Diterima: 16 Oktober 2019; Direvisi: 6 Desember 2019; Disetujui: 14 Desember 2019 JTERA, Vol. 4, No. 2, Desember 2019

## Kendali Kecepatan Motor DC Berbasis WNCS Menggunakan Pengendali PI Anti-Windup

## Baisrum, Adnan Rafi Al Tahtawi, Sarjono Wahyu Jadmiko
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung 40012, Indonesia baisrum@polban.ac.id

## Abstrak
Pