yang akurat sehingga data yang diperoleh bisa digunakan sebagai tolak ukur

atau pertimbangan sebelum ditindak lanjuti, sehingga ada parameter yang harus

dikontrol atau dikendalikan. [1]

2.1.1. Definisi Istilah

Berikut merupakan beberapa definisi istilah yang dipakai pada

sistem kontrol :

a. Sistem (system) adalah kombinasi dari komponen-komponen

yang bekerja bersama-sama membentuk suatu obyek tertentu.

b. Variabel terkontrol (controlled variable) adalah suatu besaran

(quantity) atau kondisi (condition) yang terukur dan terkontrol.

Pada keadaan normal merupakan keluaran dari sistem.

7

c. Variabel termanipulasi (manipulated variable) adalah suatu

besaran atau kondisi yang divariasi oleh kontroler sehingga

mempengaruhi nilai dari variabel terkontrol.

d. Kontrol (control) – mengatur, artinya mengukur nilai dari

variabel terkontrol dari sistem, mengaplikasikan variabel

termanipulasi pada sistem untuk mengoreksi atau mengurangi

deviasi yang terjadi terhadap nilai keluaran yang dituju.

e. Plant (Plant) adalah sesuatu obyek fisik yang dikontrol.

f. Proses (process) adalah sesuatu operasi yang dikontrol.

Contoh : proses kimia, proses ekonomi, proses biologi, dll.

g. Gangguan (disturbance) adalah sinyal yang mempengaruhi

terhadap nilai keluaran sistem.

h. Kontrol umpan balik (feedback control) adalah operasi untuk

mengurangi perbedaan antara keluaran sistem dengan referensi

masukan.

i. Kontroler (controller) adalah suatu alat atau cara untuk

modifikasi sehingga karakteristik sistem dinamik (dynamic

system) yang dihasilkan sesuai dengan yang kita kehendaki.

j. Sensor adalah peralatan yang digunakan untuk mengukur

keluaran sistem dan menyetarakannya dengan sinyal masukan

sehingga bisa dilakukan suatu operasi hitung antara keluaran

dan masukan.

8

k. Aksi kontrol (control action) adalah besaran atau nilai yang

dihasilkan oleh perhitungan kontroler untuk diberikan pada

plant (pada kondisi normal merupakan variabel termanipulasi).

l. Aktuator (actuator), adalah suatu peralatan atau kumpulan

komponen yang menggerakkan plant. [2]

Gambar 2.1 Sistem Kontrol Secara Lengkap

Karakteristik performasi kontrol dinyatakan dalam domain waktu,

karena memiliki respon transien dan respon untuk tunak terhadap masukan

unit step. Respon transien menyatakan kondisi dari inisialisasi sampai

mencapai kondisi mendekati tunak atau berada tepat pada titik referensi.

Sedangkan respon tunak menyatakan kondisi saat respon sistem sesuai

dengan referensi yang diharapkan. Dalam respon tunak terdapat kondisi

respon sistem tidak tepat pada titik referensi akan tetapi keadaan ini masih

dapat toleransi. Keadaan ini disebut error steady-state.

9

Gambar 2.2 Kurva Respon Unit Step

Gambar 2.2 adalah kurva respon unit step yang berfungsi untuk

mengetahui parameter dan karakteristik dari respon pengontrolan. Respon

transien dalam sistem kontrol praktis sering menunjukan osilasi terendam

sebelum mencapai keadaan stabil. Berikut adalah parameter karakteristik

respon transien terhadap masukan unit step:

1. Rise time (Tr) adalah waktu yang diperlukan respon

untuk naik dari 10% sampai 90%, 5% sampai 95% atau

0% sampai 100% dari nilai akhirnya.

2. Max time (Tmax) adalah waktu yang diperlukan respon

untuk mencapai puncak pertama kali.

3. Maximum overshoot adalah presentase nilai puncak

maksimum dari kurva respon.

4. Settling time (Ts) adalah waktu yang diperlukan kurva

respon untuk mencapai dan menetap dalam daerah di

sekitar harga akhir yang ukurannya ditentukan dengan

11

Dimana :

u(t) : Output.

Kd : Kontrol diferensial.

MV(t) : Manipulated Variable.

e : Error = SP – PV.

Kp : Kontrol proporsional.

t : waktu atau waktu sesaat.

Ki : Kontrol integral.

: variabel integral, mengambil nilai dari waktu 0 ke t

saat ini.

B. Kontrol Proporsional (Kp)

Kp merupakan gain (penguat) tanpa memberi efek dinamik

pada kinerja kontroler, tanggapan proporsional dapat disesuaikan

dengan mengalikan kesalahan (error) dengan konstanta Kp.

Sehingga dapat dituliskan sebagai berikut:

...............................................(2.2)

Kontrol Proporsional pada sistem memiliki beberapa

karakteristik sebagai berikut:

12

1. Menambah atau mengurangi kestabilan.

2. Dapat memperbaiki respon transien khususnya : rise time

dan settling time.

3. Mengurangi (bukan menghilangkan) error steady state. [3]

Kontroler proporsional memberi pengaruh langsung

(sebanding) pada error semakin besar error, maka semakin besar

sinyal kendali yang dihasilkan kontroler. [2]

C. Kontrol Integral (Ki)

Konstribusi kontrol integral pada suatu sistem sebanding

dengan besarnya error, durasi atau waktu error. Integral dalam

kontrol PID merupakan penjumlahan dari error dari waktu kewaktu

dan memberikan akumulasi offset yang harus diperbaiki.

Akumulasi error kemudian dikalikan dengan gain integral (Ki) dan

ditambahkan kedalam output kontroler. Persamaan kontrol integral

dapat dituliskan:

...................................(2.3)

Ketika digunakan, kontroler integral mempunyai beberapa

karakteristik berikut:

1. Keluaran kontroler membutuhkan selang waktu tertentu,

sehingga kontroler integral cenderung memperlambat respon.

13

2. Ketika sinyal kesalahan berharga nol, keluaran kontroler akan

bertahan pada nilai sebelumnya.

3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan

menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi

oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

4. Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat

hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan

mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran

kontroler.

D. Kontrol Diferensial (Kd)

Perubahan yang mendadak pada masukan kontroler, akan

mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Sifat dari

kontrol diferensial adalah dalam konteks kecepatan respon dari

error, karenanya bisa memperbaiki respon transien dengan

memprediksi error yang akan terjadi, persamaan kontrol

diferensial dapat dituliskan sebagai berikut:

.............................................(2.4)

Karakteristik kontroler diferensial adalah sebagai berikut:

1. Kontroler ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila

tidak ada perubahan pada masukannya (berupa sinyal

kesalahan).

14

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka

keluaran yang dihasilkan kontroler tergantung pada

nilai laju perubahan sinyal kesalahan.

3. Kontroler diferensial mempunyai suatu karakter untuk

mendahului, sehingga kontroler ini dapat menghasilkan

koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan

menjadi sangat besar. Jadi kontroler diferensial dapat

mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan

aksi yang bersifat korektif, dan cenderung

meningkatkan stabilitas sistem. [4]

Berdasarkan karakteristik kontroler tersebut, kontroler

diferensial umumnya dipakai untuk mempercepat respon awal

suatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada keadaan

tunaknya. Kerja kontrolller diferensial hanyalah efektif pada

lingkup yang sempit, yaitu pada periode peralihan. Oleh sebab itu,

kontroler diferensial tidak pernah digunakan tanpa ada kontroler

lain sebuah sistem. [3]

E. Kontroler PID

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing

kontroler P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan

ketiganya secara paralel menjadi kontroler proposional plus

integral plus diferensial (kontroller PID). Elemen-elemen

15

kontroller P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan

untuk mempercepat reaksi sebuah sistem,

menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang

besar. Persamaan kontrol PID sendiri ditunjukan pada persamaan

(2.2). [2]

F. Kontrol PID Digital

Pada awalnya kontrol PID umumnya diimplementasikan

dengan menggunakan rangkaian elektronika analog.

Bahkan banyak diantaranya direalisasikan dalam komponen

mekanis dan pneumatis murni. [3]

Seiring dengan berkembangnya dunia digital (terutama

mikroprosessor dan mikrokontroler) maka algoritma kontrol PID

dapat direalisasikan ke dalam bentuk persamaan PID digital. Yang

jika diimplementasikan hanya berupa sebuah program saja yang

ditanamkan ke dalam embedded system (mikroprosessor atau

mikrokontroler).

Pada persamaan-persamaan diatas (persamaan (2)-(5)) diatas

merupakan persamaan dalam kawasan waktu kontinue (analog).

Sedangkan agar persamaan-persamaan tersebut dapat direalisasikan

dalam pemograman, maka persamaan dalam kawasan waktu

kontinue tersebut harus didiskretisasi terlebih dahulu (kawasan

16

digital). Berikut merupakan diskretisasi menggunakan metode

numerik mundur (backward rectangular). [2]

1. Kontrol Proporsional

Jika dari persamaan (3) didiskretisai maka akan menjadi:

....................................(2.5)

2. Kontrol Integral

Jika dari persamaan (4) didiskretisai maka akan menjadi:

Tc= waktu sampling atau waktu cuplik (Sampling time).

“Integral ( ∫ ) adalah suatu operator matemamtis dalam

kawasan kontinyu jika didiskretisasi maka akan menjadi

sigma (∑), yang merupakan operator matematis dalam

kawasan diskret. Dimana fungi dari operator sigma adalah

menjumlahkan nilai ke i sampai dengan nilai ke k.

Berdasarkan perhitungan diatas variabel error (e) yang di

integralkan sehingga dalam kawasan diskret menjadi

e(0)+e(1)+…+e(k-1)+e(k), atau dengan kata lain error yang

sebelumnya dijumlahkan dengan error-error yang

sebelumnya hingga error yang sekarang”. [4]

17

3. Kontrol Derivatif

Jika dari persamaan (5) didiskretisai dengan

menggunakan cara yang sama seperti kontrol integral maka

akan menjadi:

...........................(2.7)

Tc= waktu sampling atau waktu cuplik (Sampling time)

“Derivatif (de/dt) adalah suatu operator matemamis dalam

kawasan kontinyu jika didiskretisasi maka akan menjadi

limit, yang merupakan operator matematis dalam kawasan

diskret. Dimana fungi dari operator limit adalah mengurangi

nilai ke k dengan nilai ke k-1. Berdasarkan perhitungan diatas

variabel error (e) yang di derivatifkan, atau dengan kata

lain error yang sekarang dikurangi error yang

sebelumnya”.

Waktu sampling adalah lamanya waktu yang

digunakan untuk mencuplik atau mensampling nilai dari

sensor. Nilai dari sensor ini berguna untuk mendapatkan

sinyal error (error(e)=set point-nilai sensor). Dimana waktu

sampling ini sangat berpengaruh pada kesensitifan sistem

yang akan dikontrol. [4]

18

2.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah

chip didalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM,

memori program, atau keduanya) dan perlengkapan input output. Dengan kata

lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus

dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis

data.

Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk

mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.

Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” merupakan sebuah sistem

elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen

pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya

terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan

dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol

mesin, remote kontrol, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan

mainan.

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler

tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem

minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock

dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem

clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah

beroperasi.

20

Arduino Mega 2560 adalah board Arduino yang merupakan

perbaikan dari board Arduino Mega sebelumnya. Arduino Mega

awalnya memakai chip ATmega1280 dan kemudian diganti dengan

chip ATmega2560, oleh karena itu namanya diganti menjadi Arduino

Mega 2560. Pada saat tulisan ini dibuat, Arduino Mega 2560 sudah

sampai pada revisinya yang ketiga (R3). Berikut spesifikasi Arduino

Mega 2560 R3.

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Mega

Microcontroller ATmega2560

Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-12V

Input Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 54 (of which 15 provide

PWM output)

Analog Input Pins 16

DC Current per I/O Pin 40 mA

DC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 256 KB of which 8 KB

used by bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Clock Speed 16 MHz

Arduino mega 2560 adalah papan mikrokontroler ATmega2560

berdasarkan datasheet memiliki 54 digital pin input / output (dimana 15

dapat digunakan sebagai output PWM), 16 analog input, 4 UART

21

(hardware port serial), osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack

listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua yang diperlukan

untuk mendukung mikrokontroler, hanya menghubungkannya ke

komputer dengan kabel USB atau power dengan adaptor AC-DC atau

baterai.

Arduino Mega 2560 berbeda dari semua board sebelumnya, tidak

menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur

ATmega16U2 (ATmega8U2 dalam revisi 1 dan revisi 2 papan)

diprogram sebagai konverter USB-to-serial.

Revisi 2 dewan Mega2560 memiliki resistor menarik garis 8U2

HWB ke tanah, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam

mode DFU. Revisi 3 dari dewan memiliki fitur-fitur baru berikut:

1. 1,0 pin out: menambahkan SDA dan pin SCL yang dekat

dengan pin AREF dan dua pin baru lainnya ditempatkan

dekat dengan pin RESET, yang IOREF yang

memungkinkan perisai untuk beradaptasi dengan tegangan

yang tersedia dari papan. Di masa depan, perisai akan

kompatibel baik dengan dewan yang menggunakan AVR

yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Due yang

beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak

terhubung, yang disediakan untuk tujuan masa depan.

2. Stronger RESET sirkuit.

22

3. Atmega 16U2 menggantikan 8U2. [6]

2.3 Driver H-Brigde Mosfet

H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi

untuk menggerakan motor. Rangkaian ini diberinama H-bridge karena bentuk

rangkaiannya yang menyerupai huruf H. Rangkaian ini terdiri dari dua buah

Mosfet kanal P dan dua buah Mosfet kanal N. Prinsip kerja dari rangkaian ini

adalah mengatur mati-hidupnya keempat Mosfet tersebut.

Gambar 2.5 Board Driver H-Bridge Mosfet

Pada dasarnya rangkaian H-Bridge merupakan rangkaian saklar sederhana seperti

di bawah ini.

Gambar 2.6 Skematik Driver Motor Mosfet (1)

http://eko-rudiawan.com/wp-content/uploads/2012/03/2012-03-08_0024201.png

23

Gambar diatas merupakan bentuk sederhana dari prinsip H-Bridge driver motor.

Dapat dilihat pada gambar diatas terdapat empat buah switch yang berfungsi untuk

mengontrol arah putaran dari motor.


Perhatikan gambar di atas ini, pada saat SW1 dan SW4 ditekan secara bersamaan,

maka arah aliran arus akan mengalir dari positif ke ground melewati motor

dimana terminal bagian kiri motor mendapatkan tegangan positif dan bagian

kanan motor mendapatkan ground. Hal ini akan membuat motor berputar searah

jarum jam (dapat dilihat pada gambar kecepatan motor +66.0). Selanjutnya

perhatikan gambar satu lagi di bawah ini,


24


Pada gambar ketiga ini, saklar yang aktif adalah SW2 dan SW3. Hal ini

juga dapat membuat arus mengalir dari positif ke ground. Namun berbeda dari

gambar 2, pada gambar ketiga ini terminal motor pada sebelah kiri mendapatkan

ground sedangkan terminal motor sebelah kanan mendapatkan tegangan positif.

Hal ini berlawanan dengan kondisi pada gambar 2, sehingga arah putaran motor

menjadi berbalik dari arah sebelumnya menjadi berlawanan arah jarum jam. Hal

ini dapat dilihat pada gambar, dimana tertulis kecepatan adalah -54.7 (nilai minus

berarti arah putarannya terbalik). Rangkaian H-Bridge sederhana diatas sudah

dapat digunakan untuk mengontrol arah putaran motor DC, kita dapat mengganti

saklar tersebut dengan saklar elektronik (relay atau transistor). Dengan

menggunakan relay atau transistor dapat mengontrol on/off dari saklar elektronik

melalui mikrokontroler atau mikroprosesor. [7]

2.4 Sensor HC-SR04

Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang

ultrasonik. Sensor ini adalah tranceiver, didalam sensornya terdapat dua bagian


25

yaitu receiver dan transmitter yang mempunyai fungsi sebagai penghasil

gelombang dan penerima gelombang. Prinsip kerja sesnsor ini mirip dengan radar

ultrasonik. Gelombang ultrasonik dipancarkan kemudian diterimabalik oleh

receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah

representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik yang

memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor pada robot.

Gambar 2.9 Sensor HC-SR04

Sensor ultrasonic HC-SR04 yang mempunyai 4 pin. satu pin VCC sebagai

pin masukan tegangan dan diimbangi pin GND untuk grounding, sedangkan dari

pin sisanya adalah trigger dan echo pin yang akan mempengaruhi gelombang

ultrasonik itu sendiri. Untuk menghubungkan sensor ultrasonik cukup

menghubungkan pin VCC dan GND ke +5 V dan GND arduino serta pin trigger

dan echo terhubung dengan pin digital arduino.

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas

frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan

bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut

transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal

ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika

sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima

26

oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan

ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak

terhadap benda didepannya (bidang pantul).

Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal

atau gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal

tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian

penerima Ultrasonik. Setelah sinyal tersebut sampai ke penerima ultrasonik,

kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak

dihitung berdasarkan rumus

S =

…...........................................(2.8)

Di mana S (cm) adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang

pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik

sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik. Berikut spesifikasi

sensor jarak HC-SR04.

Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor HC-SR04

Working Voltage 5V(DC)

Static current Less than 2mA

Output signal Electric frequency signal, high level 5V, low

level 0V

Sensor angle Not more than 15 degrees

Detection distance 2cm-450cm.

High precision Up to 0.3cm

27

Input trigger signal 10us TTL impulse

Echo signal Output TTL PWL signal

Pinout 1. VCC

2. Trigger(T)

3. Echo(R)

4. GND

HC-SR04 menembakkan 8 pulsa sinyal ultrasonik yang dimodulasi pada

frekuensi 40KHz. Pulsa sinyal tersebut ditembakkan setelah pin trigger(2) diberi

pulsa logic “1” selama 10 micro second oleh arduino. Sinyal yang ditembakkan

tadi kemudian dipantulkan benda didepannya lalu diterima receiver. Sensor lalu

mengukur waktu tempuh sinyal echo tersebut dan megolahnya menjadi jarak.

Pin echo(3) akan menghasilkan pulsa logic “1” untuk dibaca oleh Arduino.

Lebar pulsa tersebut yaitu 150us sampai dengan 25ms sesuai jarak, dan 38ms jika

tidak ada halangan di depan sensor. Untuk mengkonversikannya ke cm, lebar

pulsa harus dibagi 58, sedangkan untuk mengkonversikannya ke dalam inci, lebar

pulsa dibagi 148. [8]

2.5 Motor DC (Direct Current)

Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus

searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.

Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan

kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah,

sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-

28

unidirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat

berputar sebagai berikut.

Gambar 2.10 Skematik Sederhana Motor DC

Bagian Atau Komponen Utama Motor DC

1. Kutub medan

Kutub medan berfungsi untuk perputaran motor dc karena

interaksi antara dua kutub magnet yang akan menggerakan

bearing pada ruang kutub medan. Motor DC sederhana memiliki

dua kutub medan kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik

energi membesar melintasi bukaan antara kutub magnet. Untuk

motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau

lebih elektromagnet.

2. Current Elektromagnet atau Dinamo

Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as

penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC

yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk

29

oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet

berganti lokasi.

3. Commutator

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.

Kegunaannya adalah untuk transmisi arus antara dinamo dan

sumber daya. [9]

2.6. PWM (Pulse Width Moudulation)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu periode,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Bebarapa contoh aplikasi

PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau

tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan,

serta aplikasi-aplikasi lainnya.

Gambar 2.11 Cara Kerja PWM

Ttotal = Thigh +Tlow ……………..…. (2.9)

D = (Thigh/ Ttotal) x 100% ................... (2.10)

30

Vout = D x Vin …………………..…… (2.11)

Vout = (Thigh/ Ttotal) x Vin ………..… (2.12)

Keterangan :

Thigh = rentang waktu pulsa high (s)

Tlow = rentang waktu pulsa low (s)

Ttotal = rentang waktu satu perioda (s)

D = duty cycle adalah lamanya pulsa high dalam satu perioda (%)

Vout = tegangan keluaran (Volt)

Vin = tegangan masukan (Volt)

PWM adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa

(duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa

merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar

pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum

termodulasi. Duty Cycle merupakan representasi dari kondisi logika high dalam

suatu periode sinyal dan di nyatakan dalam bentuk (%) dengan range 0% sampai

100%, sebagai contoh jika sinyal berada dalam kondisi high terus menerus artinya

memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu sinyal keadaan high sama dengan

keadaan low maka sinyal mempunyai duty cycle sebesar 50%. Penggunaan PWM

diantaranya:

31

1. PWM sebagai data keluaran suatu perangkat. PWM dapat

digunakan sebagai data dari suatu perangkat, data

direpresentasikan dengan lebar pulsa positif (Tp).

2. PWM sebagai data masukan kendali suatu perangkat. Selain

sebagai data keluaran, PWM pun dapat digunakan sebagai data

masukan sebagai pengendali suatu perangkat. Salah satu

perangkat yang menggunakan data PWM sebagai data

masukannya adalah Motor DC Servo. Motor DC Servo itu sendiri

memiliki dua tipe: 1. Kontinyu, 2. Sudut. Pada tipe 1., PWM

digunakan untuk menentukan arah Motor DC Servo, sedangkan

pada tipe 2., PWM digunakan untuk menentukan posisi sudut

Motor DC Servo.

PWM sebagai pengendali kecepatan Motor DC bersikat. Motor DC

bersikat atau Motor DC yang biasa ditemui di pasaran yang memiliki kutub A dan

kutub B yang jika diberikan beda potensial diantara kedua-nya, maka Motor DC

akan berputar. Pada prinsipnya Motor DC jenis ini akan ada waktu antara saat

beda potensial diantara keduanya dihilangkan dan waktu berhentinya. Prinsip

inilah yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan Motor DC jenis ini dengan

PWM, semakin besar lebar pulsa positif dari PWM maka akan semakin cepat

putaran Motor DC. Untuk mendapatkan putaran Motor DC yang halus, maka

perlu dilakukan penyesuaian Frekuensi (Perioda Total) PWM-nya. [10]

32

2.7 Data Logger

Logging data (data logging) adalah proses otomatis pengumpulan dan

perekaman data dari sensor untuk tujuan pengarsipan atau tujuan analisis. Sensor

digunakan untuk mengkonversi besaran fisik menjadi sinyal listrik yang dapat

diukur secara otomatis dan akhirnya dikirimkan ke komputer atau mikroprosesor

untuk pengolahan. Berbagai macam sensor sekarang tersedia. Sebagai contoh,

suhu, intensitas cahaya, tingkat suara, sudut rotasi, posisi, kelembaban relatif, pH,

oksigen terlarut, pulsa (detak jantung), bernapas, kecepatan angin, dan gerak.

Selain itu, banyak peralatan laboratorium dengan output listrik dapat digunakan

bersama dengan konektor yang sesuai dengan data logger.

Gambar 2.12 SD card ATmega Data Logger

Data logger (perekam data) adalah sebuah alat elektronik yang mencatat

data dari waktu ke waktu baik yang terintegrasi dengan sensor dan instrumen

didalamnya maupun ekternal sensor dan instrumen. Atau secara singkat data

logger adalah alat untuk melakukan data logging. Biasanya ukuran fisiknya kecil,

bertenaga baterai, portabel, dan dilengkapi dengan mikroprosesor, memori

internal untuk menyimpan data dan sensor. Beberapa data logger diantarmukakan

33

dengan komputer dan menggunakan software untuk mengaktifkan data

logger dan melihat dan menganalisa data yang terkumpul, sementara yang lain

memiliki peralatan antarmuka sendiri (keypad dan LCD) dan dapat digunakan

sebagai perangkat yang berdiri sendiri (Stand-alone device).

Salah satu keuntungan menggunakan data logger adalah kemampuannya

secara otomatis mengumpulkan data setiap 24 jam. Setelah diaktifkan, data

logger digunakan dan ditinggalkan untuk mengukur dan merekam informasi

selama periode pemantauan. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan

gambaran yang komprehensif tentang kondisi lingkungan yang dipantau,

contohnya seperti suhu udara dan kelembaban relatife. [11]

34

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian mengenai desain dan implementasi kontrol PID pada robot wall

follower dengan dan sistem minimum Arduino Mega serta motor sebagai aktuator

dilaksanakan pada bulan Februari hingga April 2016. Adapun tempat penelitian

dilaksanakan di Pusat Laboraturium Terpadu (PLT) Fisika Instrumentasi

Universitas Islam Negeri (UIN) Jakarta.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Tabel 3.1 Alat dan Bahan Penelitian

Alat dan Bahan Keterangan

Alat:

1. Personal Computer (PC) atau laptop

2. LCD Shield Arduino

3. Driver H-Bridge Mosfet Shield

Arduino

4. Mikrokontroler ATMega 2560 pada

sistem minimum Arduino Mega

5. Sensor HC-SR04

6. Motor DC 12 Volt

7. Baterai Li-Po Zippy 1000

8. Kabel Serial

9. Gearbox Motor DC 12V

10. Kabel jumper male to male, male to

female, female to female

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

3 buah

2 buah

1 buah

1 buah

1 buah

Secukupnya

35

11. Seperangkat obeng

12. Adaptor 3V – 12V

13. Bor mini

14. Mata bor mini 1 mm



17. Cuter

18. Solder listrik 30W

19. Multimeter

20. Tachometer

21. Tang kecil

22. Alat sedot timah

1 set

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

1 buah

Bahan:

1. Arduino IDE

2. Microsoft Exel

3. Timah

4. Baut spacer 1,5 cm

5. Baut 1 mm, 2 mm, 3 mm

6. Mur 1 mm, 2 mm, 3 mm

7. Akrilik

8. PCB IC

9. Lem UHU

10. Lem Double Tip Hitam

Versi arduino 1.6.7 -r2

Versi microsoft 2010

Secukupnya

4 buah

Secukupnya

Secukupnya

30 x 30 cm

Secukupnya

Secukupnya

Secukupnya

37

mencangkup perancangan mekanik dan perancangan elektronik. Perancangan

software diawali dengan pembuatan diagram alir (flowchart) sistem kontrol,

selanjutnya penulisan program menggunakan compiler bahasa pemograman C

pada software Arduino IDE versi 1.6.7.

3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (hardware)

Perancangan hardware dibagi atas perancangan mekanik, dan

integrasi unit mikrokontroler utama, unit sensor, dan unit motor dc.

Perancangan ini bisa dilihat pada diagram blok berikut ini.

Gambar 3.2 Diagram Block Perancangan Hardware

Dari diagram blok diatas terlihat beberapa hardware yang

digunakan untuk perancangan dari robot wall follower. Berikut

merupakan penjelasan dari fungsi masing-masing komponen.

Arduino Mega 2560

Driver H-Bridge Mosfet

LCD Shield Arduino

LCD 16x2

HC-SR04

HC

-SR0

4 HC

-SR

04

Motor Kanan Motor Kiri

Baterai

38

Sensor HC-SR04

Berfungsi sebagai sensor yang akan mengirimkan data

sesuai keadaan fisis yang nantinya akan diolah dan di

respon oleh mikrokontroler.

Mikrokontroler ATMega 2560 pada Arduino Mega

Mengontrol kerja dari masing – masing hardware yang

digunakan, sistem kontrol sendiri menggunakan

kontrol PID.

Driver H-Bridge Mosfet

Alat ini menempel dengan mikrokontroler dimana

memiliki fungsi untuk mengontrol arah putaran motor

DC.

Motor DC

Berfungsi sebagai aktuator bagi penggerak roda yang

dikontrol oleh mikrokontroler.

LCD Shield Arduino

Berfungsi sebagai penghubung antara mikrokontroler

ATMega 2560 pada Arduino Mega dengan LCD 16x2.

LCD 16x2

Berfungsi sebagai menampilkan hasil pengkodingan

sistem dari mikrokontroler.

39

Baterai

Berfungsi sebagai Power Supply, pada sistem

minimum Arduino Mega asupan listrik bisa diambil

langsung memanfaatkan kabel serial yang disediakan

sebesar 12V.

A. Desain Mekanik

Desain mekanik yang baik mendukung pergerakan serta

keseimbangan robot wall follower ini menjadi lebih baik dan

efisien, dalam tahap ini merupakan salah satu langkah yang penting

karena dibutuhkan kecermatan dan ketepatan dalam pembuatannya,

hal ini disebabkan karena rancangan mekanik menentukan bentuk

berikut ukuran yang efesien pada alat yang akan dibuat.

Perancangan mekanik sendiri dimulai dari perancangan design

lantai pertama dan lantai kedua dimana lantai pertama ini akan

menjadi tempat bagi sistem minimum dari Arduino Mega, sensor,

motor, beserta baterai. Serta lantai kedua akan menjadi tempat

untuk meletakan barang yang akan dibawa. Perancangan ini

menggunakan software Corel Draw X4.

41

Kemudian pada sistem minimum dari ATMega 2560 pada

Arduino diletakan di tengah dan baterai diletakan dibelakang hal

ini bertujuan untuk menyeimbangkan beban yang akan diterima

motor ketika robot sedang berjalan. Dan pada bagian belakang

kanan dan kiri diletakan motor untuk menggerakan roda yang akan

menjalankan robot. Untuk menyatukan alat dan bahan pada

rancangan mekanik ini digunakan mur dan baut hal ini

memungkinkan alat dapat di bongkar pasang sesuai kebutuhan

pengguna (User).

Rangkaian dari sistem minimum ATMega 2560 pada Arduino

Mega dan sensor HC-SR04 adalah box kontrol sendiri yang telah

di intregasikan menjadi satu yang kemudian dihungkan ke motor

dan baterai melalui kabel jumper yang telah disiapkan.

42

B. Integrasi Hardware

Tahapan ini merupakan tahap terakhir dalam perancangan

mekanik, dimana pada tahap ini semua hardware di intregasi

sesuai pin yang telah dijelaskan hingga menjadi satu kesatuan dan

dapat melakukan fungsinya masing-masing.

Gambar 3.4 Integrasi Hardware

Dapat diketahui bahwa integrasi hardware satu dengan

hardware lainnya maka akuisisi data dapat diperoleh dari berbagai

alat pada robot wall follower. Pada mikrokontroler ATMega 2560

Echo Trigg

Echo Trigg

Echo Trigg

22 23 24 25 26 27

4

5

6

7 8

9

10

11

M1+

M1-

M2-

M2+

Gnd

Vin

PB1

5 PB2

PB3

PB4 3

2

8

9

1

0

10

11

RS

5 E

D4

D5

D6

D7

2

1

2

1 Gnd

12v

12

13

HC-SR 04 HC-SR 04 HC-SR 04

LCD Shield

Mosfet

LCD

Motor Motor Baterai

Ard

uin

o M

ega

43

yang terdapat pada Arduino Mega terhubung dengan beberapa

hardware yang diperlukan untuk mendapatkan suatu sistem dari

robot ini.

Selanjutnya dapat dilihat dari Gambar 3.4 pada bagian

sensor. Disini sensor HC-SR04 yang digunakan berjumlah 3 buah,

dimana setiap sensor ditempatkan pada posisi yang berbeda-beda.

Sensor HC-SR04 terdapat 2 bagian fungsi, yaitu Echo dan Trigger

yang dihubungkan ke Arduino Mega pada pin 23, pin 25, pin 27

dan pin 22, pin 24, pin 26. Sensor disini berfungsi untuk

mengirimkan data yang diterima kepada Arduino Mega.

Kemudian pin 8, pin 9, pin 10, dan pin 11 pada Driver Mosfet

dihubungkan ke Arduino Mega pada pin 4, pin 5, pin 6, dan pin 7.

Pada pin 4 dan pin 5 yang dihubungkan ke Driver Mosfet bertujuan

untuk memprogram pergerakan motor sebelah kanan dan pada pin

6 dan pin 7 untuk memprogram pergerakan motor yang ada

disebelah kiri. Dan pada M1+ dan M1- pada Driver Mosfet

dihubungkan ke motor sebelah kanan, dan pada M2- dan M2+

dihubungkan ke motor sebelah kiri M1+, M1-, M2-, dan M2+

berfungsi sebagai penggerak atau output yang diterima dari

Arduino Mega untuk menggerakan motor sebelah kanan dan motor

sebelah kiri. Dan pada port Vin dan Gnd dihubungkan ke port 12V

dan Gnd pada Baterai yang berfungsi sebagai pemberi supply arus

44

untuk menggerakan semua sistem yang terjadi pada robot wall

follower.

Kemudian pada LCD Shield terdapat 4 buah button dimana

setiap button dihubunkan ke Arduino Mega melalui pin 2, pin 3,

pin 8, dan pin 9. Button ini berfungsi sebagai penggerak atau

pengubah menu yang nantinya akan ditampilkan pada LCD. Lalu

pada LCD port RS, port E, port D4, port D5, port D6, dan port D7

dihubungkan ke pin 0, pin 1, pin 10, pin 11, pin 12, dan pin 13

pada Arduino Mega. LCD disini berfungsi sebagai tampilan menu-

menu dari program yang telah dibuat pada Arduino Mega.

3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perancangan software merupakan proses pembuatan

program yang akan digunakan untuk mengontrol kerja hardware.

Program ini berperan dalam pengakusisian data dari sensor ke

mikrokontroler, serta menampilkan dan menyimpan hasil

pengukuran. Program yang dibuat menggunakan bahasa

pemograman C dengan software Arduino IDE versi 1.6.7 Pada

program ini memiliki beberapa bagian, diataranya:

a) Bagian Inisialisasi

Bagian ini merupakan penentuan library yang digunakan

dalam program serta inisialisasi variabel yang digunakan.

45

b) Bagian Setup

Bagian ini merupakan listing program yang menentukan

penggunaan pin I/O dan konektifitas sensor.

c) Bagian Program Utama (loop)

Bagian ini merupakan listing progam utama untuk yang

mengontrol hardware sesuai dengan perintah yang diberikan.

Data yang berbentuk integer (nilai) yang didapat oleh

sensor kemudian akan diubah mencadi string (huruf) sehingga

dapat dibaca pada serial monitor. Berikut merupakan diagram alir

pengolahan data yang digunakan pada mikrokontroler

Gambar 3.5 Diagram Alir Program Utama Mikrokontroler

Mulai

Selesai

Inisialisasi Program

Setup

Program Utama

Program LCD Program Sensor Program Motor Program PID

46

Error PWM

Pada program utama sendiri merupakan program kontrol

alat dengan kendali PID, berikut merupakan diagram alir kontrol

PID pada program utama.

3.4.3 Desain Kontrol

Perancangan sistem kontrol pada robot wall follower ini terdiri dari

desain kontrol PID dan tunning PID. Pertama diberikan set point pada

sensor yang berada di samping robot. Ketika sensor mendapatkan nilai

error akan dihitung apakan error tersebut bernilai 0 atau tidak. Bila error

tidak 0 maka error akan dihitung oleh PID kemudian motor akan aktif

dengan nilai PWM yang diberikan PID.

Gambar 3.6 Diagram Block Sistem Kontrol

Lalu motor akan menggerakan robot wall follower dan akan

mengirim kembali ke sensor HC-SR04. Sistem yang dibangun merupakan

close loop dan feedback nilai yang berasal dari sensor HC-SR04. Dapat

dilihat pada Gambar 3.6 diatas.

PID Motor Robot

Wall

Follower

HC-SR04

Set Point Keluaran

47

3.4.4 Tahapan Sistem Pengambilan Data

Gambar 3.7 Tahapan Sistem Pengambilan Data

Apakah

Error =

0?

Ambil data

sensor samping

Hitung Error

Aktifkan Motor

dengan nilai dasar

Ya

Hitung PID

Aktifkan Motor

dengan Nilai PID

Save Data Output

Sistem dengan Data

Logger

Selesai

Mulai

Tidak

48

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Rancang Bangun Mikrokontoler dan Sensor Ultrasonik pada

Robot Wall Follower

Pada tahap awal yang dilakukan pada penelitian ini adalah merancang dan

membangun mikrokontroler dan sensor ultrasonik pada robot wall follower. Perlu

diketahui bahwa dalam pembuatan robot wall follower ini tidak lepas dari

bagaimana cara membangun suatu sistem yang efektif agar dapat berfungsi

dengan baik kinerja dari robot nantinya. Khususnya pada mikrokontroler serta

sensor ultrasonik yang digunakan. Disini mikrokontroler yang digunakan adalah

ATMega 2560 yang terdapat pada board Arduino Mega serta sensor ultasonik

yang digunakan adalah sensor HC-SR04. Dimana sensor HC-SR04 akan

mengirim data hasil pengukuran ke mikrokontroler ATMega 2560 yang terdapat

pada Arduino Mega. Bisa dikatakan bahwa mikrokontroler disini adalah sebagai

otak kerja pada robot wall follower ini. kemudian data yang diterima oleh sensor

mikrokontroler akan dilanjutkan ke driver mosfet yang nantinya akan

menggerakan motor untuk menjalankan robot.

Adapun beberapa tambahan pendukung seperti LCD yang berfungsi

sebagai tampilan dari sistem yang diinginkan pada robot. Seperti susur yang ingin

digunakan, setting Kp, Ki, dan Kd, dan mengatur speed gerak untuk motor.

Kemudian supaya semua sistem dapat beroperasi membutuhkan pasokan listrik,

49

sehingga digunakan baterai dengan arus 12 Volt untuk mensupply pasokan listrik

tersebut.

Gambar 4.1 Sistem Robot Wall Follower tampak atas

Gambar 4.2 Sistem Robot Wall Follower tampak depan

50

Gambar 4.3 Sistem Robot Wall Follower tampak samping

Adapun hasil dari rancang bangun mikrokontroler dan sensor ultrasonik

seperti gambar diatas, dimana bentuk robot terbagi atas 2 bagian yaitu bagian atas

dan bagian bawah. Bagian atas tempat untuk barang yang akan dibawa oleh robot

kemudian bagian bawah merupakan sistem minimum dari mikrokontroler yang

berfungsi sebagai pengatur kinerja robot serta sensor ultrasonik yang berfungsi

sebagai alat penelusur dinding pada robot.

4.2 Karakterisasi Sensor HC-SR04 dan Kalibrasi Motor DC 12 Volt

4.2.1 Hasil Karakterisasi Sensor HC-SR04

Sebelum sensor HC-SR04 dapat digunakan, terlebih dahulu

dilakukan proses pengujian tingkat keakuratan sensor pengukuran jarak

oleh sistem sensor tersebut. Dengan demikian dilakukan proses

karakterisasi sistem sensor HC-SR04. Proses karakterisasi sensor jarak

HC-SR04 dilakukan terhadap nilai jarak yang terdapat pada meteran. Hal

51

ini dilakukan karena ingin membandingkan nilai jarak yang dikeluarkan

oleh sensor terhadap nilai jarak tetap yang berada pada meteran.

Gambar 4.4 Proses Karakterisasi Sensor HC-SR04

Tujuan dari karakterisasi ini adalah ingin mendapatkan nilai yang

lebih akurat pada sensor. Pengambilan data dilakukan dengan cara

mehadapkan setiap sensor ke arah dinding agar mendeteksi pengukuran

jarak sensor pada jarak yang ditentukan terhadap dinding. Jarak yang

ditentukan dimulai dari 20 cm sampai dengan 200 cm dengan interval 10

cm dan diulang sebanyak tiga kali pengambilan data. Maka akan terdapat

60 data jarak yang dikeluarkan oleh setiap sensor HC-SR04. Hasil dari

proses karakterisasi sistem sensor HC-SR04 dapat dilihat pada gambar

dibawah ini.

52

y = 1.0036x - 0.6094 R² = 0.9999

020406080

100120140160180200220

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Jara

k Se

nso

r (c

m)

Jarak pada Meteran (cm)

Grafik Hasil Karakterisasi Sensor Depan

Rata-rata JarakSensor

Linear (Rata-rataJarak Sensor)

y = 1.0087x - 0.5336 R² = 0.9999

020406080

100120140160180200220

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Jara

k Se

nso

r (c

m)


Grafik Hasil Karakterisasi Sensor Kanan

Rata-rata JarakSensorLinear (Rata-rataJarak Sensor)

Gambar 4.5 Grafik Karakterisasi Sensor Depan

Gambar 4.6 Grafik Karakterisasi Sensor Kanan

Gambar 4.7 Grafik Karakterisasi Sensor Kiri

y = 1.0094x - 0.6718 R² = 0.9999

020406080

100120140160180200220

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Jara

k Se

nso

r (cm

)


Grafik Hasil Karakterisasi Sensor Kiri

Rata-rata JarakSensorLinear (Rata-rataJarak Sensor)

53

Dari data kalibrasi hasil yang diperoleh, dapat dilihat bahwa dari

ketiga grafik diatas rata-rata dari ketiga data yang diperoleh oleh sensor

terjadi perbedaan terhadap data jarak meteran. Adapun perbedaan ini

biasanya terjadi karena kualitas dari sensor atau terjadinya gangguan

ketika pengukuran berlangsung. Namun nilai dari data sensor dengan data

jarak dapat diperkecil atau dapat diperdekat dengan menggunakan

persamaan regresi. Dengan menggunakan persamaan regresi dimana

Persamaan ini terdiri dari rata-rata ketiga data yang diperoleh oleh sensor

sebagai (x) dan data jarak pengukuran sebagai (y), oleh karena itu dapat

dihitung dengan persamaan regresi tersebut. Disetiap tabel memiliki

persamaan regresi yang berbeda-beda ini terjadi karena setiap tabel

kalibrasi sensor mempunyai nilai data yang berbeda-beda pula. Dapat

dilihat hasil data perhitungan jarak menggunakan persamaan regresi

mendekati nilai dari data jarak pengukuran. Persamaan regresi dapat

dilihat pada grafik diatas. Persamaan regresi yang didapat ketika kalibrasi

sensor depan adalah y = 1.0036x – 0.6094, pada kalibrasi sensor kanan

adalah y = 1.0087x – 0.5336, pada kalibrasi sensor kiri adalah y = 1.0094x

– 0.6718 dengan nilai R2

= 0.999 yang nantinya persamaan ini akan

dimasukan kedalam program sensor.

4.2.2 Hasil Kalibrasi Motor DC 12 Volt

Kemudian langkah selanjutnya adalah kalibrasi motor dimana

motor adalah bagian aktuator yang terdapat pada robot. Motor disini

berfungsi sebagai penggerak roda kanan dan roda kiri pada robot.

54

Kalibrasi ini bertujuan untuk melihat hasil kinerja motor yang akan

digunakan. Kalibrasi ini dilakukan dengan cara setiap motor kanan dan

motor kiri akan diberikan PWM dimulai dari 50 sampai dengan 225. Nilai

PWM yang diberikan didasarkan dengan kecepatan pengiriman data yang

dapat dilakukan oleh mikrokontroler yang digunakan. Karena

mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler berbasis 8 bit, nilai

PWM yang dapat diberikan hanya sampai 225 saja. Disini nilai interval

PWM yang diberikan sebanyak 20. Seperti halnya sensor, perlu

dilakukannya kalibrasi agar mendapatkan nilai yang lebih baik saat motor

digunakan sebagai aktuator pada robot.

Gambar 4.8 Proses Kalibrasi Motor DC

55

y = 1.003x + 7.3217 R² = 0.9999

0100200300400500600700800900

10001100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 90010001100

Mo

tor

Kir

i (R

pm

)

Motor Kanan (Rpm)

Grafik Kalibrasi Motor

Kecepatan Motor

Linear (KecepatanMotor)

Berikut adalah data hasil kalibrasi kedua motor yang digunakan yang

tertera pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.9 Grafik Kalibrasi Motor Kanan dan Kiri

Dari hasil yang diperoleh melalui proses kalibrasi motor, dapat

dilihat bahwa data kecepatan putar motor kanan lebih besar dibandingkan

dengan data motor kiri ketika diberika PWM yang sama. Namun

perbedaan ini relatif sangat kecil dapat dilihat dari hasil grafiknya nilai R2

= 0.999. Oleh sebab itu digunakanlah teknik pengambilan data dengan

menggunakan persamaan regresi yang bertujuan untuk mendekati nilai

kecepatan putar motor kiri yang tertinggal oleh nilai kecepatan putar motor

kanan ketika diberikan nilai PWM yang sama. Grafik yang menunjukan

data nilai kecepatan putar motor kiri dengan kecepatan putar motor kanan

dapat dilihat diatas dengan persamaan regresinya adalah y = 1.003x +

7.3217 yang nantinya akan diinput kedalam program motor.

56

4.3 Analisis Respon Sistem Ketika Robot Bergerak Dengan Variasi

Kontrol Proporsional Bernilai 1 – 7

Pada tahap ini dilakukan pengujian pada robot dengan memberikan

masukan unit step ketika robot diberikan Kp yang berubah-ubah sampai

menemukan osilasi yang maksimal atau osilasi yang terus menerus sehingga

respon transien tidak mencapai keadaan yang stabil. Adapun parameter

karakteristik respon transien terhadap masukan unit step yang akan dianalisis

ketika robot diberikan Kp yang berubah-ubah adalah Rise time (Tr), Max time

(Tmax) atau Peak time (Tp) dan Settling time (Ts) yang mengacu pada kurva

respon unit step, dimana kurva respon unit step ini berfungsi untuk mengetahui

parameter dan karakteristik dari respon pengontrolan. Pada pengambilan data ini

menggunakan susur kiri pada robot dengan menetapkan set point 12 cm atau saat

jarak keadaan stabil ketika robot sedang bergerak dan PWM yang diberikan pada

motor bernilai 60, karena ketika diberikan nilai PWM yang lebih besar untuk

kecepatan robot akan lebih sulit untuk menganalisis respon sistem yang terjadi

pada robot ketika sedang bergerak menelusuri dinding. Pengambilan data dimulai

dari ½ nilai set point yang telah ditetapkan yaitu 6 cm jadi sensor samping kiri

pada robot ketika sedang berjalan menyusuri dinding akan mengirimkan data hasil

dari respon yang diterima. Panjang lintasan untuk pengambilan data berjarak

ketika robot bergerak menyusuri dinding adalah 3 m. Berikut adalah data respon

sistem yang diambil melalui data logger ketika robot bergerak dan diberikan nilai

Kp yang berubah – ubah.

57

12

16.76

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

51

8

10

35

15

49

23

29

26

34

31

55

36

69

41

83

47

19

52

34

57

52

62

69

67

86

73

06

76

18

79

23

84

37

87

46

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)

Respon Sistem Ketika Kp = 1

Kp 1

11.4

18.8

02468

10121416182022

0

77

7

15

51

23

24

31

00

36

58

44

31

52

11

57

92

65

84

73

67

81

67

85

17

92

96

79

08

84

73

90

37

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 2

Gambar 4.10 Grafik Respon Sistem Ketika Kp = 1

Dapat dilihat dari Gambar 4.10 adalah grafik kurva jarak terhadap waktu

dimana nilai Kp yang diberikan adalah 1 terdapat Rise time (Tr) pada waktu 1035

ms dengan nilai jaraknya adalah 12 cm dan Peak time (Tp) terjadi pada waktu

2071 ms dengan nilai jaraknya 16.76 cm, pada data ketika Kp bernilai 1 ini tidak

memiliki nilai Settling time (Ts) disebabkan terjadinya osilasi yang terus menerus.


58

Kemudian pada Gambar 4.11 adalah grafik kurva jarak terhadap waktu

dimana nilai Kp adalah 2. Pada grafik ini terdapat Rise time (Tr) terjadi pada

waktu 777 ms dengan jarak pada sensor 11.4 cm dan Peak time (Tp) terjadi pada

waktu 2065 ms dengan jarak pada sensor 18.8 cm, grafik data ketika Kp bernilai 2

ini pun tidak memiliki nilai Settling time (Ts) disebabkan karena masih terjadi

osilasi ketika robot bergerak menyusuri dinding hingga batas jarak uji coba

pengambilan data.


Pada Gambar 4.12 adalah grafik kurva jarak terhadap waktu dimana nilai

Kp adalah 3. Pada grafik ini Rise time (Tr) terjadi pada waktu 516 ms ketika jarak

yang diterima sensor 10.74 cm dan Peak time (Tp) terjadi pada waktu 1815 ms

ketika jarak yang diterima sensor 18.93, grafik pada Kp bernilai 3 pun tidak

memiliki nilai Settling time (Ts) karena masih terjadi osilasi ketika robot bergerak

menyusuri dinding hingga batas jarak uji coba pengambilan data.

10.74

18.93

02

4

68

10

12

1416

18

20

0

78

4

15

58

23

30

28

87

34

43

42

16

49

91

57

66

65

37

73

08

80

85

86

46

92

17

89

10

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 3

59


Selanjutnya pada Gambar 4.13 adalah grafik kurva jarak terhadap waktu

dimana nilai Kp yang diberikan adalah 4, pada grafik ini Rise time (Tr) terjadi

pada waktu 512 ms dengan jarak yang diterima sensor 11.37 cm dan tedapat nilai

Peak time (Tp) terjadi pada waktu 1024 ms dengan jarak yang diterima sensor

18.82 cm kemudian pada Gambar 4.13 ini terdapat Settling time (Ts) terjadi pada

waktu 8421 ms dengan nilai jarak yang diterima sensor 11.62 cm karena pada

waktu ini osilasi mulai berkurang dan respon sistem mulai mencapai dan menetap

dinilai set point 12 cm.

11.37

18.82

11.62

02

4

68

10

12

1416

18

20

0

51

2

10

24

15

39

20

51

25

66

30

87

33

90

39

08

44

21

49

50

54

67

59

81

64

98

70

15

75

30

80

55

83

72

86

78

89

88

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 4

60


Kemudian pada Gambar 4.14 adalah grafik kurva dengan nilai Kp yang

diberikan adalah 5, pada grafik ini Rise time (Tr) terjadi pada waktu 254 ms

dengan nilai jarak yang diterima sensor 12.01 cm, Peak time (Tp) terjadi pada

waktu 770 ms pada jarak 18.27 cm dan nilai Settling time (Ts) terjadi pada waktu

7579 ms pada jarak 12.14 cm karena dititik inilah osilasi mulai berkurang dan

respon sistem mulai mecapai dan menetap di nilai set point.

12.01

18.27

12.14

02

4

68

10

12

1416

18

20

0

77

0

15

40

23

14

30

89

32

22

39

93

47

64

55

34

63

09

70

82

78

54

84

13

87

59

91

11

92

74

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 5

61


Pada Gambar 4.15 adalah grafik kurva dengan nilai Kp yang diberikan

adalah 6, pada grafik ini Rise time (Tr) terjadi pada waktu 254 ms ketika jarak

yang diterima sensor 10.16 cm, Peak time (Tp) terjadi pada waktu 770 ms ketika

jarak yang diterima sensor 18.32 cm dan Settling time (Ts) terajadi pada waktu

7530 ms ketika jarak yang diterima sensor 12.4 cm.

10.11

18.32

12.4

02

4

68

10

12

1416

18

20

0

51

2

10

26

15

46

20

70

25

84

31

00

34

02

39

17

44

33

49

50

54

64

59

91

65

06

70

19

75

30

80

47

83

48

88

63

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 6

62


Kemudian pada Gambar 4.16 adalah grafik kurva dengan nilai Kp yang

diberikan adalah 7, pada grafik ini Rise time (Tr) terjadi pada waktu 250 ms ketika

jarak pada sensor 10.37 cm dan Peak time (Tp) terjadi pada waktu 514 ms ketika

jarak pada sensor 14.94 cm dan tidak memiliki nilai Settling time (Ts) karena pada

grafik ini terjadi osilasi yang maksimum atau osilasi yang sudah terjadi terus

menerus disinilah titik maksimum untuk menentukan parameter lain dari kontrol

PID yaitu Ki dan Kd. Berikut adalah grafik perbandingan parameter respon

terhadap Kp yang berubah – ubah.

10.37

14.94

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

51

4

12

93

18

06

21

06

26

21

29

24

34

38

39

58

44

71

49

84

54

98

60

10

65

26

70

58

75

75

80

91

84

05

87

07

92

20

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)


Kp 7

63

Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Respon Sistem Terhadap Kp

Pada Gambar 4.17 dapat dilihat bahwa setiap parameter respon memiliki

nilai yang berbeda – beda. Sesuai dengan teori pada kontrol PID bahwa ketika Kp

dinaikan akan menyebabkan penurunan rise time, mengurangi error steady state

dan perubahan kecil pada settling time. Pada tabel diatas dapat terlihat turunnya

rise time ketika Kp semakin bertambah serta perubahan pada settling time.

Perlu diketahui bahwa kontrol PID terdapat beberapa macam aksi kontrol

yaitu kontrol proporsional, kontrol integral dan kontrol derivatif. Disetiap kontrol

terdapat terdapat konstanta yang harus ditentukan berdasarkan penggunaan

metode penentuan pada kontrol PID. Pada pengambilan data kontrol PID untuk

robot ini metode yang digunakan adalah metode Zigler Nichols dengan

mengamati hasil respon sinyal ketika konstanta proporsional dinaikkan hingga

periode osilasi mencapai maksimum, hal ini terjadi pada konstanta proporsional

bernilai 7 (Gambar 4.16). Pada gambar grafik tersebut dapat menentukan

2071 2065 1815 1024 770 770 514

1035 777 516 512 254 254 250

8421 7597 7530

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1 2 3 4 5 6 7

Wak

tu (

ms)

Konstanta Proporsional

Perbandingan Parameter Respon Terhadap Kp

Peak Time

Rise Time

Settling Time

64

konstanta untuk pengkontrolan menggunakan PID. Berikut adalah tabel ketentuan

untuk menentukan parameter kontrol PID dengan menggunakan metode Zigler

Nichols.

Tabel 4.1 Ketentuan Metode Zigler Nichols (Standart PID Tunning Methode)

Dengan menggunakan tabel ketentuan metode Zigler Nichols diatas

didapatkan nilai Kp = 4.12, Ki = 2.39 dan Kd = 1.76. Berikut adalah grafik respon

sistem ketika robot menggunakan kontrol PID yang telah ditentukan.

65

Gambar 4.18 Grafik Respon Sistem PID

Pada Gambar 4.18 adalah grafik kurva reson sistem PID, dapat diketahui

bahwa osilasi terjadi pada tahap pertama saja setelah itu robot bergerak sesuai

dengan set poin yang telah diberikan dan dapat dianalisis parameter responnya.

Peak time (Tp) terjadi pada waktu 737 ms dengan nilai jarak 12 cm, Rise time (Tr)

terjadi pada waktu 490 ms dan nilai jarak 18.01 cm dan Settling time (Ts) terjadi

pada waktu 2248 ms dengan nilai jarak 11.68 cm.

4.3 Analisis Respon Sistem Kontrol PID Ketika Robot Bergerak Untuk

Variasi Beban 0, 0.25 dan 0.5 Kg

Pada tahap ini adalah tahap dimana anilisis perbandingan respon sistem

kontrol PID ketika robot tanpa diberikan beban dan ketika robot diberikan beban,

disini beban yang diberikan adalah batu ukiran seberat 0.25 kg dan 0.5 kg. berikut

adalah grafik respon sistem ketika robot menggunakan kontrol PID dengan beban

0.25 kg dan 0.5 kg.

12

18.01

11.68

02468

101214161820

0

73

7

14

79

20

03

27

39

30

68

38

03

43

27

50

69

58

04

65

49

72

84

80

23

83

35

90

77

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)

Respon Sistem PID

Kp 4.11 Ki 2.39 Kd 1.76

66

Gambar 4.19 Grafik Respon PID dengan Beban 0.25 kg

Kemudian pada Gambar 4.19 adalah grafik respon sistem ketika robot

membawa beban dengan berat 0.25 kg, dengan kontrol PID yang telah diberikan

sebelumnya yaitu dengan nilai Kp = 4.11, Ki = 2.39 dan Kd = 1.76. Terjadi osilasi

ketika pengambilan data pertama kali, setelah itu sistem mengalami osilasi sedikit

dan kemudian stabil. Terjadi Peak time (Tp) pada waktu 2032 ms dengan jarak

17.94 cm, Rise time (Tr) terjadi pada waktu 499 ms dengan nilai jarak 8.61 cm

dan Settling time (Ts) terjadi pada waktu 4812 ms dengan nilai jarak 11.65 cm.

8.61

17.94

11.65

02468

101214161820

0

15

35

30

29

45

30

58

12

73

18

88

18

10

33

4

10

78

4

11

00

3

11

21

7

11

42

9

11

64

4

11

85

3

12

72

8

Jara

k (c

m)

Waktu (cm)

Respon Sistem Ketika Membawa Beban 0.25 Kg

Kp 4.11 Ki 2.39 Kd 1.76

67

Gambar 4.20 Grafik Respon PID dengan Beban 0.5 kg

Pada Gambar 4.20 adalah grafik respon sistem ketika robot bergerak

menyusuri dinding dengan membawa beban 0.5 kg dengan menggunakan kontol

PID yang telah ditentukan yaitu dengan nilai Kp = 4.11, Ki = 2.39 dan Kd = 1.76.

Dari grafik tersebut sama halnya dengan kondisi ketika robot bergerak membawa

beban 0.25 kg. terjadi osilasi pada saat pertama pengambilan data dan kemudian

menjadi stabil. Terjadi Peak time (Tp) pada waktu 2116 ms dengan nilai jarak

13.54 cm, Rise time (Tr) terjadi pada waktu 792 ms dengan nilai jarak 11.4 cm

dan Settling time (Ts) terjadi pada waktu 4756 ms dengan nilai jarak 11.58 cm,

kemudian dari ketiga kondisi respon sistem dilakukan perbandingan ketika robot

bergerak tampa beban dan ketika robot diberikan beban. Berikut adalah grafik

perbandingan respon sistem menggunakan kontrol PID ketika robot tidak

diberikan beban dan setelah diberikan beban.

11.4

13.54

11.58

0

2

4

6

8

10

12

14

160

10

54

21

16

31

72

42

29

52

82

63

42

73

95

82

37

84

60

86

76

88

92

91

06

93

22

95

33

97

36

99

40

Jara

k (c

m)

Waktu (ms)

Respon Sistem Ketika Membawa Beban 0.5 Kg

Kp 4.11 Ki 2.39 Kd 1.76

68

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Respon Sistem

Pada Gambar 4.21 adalah grafik perbandingan parameter respon sistem

ketika robot diberikan beban dan tidak diberikan beban. Terjadi perbedaan nilai

pada setiap kondisinya seperti yang terlihat pada grafik diatas nilai Peak time

semakin lama atau semakin tinggi ketika robot bergerak membawa beban.

Kemudian pada nilai Rise time pun mengalami kenaikan diikuti dengan nilai

Settling time yang mengalami kenaikan pula ketika robot bergerak membawa

beban yang semakin berat. Beban pada robot mengakibatkan respon sistem yang

lambat jadi pengambilan data setiap parameter respon menjadi semakin lama

dengan memberikan kecepatan yang sama disetiap pengambilan datanya dan

menyebabkan kenaikan nilai parameter pada respon sistem ketika robot bergerak.

737

2032 2116

490 499 792

2248

4812 4756

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 0.25 0.5

Wak

tu (

ms)

Berat (kg)

Perbandingan Respon Sitem Dengan dan Tanpa Pemberat

Peak Time

Rise Time

Settling Time

69

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pada penelitian ini telah berhasil dilakukan pengaplikasian mikrokontroler

dan sensor ultrasonik pada pembuatan robot wall follower dengan menggunakan

kontrol PID dimana robot akan bergerak menyusuri dinding dengan membawa

beban menggunakan sistem kontrol PID yang telah berhasil ditentukan dengan

menggunakan metode penentuan kontrol PID menurut metode Zigler Nichols.

Dalam rangkaian eksperimen pada penelitian ini dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Berhasil merancang dan membangun mikrokontroler dan sensor ultrasonik

yang bekerja pada robot wall follower.

2. Berhasil mengkarakterisasi sensor HC-SR04 dan mengkalibrasi motor DC

12 Volt dengan diperolehnya grafik yang berbentuk linear dengan nilai

kelinierannya (R2) = 0.999, serta persamaan liniernya y = 1.0036x –

0.6094 untuk sensor depan, y = 1.0087x – 0.5336 untuk sensor kanan, y =

1.0094x – 0.6718 untuk sensor kiri dan y = 1.003x + 7.3212 untuk motor

DC 12 Volt, membuktikan bahwa kerja sensor dan motor sudah baik.

3. Didapatkan respon sistem untuk menentukan konstanta kontrol pada PID

(Kp, Ki dan Kd) ketika variasi kontrol proportional bernilai 7 dengan nilai

70

Rise time 250 ms dan nilai Peak time 514 ms. Kemudian didapatkan nilai

Kp = 4.11 Ki = 2.39 dan Kd = 1.76 sesuai dengan metode Zigler Nichols.

4. Analisis parameter sinyal respon sistem ketika robot bergerak tanpa beban

(0 Kg) dengan kontrol PID dengan nilai Peak time pada waktu 737 ms,

Rise time pada waktu 490 ms, dan Settling time pada waktu 2248 ms.

Ketika beban 0.25 Kg memiliki nilai Peak time pada waktu 2032 ms, Rise

time pada waktu 499 ms, dan Settling time pada waktu 4812 ms. Dan

ketika dengan beban 0.5 Kg memiliki nilai Peak time pada waktu 2116 ms,

Rise time pada waktu 792 ms, dan Settling time pada waktu 4756 ms.

5.2 Saran

Dalam pengambilan data sensor HC-SR04 sebaiknya dilakukan dengan

teliti dan menggunakan sensor yang lebih baik demi mendapatkan hasil kalibrasi

sensor yang lebih teliti walaupun harganya sedikit lebih mahal dari sensor HC-

SR04. Kemudian, pada motor untuk robot dilakukan penghitungan untuk

menentukan berat maksimum yang dapat ditampung robot ketika robot bergerak

membawa beban. Karena pada penilitian ini tidak dilakukan penghitungan

tersebut, penelitian ini hanya berfokus pada respon sinyal yang dihasilkan ketika

robot bergerak membawa barang serta dapat berjalan lancar ketika membawa

barang. Kemudian pada sistem kontrolnya disarankan untuk penelitian selanjutnya

dengan menggunakan sistem kontrol yang lebih baik dibandingan dengan yang

digunakan pada penilitian ini.

71

DAFTAR PUSTAKA

[1] Triwiyatno, Aris. 2002. “Konsep Umum Sistem Kontrol.” Skripsi.

Bandung: Program Studi Fisika ITB.

[2] N. S. Nise, 2003. “Control System Engineering.” Thrid. California.

[3] K. J. Astrom, 2002. “Control System Design.” Books. New York.

[4] Willis, M. J., 1999. “Proportional-Integral-Derivative Control.”

Chairuzzaini dkk. Metode Ziegler-Nichols pada Sistem Kontrol Nichols

pada Perancangan Kontroler PID, 1998.

[5] Putra, Agfianto Eko. 2002. “Teori dan Aplikasi Mikrokontroler.”

Skripsi, Bandung: Program Studi Fisika UNPAD.

[6] “Arduino Mega 2560,” 5 April 2016. [Online]. Avaiable:

https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560.

[7] “Texas Instrument Dual High-Speed Mosfet Datasheet,” 5 April 2015.

[Online]. Avaiable: http://www.ti.com/lit/gpn/tps2812.

[8] “HC-SR04 Datasheet,” 5 April 2016. [Online]. Avaiable:

http://www.electroschematics.com/8902/hc-sr04-datasheet/.

[9] “Prinsip Kerja Motor DC,” 5 April 2016. [Online]. Avaiable:

http://www.artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-motor-listrik/.

[10] Hall, Prentice PTR. 1998. “Digital Signal Processing.” John Willey.

New York.

https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560

http://www.ti.com/lit/gpn/tps2812

http://www.electroschematics.com/8902/hc-sr04-datasheet/

http://www.artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-motor-listrik/

72

[11] “National Instrument Penjelasan Data Logger” 5 April 2016. [Online].

Avaiable: http://www.in.com/data-logger/.

http://www.in.com/data-logger/

73

LAMPIRAN

1. Data Kalibrasi Sensor Depan HC-SR04

Data Jarak Sensor Depan (cm) Rata-rata

Data Jarak Meteran Data Rata - rata

Data 1 Data 2 Data 3 (x) (y) 22.61 22.04 21.24 21.96 20 22.65

30.84 30.57 30.58 30.66 30 31.38

40.26 40.1 40.02 40.12 40 40.88

50.82 50.1 50.05 50.32 50 51.11

60.17 60.29 59.97 60.14 60 60.97

69.97 70.1 69.81 69.96 70 70.82

79.91 79.48 80.05 79.81 80 80.71

90.15 89.81 89.91 89.95 90 90.89

100.09 99.76 100.07 99.97 100 100.94

109.59 110.23 110.03 109.95 110 110.95

119.86 120.03 119.97 119.95 120 120.99

129.59 130.81 130.36 130.25 130 131.33

140.19 140.53 140.02 140.24 140 141.36

149.91 150.43 150.52 150.28 150 151.44

160.4 160.12 160.02 160.18 160 161.37

170.29 170.19 170.07 170.18 170 171.40

180.19 180.12 180.67 180.32 180 181.58

190.79 190.27 191.04 190.7 190 192

198.92 199.23 199.45 199.2 200 200.53

2. Data Kalibrasi Sensor Kanan HC-SR04

Data Jarak Sensor Kanan (cm)

Rata-rata (cm)

Meteran (cm) Data Rata - rata

Data 1 Data 2 Data 3 (x) (y) 20.74 21.53 21 21.09 20 21.79

29.76 30.21 30.64 30.20 30 30.99

39.67 39.88 40.48 40.01 40 40.88

49.5 50.22 50 49.90 50 50.87

59.5 60.1 60.36 59.98 60 61.05

69.85 69.48 69.67 69.67 70 70.82

74

79.81 80.02 79.87 79.92 80 81.15

89.52 89.6 89.9 89.67 90 91.01

99.42 99.33 99.73 99.49 100 100.92

109.7 108.4 109.3 109.13 110 110.65

118.4 119.4 119.1 118.96 120 120.58

129.4 129.4 129.8 129.53 130 131.24

138.1 138.1 139.8 138.66 140 140.46

149.1 149.1 149.8 149.33 150 151.22

158.9 158.5 159.2 158.86 160 160.85

168.9 168.1 169.8 168.93 170 171.01

178.6 178.5 179.9 179 180 181.17

188.8 189 189 188.93 190 191.19

198.8 199.1 199.4 199.13 200 201.45

3. Data Kalibrasi Sensor Kiri HC-SR04

Data Jarak Sensor Kiri (cm)

Rata-rata (cm)

Meteran (cm) Data Rata - rata

Data 1 Data 2 Data 3 (x) (y) 20.98 21 21.32 21.1 20 21.87

30.29 30.64 30.72 30.55 30 31.39

39.97 40.65 40.07 40.23 40 41.15

49.55 50.17 50.05 49.92 50 50.91

60.03 60.15 60.14 60.10 60 61.18

69.67 70.17 70.1 69.98 70 71.13

79.71 79.78 79.85 79.78 80 81.01

89.59 89.9 89.97 89.82 90 91.12

99.66 99.97 98.4 99.34 100 100.72

109.21 109.8 109.57 109.52 110 110.98

120.07 120.3 118.49 119.62 120 121.15

129.79 129.67 129.95 129.80 130 131.42

139.18 139.59 140.12 139.63 140 141.32

149.66 149.5 148.75 149.30 150 151.07

159.67 159.14 159.88 159.56 160 161.41

169.2 170.58 168.72 169.5 170 171.42

179.16 179.18 178.22 178.85 180 180.85

189.54 189.71 189 189.41 190 191.50

199.48 198.47 199.5 199.15 200 201.31

75

4. Data Kalibrasi Motor DC 12 Volt

Motor Kanan (Rpm)

Motor Kiri (Rpm) PWM Data Rata - rata

(y) (x) 213.3 204.86 50 212.79

307.2 300.5 70 308.72

403.9 394.3 90 402.80

497.96 488.6 110 497.38

591.23 583.33 130 592.40

686.63 677.26 150 686.61

780.76 768.3 170 777.92

875.13 869.96 190 879.89

964.9 952.4 210 962.57

1029.66 1019.33 225 1029.70

5. Data dan Grafik Respon Sistem Ketika Kp = 1 sampai Kp = 7

Sensor Kiri (cm) Waktu (ms) Kp Waktu (ms)

6 17840 1 0

6.52 18100 1 260

9.13 18358 1 518

10.53 18616 1 776

12 18875 1 1035

14.94 19132 1 1292

16.09 19389 1 1549

16.76 19911 1 2071

13.59 20169 1 2329

12.45 20431 1 2591

11.67 20474 1 2634

10.89 20737 1 2897

9.75 20995 1 3155

8.97 21253 1 3413

8.52 21509 1 3669

7.41 21766 1 3926

8.5 22023 1 4183

8.35 22302 1 4462

10.22 22559 1 4719

10.89 22817 1 4977

76

12.66 23074 1 5234

14.01 23333 1 5493

15.5 23592 1 5752

17.73 23851 1 6011

18.06 24109 1 6269

17.85 24369 1 6529

18.84 24626 1 6786

17.7 24886 1 7046

17.7 25146 1 7306

16.45 25404 1 7564

16.3 25458 1 7618

15.1 25717 1 7877

15 25763 1 7923

13.8 26019 1 8179

13.07 26277 1 8437

12.45 26324 1 8484

12.87 26586 1 8746


6.62 17027 2 0

6.98 17283 2 256

10.63 17542 2 515

11.4 17804 2 777

16.4 18061 2 1034

17.63 18319 2 1292

18.02 18578 2 1551

18.2 18834 2 1807

18.8 19092 2 2065

15.1 19351 2 2324

13.39 19614 2 2587

10.79 19870 2 2843

9.44 20127 2 3100

8.76 20173 2 3146

8.71 20428 2 3401

8.81 20685 2 3658

8.81 20943 2 3916

10.32 21199 2 4172

11.67 21458 2 4431

13.23 21718 2 4691

14.63 21978 2 4951

77

16.45 22238 2 5211

17.27 22515 2 5488

20.5 22774 2 5747

19.2 22819 2 5792

15.65 23088 2 6061

13.58 23350 2 6323

11.98 23611 2 6584

10.74 23875 2 6848

10.01 24135 2 7108

9.75 24394 2 7367

10.11 24674 2 7647

10.74 24935 2 7908

11.72 25194 2 8167

12.33 25239 2 8212

12.35 25500 2 8473

12.49 25544 2 8517

13.44 25803 2 8776

13.99 26064 2 9037

14.18 26323 2 9296

9.75 24394 2 7367

10.11 24674 2 7647

10.74 24935 2 7908

11.72 25194 2 8167

12.33 25239 2 8212

12.35 25500 2 8473

12.49 25544 2 8517

13.44 25803 2 8776

13.99 26064 2 9037

17.18 26323 2 9296


6.01 19573 3 0

6.45 19833 3 260

6.64 20100 3 527

7.83 20357 3 784

10.74 20616 3 1043

11.91 20875 3 1302

17.49 21131 3 1558

18.93 21388 3 1815

18.58 21647 3 2074

78

16.09 21903 3 2330

16.04 21947 3 2374

12.81 22205 3 2632

10.68 22460 3 2887

8.56 22717 3 3144

7.52 22973 3 3400

7.52 23016 3 3443

9.85 23272 3 3699

11.62 23531 3 3958

13.44 23789 3 4216

14.58 24045 3 4472

16.19 24303 3 4730

16.24 24564 3 4991

15.2 24822 3 5249

13.8 25079 3 5506

12.56 25339 3 5766

11.88 25596 3 6023

11.15 25852 3 6279

10.01 26110 3 6537

10.32 26365 3 6792

10.43 26622 3 7049

11.14 26881 3 7308

12.24 27144 3 7571

12.56 27400 3 7827

13.96 27658 3 8085

15.36 27915 3 8342

14.98 28173 3 8600

14.93 28219 3 8646

14.93 28483 3 8910

14.43 28528 3 8955

13.85 28790 3 9217

12.92 29048 3 9475

14.32 29303 3 9730

14.93 28483 3 8910

14.43 28528 3 8955

13.85 28790 3 9217


6.6 17701 4 0

7.26 17957 4 256

79

11.37 18213 4 512

15.86 18471 4 770

18.82 18725 4 1024

18.22 18983 4 1282

15.46 19240 4 1539

12.4 19496 4 1795

9.8 19752 4 2051

8.4 20009 4 2308

8.56 20267 4 2566

9.65 20525 4 2824

13.07 20788 4 3087

15.91 21047 4 3346

16.23 21091 4 3390

15.76 21350 4 3649

15.55 21609 4 3908

14.11 21865 4 4164

12.61 22122 4 4421

11.83 22380 4 4679

11 22651 4 4950

10.37 22909 4 5208

10.48 23168 4 5467

11.34 23424 4 5723

12.23 23682 4 5981

13.59 23940 4 6239

14.63 24199 4 6498

15 24457 4 6756

14.67 24716 4 7015

14.17 24974 4 7273

12.56 25231 4 7530

11.34 25496 4 7795

10.79 25756 4 8055

10.68 26014 4 8313

11.26 26073 4 8372

11.62 26122 4 8421

12.4 26379 4 8678

12.52 26423 4 8722

12.58 26689 4 8988

12.4 26948 4 9247


80

6.01 25864 5 0

12.01 26118 5 254

15.78 26376 5 512

18.27 26634 5 770

16.59 26890 5 1026

13.27 27148 5 1284

10.89 27404 5 1540

9.54 27666 5 1802

8.71 27922 5 2058

10.51 28178 5 2314

13.65 28438 5 2574

15.2 28695 5 2831

15.34 28953 5 3089

15.19 28998 5 3134

15.03 29042 5 3178

14.79 29086 5 3222

13.01 29343 5 3479

11.55 29599 5 3735

10.56 29857 5 3993

10.68 30115 5 4251

10.48 30369 5 4505

11.26 30628 5 4764

12.23 30885 5 5021

13.58 31141 5 5277

14.1 31398 5 5534

14.46 31659 5 5795

13.78 31918 5 6054

12.56 32173 5 6309

12.39 32433 5 6569

11.88 32691 5 6827

11.83 32946 5 7082

11.93 33204 5 7340

12.14 33461 5 7597

12.76 33718 5 7854

13.39 33975 5 8111

13.47 34233 5 8369

13.49 34277 5 8413

13.59 34322 5 8458

14.06 34367 5 8503

13.37 34623 5 8759

12.83 34881 5 9017

81

12.6 34929 5 9065

12.57 34975 5 9111

12.26 35039 5 9175

11.62 35090 5 9226

11.36 35138 5 9274


6.37 23794 6 0

10.11 24048 6 254

16.76 24306 6 512

18.32 24564 6 770

16.4 24820 6 1026

12.12 25083 6 1289

9.54 25340 6 1546

7.67 25598 6 1804

8.35 25864 6 2070

13.91 26119 6 2325

18.67 26378 6 2584

17.42 26636 6 2842

13.39 26894 6 3100

12.87 26939 6 3145

9.65 27196 6 3402

7.83 27453 6 3659

9.8 27711 6 3917

11.88 27968 6 4174

15.34 28227 6 4433

15.72 28487 6 4693

14.32 28744 6 4950

12.45 29000 6 5206

11.46 29258 6 5464

10.27 29528 6 5734

9.75 29785 6 5991

10.43 30041 6 6247

13.68 30300 6 6506

14.25 30556 6 6762

13.94 30813 6 7019

13.33 31070 6 7276

12.4 31324 6 7530

11.72 31582 6 7788

11.31 31841 6 8047

82

11.36 32097 6 8303

11.3 32142 6 8348

11.26 32400 6 8606

12.35 32657 6 8863

12.4 32916 6 9122


6.17 16418 7 0

10.37 16677 7 259

17.47 16932 7 514

14.94 17455 7 1037

11 17711 7 1293

9.28 17968 7 1550

8.31 18224 7 1806

7.88 18267 7 1849

11.2 18524 7 2106

16.35 18783 7 2365

15.31 19039 7 2621

12.5 19296 7 2878

12.35 19342 7 2924

10.48 19598 7 3180

9.23 19856 7 3438

10.32 20117 7 3699

11.62 20376 7 3958

13.54 20631 7 4213

14.53 20889 7 4471

13.8 21148 7 4730

12.87 21402 7 4984

13.23 21658 7 5240

11.98 21916 7 5498

11.26 22173 7 5755

10.48 22428 7 6010

10.94 22687 7 6269

12.61 22944 7 6526

14.46 23202 7 6784

15.05 23476 7 7058

13.59 23734 7 7316

11.31 23993 7 7575

9.7 24253 7 7835

9.96 24509 7 8091

83

9.59 24558 7 8140

12.09 24823 7 8405

12.71 24869 7 8451

14.67 25125 7 8707

15.15 25381 7 8963

15.62 25638 7 9220

15.62 25638 7 9220

6. Data Respon Sistem Kontrol PID

Sensor Kiri (cm) Waktu (ms) Kp Ki Kd Waktu (ms)

6.06 15890 4.11 2.39 1.76 0

8.66 16134 4.11 2.39 1.76 244

12 16380 4.11 2.39 1.76 490

18.01 16627 4.11 2.39 1.76 737

16.61 16878 4.11 2.39 1.76 988

15.2 17123 4.11 2.39 1.76 1233

13.13 17369 4.11 2.39 1.76 1479

12.14 17615 4.11 2.39 1.76 1725

11.88 17647 4.11 2.39 1.76 1757

11.67 17893 4.11 2.39 1.76 2003

11.68 18138 4.11 2.39 1.76 2248

11.2 18382 4.11 2.39 1.76 2492

11.41 18629 4.11 2.39 1.76 2739

11.36 18681 4.11 2.39 1.76 2791

11.83 18925 4.11 2.39 1.76 3035

12.3 18958 4.11 2.39 1.76 3068

12.5 19203 4.11 2.39 1.76 3313

13.39 19446 4.11 2.39 1.76 3556

13.85 19693 4.11 2.39 1.76 3803

13.96 19939 4.11 2.39 1.76 4049

14.43 20184 4.11 2.39 1.76 4294

14.43 20217 4.11 2.39 1.76 4327

13.54 20463 4.11 2.39 1.76 4573

12.97 20713 4.11 2.39 1.76 4823

13.18 20959 4.11 2.39 1.76 5069

12.68 21204 4.11 2.39 1.76 5314

12.76 21450 4.11 2.39 1.76 5560

12.76 21694 4.11 2.39 1.76 5804

84

12.66 21940 4.11 2.39 1.76 6050

13.49 22195 4.11 2.39 1.76 6305

13.65 22439 4.11 2.39 1.76 6549

13.13 22684 4.11 2.39 1.76 6794

12.92 22930 4.11 2.39 1.76 7040

12.5 23174 4.11 2.39 1.76 7284

13.13 23420 4.11 2.39 1.76 7530

13.07 23667 4.11 2.39 1.76 7777

12.71 23913 4.11 2.39 1.76 8023

12.64 23947 4.11 2.39 1.76 8057

12.61 24194 4.11 2.39 1.76 8304

12.61 24225 4.11 2.39 1.76 8335

12.71 24470 4.11 2.39 1.76 8580

13.02 24721 4.11 2.39 1.76 8831

12.87 24967 4.11 2.39 1.76 9077

7. Data Respon Sistem Kontrol PID dengan Beban 0.25 kg


5.65 5198 4.11 2.39 1.76 0

6.39 5449 4.11 2.39 1.76 251

8.61 5698 4.11 2.39 1.76 500

11.38 5948 4.11 2.39 1.76 750

15.39 6199 4.11 2.39 1.76 1001

16.67 6480 4.11 2.39 1.76 1282

16.86 6733 4.11 2.39 1.76 1535

17.55 6981 4.11 2.39 1.76 1783

17.94 7230 4.11 2.39 1.76 2032

16.8 7480 4.11 2.39 1.76 2282

15.94 7728 4.11 2.39 1.76 2530

15.71 7977 4.11 2.39 1.76 2779

13.84 8227 4.11 2.39 1.76 3029

12.75 8482 4.11 2.39 1.76 3284

12.02 8729 4.11 2.39 1.76 3531

10.3 8980 4.11 2.39 1.76 3782

9.94 9230 4.11 2.39 1.76 4032

10.72 9479 4.11 2.39 1.76 4281

11.39 9728 4.11 2.39 1.76 4530

11.38 9762 4.11 2.39 1.76 4564

85

11.65 10010 4.11 2.39 1.76 4812

13.68 10261 4.11 2.39 1.76 5063

14.53 10511 4.11 2.39 1.76 5313

14.72 10760 4.11 2.39 1.76 5562

14.89 11010 4.11 2.39 1.76 5812

13.73 11260 4.11 2.39 1.76 6062

12.85 11509 4.11 2.39 1.76 6311

12.38 11765 4.11 2.39 1.76 6567

12.23 12015 4.11 2.39 1.76 6817

11.88 12267 4.11 2.39 1.76 7069

11.97 12516 4.11 2.39 1.76 7318

12.17 12766 4.11 2.39 1.76 7568

12.33 13018 4.11 2.39 1.76 7820

12.54 13266 4.11 2.39 1.76 8068

12.69 13516 4.11 2.39 1.76 8318

12.95 13767 4.11 2.39 1.76 8569

13.21 14016 4.11 2.39 1.76 8818

13.11 14266 4.11 2.39 1.76 9068

13.11 14526 4.11 2.39 1.76 9328

13.18 14776 4.11 2.39 1.76 9578

12.95 15030 4.11 2.39 1.76 9832

12.64 15281 4.11 2.39 1.76 10083

12.56 15532 4.11 2.39 1.76 10334

12.8 15567 4.11 2.39 1.76 10369

12.17 15817 4.11 2.39 1.76 10619

12.59 15855 4.11 2.39 1.76 10657

12.12 15891 4.11 2.39 1.76 10693

12.12 15945 4.11 2.39 1.76 10747

12.17 15982 4.11 2.39 1.76 10784

12.19 16017 4.11 2.39 1.76 10819

12.07 16053 4.11 2.39 1.76 10855

12.49 16090 4.11 2.39 1.76 10892

12.49 16124 4.11 2.39 1.76 10926

12.02 16160 4.11 2.39 1.76 10962

12.12 16201 4.11 2.39 1.76 11003

12.12 16238 4.11 2.39 1.76 11040

12.02 16272 4.11 2.39 1.76 11074

12.02 16308 4.11 2.39 1.76 11110

12.02 16345 4.11 2.39 1.76 11147

12.19 16379 4.11 2.39 1.76 11181

12.07 16415 4.11 2.39 1.76 11217

86

12.07 16451 4.11 2.39 1.76 11253

12.07 16486 4.11 2.39 1.76 11288

12.07 16521 4.11 2.39 1.76 11323

12.12 16558 4.11 2.39 1.76 11360

12.23 16591 4.11 2.39 1.76 11393

12.12 16627 4.11 2.39 1.76 11429

12.24 16663 4.11 2.39 1.76 11465

12.24 16703 4.11 2.39 1.76 11505

12.17 16737 4.11 2.39 1.76 11539

12.17 16772 4.11 2.39 1.76 11574

12.17 16808 4.11 2.39 1.76 11610

12.35 16842 4.11 2.39 1.76 11644

12.23 16877 4.11 2.39 1.76 11679

12.28 16913 4.11 2.39 1.76 11715

12.69 16947 4.11 2.39 1.76 11749

12.75 16982 4.11 2.39 1.76 11784

12.75 17017 4.11 2.39 1.76 11819

12.38 17051 4.11 2.39 1.76 11853

12.38 17086 4.11 2.39 1.76 11888

12.38 17130 4.11 2.39 1.76 11932

12.43 17164 4.11 2.39 1.76 11966

12.59 17421 4.11 2.39 1.76 12223

12.75 17674 4.11 2.39 1.76 12476

13.16 17926 4.11 2.39 1.76 12728

12.75 17957 4.11 2.39 1.76 12759

13.11 18210 4.11 2.39 1.76 13012

12.64 18462 4.11 2.39 1.76 13264

13.23 18713 4.11 2.39 1.76 13515

8. Data Respon Sistem Kontrol PID dengan Beban 0.5 kg


5.65 7194 4.11 2.39 1.79 0

6.63 7456 4.11 2.39 1.79 262

6.94 7718 4.11 2.39 1.79 524

9.84 7983 4.11 2.39 1.79 789

11.4 8248 4.11 2.39 1.79 1054

12.08 8512 4.11 2.39 1.79 1318

12.85 8775 4.11 2.39 1.79 1581

87

13.21 9039 4.11 2.39 1.79 1845

13.54 9310 4.11 2.39 1.79 2116

12.64 9570 4.11 2.39 1.79 2376

11.66 9836 4.11 2.39 1.79 2642

11.34 10101 4.11 2.39 1.79 2907

10.3 10366 4.11 2.39 1.79 3172

10.01 10631 4.11 2.39 1.79 3437

9.99 10896 4.11 2.39 1.79 3702

10.62 11159 4.11 2.39 1.79 3965

10.53 11423 4.11 2.39 1.79 4229

11.19 11687 4.11 2.39 1.79 4493

11.58 11950 4.11 2.39 1.79 4756

11.29 12214 4.11 2.39 1.79 5020

11.45 12476 4.11 2.39 1.79 5282

12.69 12744 4.11 2.39 1.79 5550

12.49 13008 4.11 2.39 1.79 5814

12.75 13271 4.11 2.39 1.79 6077

11.91 13536 4.11 2.39 1.79 6342

11.52 13801 4.11 2.39 1.79 6607

11.34 14064 4.11 2.39 1.79 6870

10.82 14326 4.11 2.39 1.79 7132

11.08 14589 4.11 2.39 1.79 7395

11.14 14856 4.11 2.39 1.79 7662

11.31 15120 4.11 2.39 1.79 7926

11.29 15168 4.11 2.39 1.79 7974

10.82 15431 4.11 2.39 1.79 8237

10.94 15488 4.11 2.39 1.79 8294

10.88 15542 4.11 2.39 1.79 8348

10.88 15598 4.11 2.39 1.79 8404

10.93 15654 4.11 2.39 1.79 8460

11.05 15710 4.11 2.39 1.79 8516

11.39 15762 4.11 2.39 1.79 8568

11.57 15815 4.11 2.39 1.79 8621

11.45 15870 4.11 2.39 1.79 8676

11.62 15926 4.11 2.39 1.79 8732

11.14 15978 4.11 2.39 1.79 8784

11.19 16030 4.11 2.39 1.79 8836

11.19 16086 4.11 2.39 1.79 8892

11.24 16140 4.11 2.39 1.79 8946

11.34 16192 4.11 2.39 1.79 8998

11.39 16244 4.11 2.39 1.79 9050

88

11.97 16300 4.11 2.39 1.79 9106

11.97 16357 4.11 2.39 1.79 9163

11.86 16408 4.11 2.39 1.79 9214

11.45 16461 4.11 2.39 1.79 9267

11.45 16516 4.11 2.39 1.79 9322

11.6 16569 4.11 2.39 1.79 9375

11.62 16620 4.11 2.39 1.79 9426

12.02 16673 4.11 2.39 1.79 9479

11.97 16727 4.11 2.39 1.79 9533

11.55 16779 4.11 2.39 1.79 9585

11.55 16830 4.11 2.39 1.79 9636

11.6 16880 4.11 2.39 1.79 9686

11.65 16930 4.11 2.39 1.79 9736

11.5 16978 4.11 2.39 1.79 9784

11.45 17026 4.11 2.39 1.79 9832

11.39 17082 4.11 2.39 1.79 9888

11.34 17134 4.11 2.39 1.79 9940

12.23 17186 4.11 2.39 1.79 9992

11.81 17239 4.11 2.39 1.79 10045

11.81 17291 4.11 2.39 1.79 10097

9. Hasil Pemprograman dengan Menggunakan Arduino 1.6.7

#include <LiquidCrystal.h>

#include <SD.h>

#include <SPI.h>

LiquidCrystal lcd(0, 1, 10, 11, 12, 13);

int pbup = 2;

int pbdown = 3;

int pbback = 8;

int pbok = 9;

int arahkiri = 4; // inisiai pin untuk motor kiri

int kiri = 5;

int arahkanan = 7; // inisiai pin untuk motor kanan

int kanan = 6;

//punya pid

89

float kp=4.11;

float ts=1;

float kd=1.76;

float ki=0;

int setpoint = 12;

int basepwm = 60;

int speedmax = 100;

#define echodepan 23

#define trigdepan 22

#define echokiri 25

#define trigkiri 24

#define echokanan 27

#define trigkanan 26

int CS_pin = 53;

float jarakdepan,jarakkanan,jarakkiri;

float pwmkiri,pwmkanan,eror,lasteror;

int menu=0;

int logicatur=0;

float refresh_rate = 0.0; //Dataloger Refresh Rate

int temp_address = 72; //Address of the I2C Temp Sensor

long id = 1; //Use this to store the id # of our reading.

void setup() {

lcd.begin(16,2);

//Serial.begin(9600);

digitalWrite(A0,HIGH);

pinMode(CS_pin, OUTPUT);

pinMode(trigdepan, OUTPUT);

pinMode(echodepan, INPUT);

pinMode(trigkiri, OUTPUT);

pinMode(echokiri, INPUT);

pinMode(trigkanan, OUTPUT);

pinMode(echokanan, INPUT);

90

//Initialize Card

if (!SD.begin(CS_pin))

{

Serial.println("Card Failure");

return;

}

Serial.println("Card Ready");

//Read the Configuration information (COMMANDS.txt)

File commandFile = SD.open("COMMANDS.txt");

if (commandFile)

{

Serial.println("Reading Command File");

float decade = pow(10, (commandFile.available() - 1));

while(commandFile.available())

{

float temp = (commandFile.read() - '0');

refresh_rate = temp*decade+refresh_rate;

decade = decade/10;

}

Serial.print("Refresh Rate = ");

Serial.print(refresh_rate);

Serial.println("ms");

commandFile.close();

}

else

{

Serial.println("Could not read command file.");

return;

}

//Write Log File Header

File logFile = SD.open("LOG.csv", FILE_WRITE);

if (logFile)

91

{

logFile.println(", , , , ,"); //Just a leading blank line, incase there was previous data

String header = "DEPAN, KIRI, TIME(MS), KP, KD";

logFile.println(header);

logFile.close();

Serial.println(header);

}

else

{

Serial.println("Couldn't open log file");

}

}

void loop() {

menuutama();

//dataloger();

bacasensordepan();

bacasensorkiri();

}

void bacasensordepan()

{

digitalWrite(trigdepan, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigdepan, HIGH);


digitalWrite(trigdepan, LOW);

long tdepan = pulseIn(echodepan, HIGH);

jarakdepan = ((tdepan/58.2)*1.0036)+0.6136;

if (jarakdepan<=2) {jarakdepan=2;}

else if (jarakdepan>=200) {jarakdepan=200;}

}

void bacasensorkiri()

{

92

digitalWrite(trigkiri, LOW);


digitalWrite(trigkiri, HIGH);


digitalWrite(trigkiri, LOW);

long tkiri = pulseIn(echokiri, HIGH);

jarakkiri = ((tkiri/58.2)*1.0078)+0.6069;

if (jarakkiri<=2) {jarakkiri=2;}

else if (jarakkiri>=200) {jarakkiri=200;}

}

void bacasensorkanan()

{

digitalWrite(trigkanan, LOW);


digitalWrite(trigkanan, HIGH);


digitalWrite(trigkanan, LOW);

long tkanan = pulseIn(echokanan, HIGH);

jarakkanan = tkanan/58.2;

if (jarakkanan<=2) {jarakkanan=2;}

else if (jarakkanan>=200) {jarakkanan=200;}

}

void PIDsusurkiri(){

float eror = setpoint-jarakkiri;

// kontrol p

float pnya=kp*eror;

// kontrol d

float d1=kd;

float d2=d1/ts;

float d3=eror-lasteror;

float dnya=d2*d3;

// kontrol i

93

float i1=ki;

float i2=eror+lasteror;

float i3=i1*i2;

float inya=i3*ts;

lasteror=eror;

float pidnya=pnya+dnya+inya;

pwmkiri=basepwm+pidnya;

if(pwmkiri>speedmax) {pwmkiri=speedmax;}

if(pwmkiri<30) {pwmkiri=30;}

//=====Hitung Kondisi Kedua===============

pwmkanan=basepwm-pidnya;

if(pwmkanan>speedmax) {pwmkanan=speedmax;}

if(pwmkanan<30) {pwmkanan=30;}

}

void PIDsusurkanan(){

int eror = setpoint-jarakkanan;

// kontrol p

int pnya=kp*eror;

// kontrol d

int d1=kd;

int d2=d1/ts;

int d3=eror-lasteror;

int dnya=d2*d3;

// kontrol i

int i1=ki;

int i2=eror+lasteror;

int i3=i1*i2;

int inya=i3*ts;

lasteror=eror;

int pidnya=pnya+dnya+inya;

pwmkiri=basepwm-pidnya;

if(pwmkiri>speedmax) {pwmkiri=speedmax;}

94

if(pwmkiri<30) {pwmkiri=30;}

//=====Hitung Kondisi Kedua===============

pwmkanan=basepwm+pidnya;

if(pwmkanan>speedmax) {pwmkanan=speedmax;}

if(pwmkanan<30) {pwmkanan=30;}

}

void menuutama()

{

switch (menu)

{

//menu utama

case 0:

analogWrite(kiri,0);

analogWrite(kanan,0);

digitalWrite(arahkiri,LOW);

digitalWrite(arahkanan,LOW);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Fahrizal");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("1112097000032");

if((digitalRead(pbok)==LOW)&&(logicatur==0)){delay(100);menu=7;}

else if((digitalRead(pbok)==LOW)&&(logicatur==1)) {delay(100);menu=8;}

if(digitalRead(pbback)==LOW) {delay(100);menu=10;}

if(digitalRead(pbup)==LOW) {delay(100);menu=1;}

if(digitalRead(pbdown)==LOW) {delay(100);menu=9;}

delay(5);

break;

//atur kp

case 1:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

95

lcd.print("Set Kp:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(kp);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);kp=kp+0.25;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);kp--;}

if(kp>30) {kp=0;}

if(kp<0) {kp=30;}

if(digitalRead(pbok)==LOW) {delay(100);menu=2;}


delay(5);

break;

//aturkd

case 2:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Set Kd:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(kd);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);kd++;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);kd--;}

if(kd>30) {kd=0;}

if(kd<0) {kd=30;}



delay(5);

break;

//atur ki

case 3:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Set Ki:");

lcd.setCursor(0,1);

96

lcd.print(ki);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);ki++;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);ki--;}

if(ki>30) {ki=0;}

if(ki<0) {ki=30;}



delay(5);

break;

//atur set point

case 4:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Set SP Jarak:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(setpoint);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);setpoint++;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);setpoint--;}

if(setpoint>30) {setpoint=0;}

if(setpoint<0) {setpoint=30;}



delay(5);

break;

//atur basepwm

case 5:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Set Speed:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(basepwm);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);basepwm++;}

97

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);basepwm--;}

if(basepwm>150) {basepwm=0;}

if(basepwm<0) {basepwm=150;}



delay(5);

break;

//atur speed bales pas belok

case 6:

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Set Speedmax:");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(speedmax);

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);speedmax++;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);speedmax--;}

if(speedmax>200) {speedmax=0;}

if(speedmax<0) {speedmax=200;}



delay(5);

break;

//start kiri

case 7:

PIDsusurkiri();

dataloger();

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(pwmkiri);

lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(pwmkanan);

lcd.setCursor(0,0);

98

lcd.print(jarakkiri);


lcd.print(jarakdepan);



analogWrite(kiri,(pwmkiri*1.003+7.3217));

analogWrite(kanan,pwmkanan);


break;

//start kanan

case 8:

PIDsusurkanan();

dataloger();

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(pwmkiri);


lcd.print(pwmkanan);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(jarakkanan);


lcd.print(jarakdepan);

if (jarakdepan<=15)

{

digitalWrite(arahkiri,HIGH);


analogWrite(kiri,255-pwmkiri);


}

else if(jarakdepan>15)

{


99


analogWrite(kiri,pwmkiri);


}


delay(5);

break;

//atur susur

case 9:

lcd.clear();

if (logicatur==0)

{

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("atur susur");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("susurkiri");

delay(100);

}

else if(logicatur==1)

{

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("atur susur");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("susurkanan");

delay(100);

}

if(digitalRead(pbup)==LOW){delay(50);logicatur++;}

else if(digitalRead(pbdown)==LOW){delay(50);logicatur--;}

if(logicatur>1) {logicatur=0;}

if(logicatur<0) {logicatur=1;}

100

if(digitalRead(pbok)==LOW){delay(100);menu=0;}

delay(5);

break;

}

}

void dataloger()

{

String dataString = String(jarakdepan) + ", " + String(jarakkiri)+", "+String(millis())+",

"+String(kp)+","+String(ki)+","+String(kd);

//Open a file to write to

//Only one file can be open at a time

File logFile = SD.open("LOG.csv", FILE_WRITE);

if (logFile)

{

logFile.println(dataString);

logFile.close();

Serial.println(dataString);

}

else

{

Serial.println("Couldn't open log file");

}

//Increment ID number

id++;

delay(refresh_rate);

}

DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROL PID PROPORTIONAL …

Documents

Transcript of DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROL PID PROPORTIONAL …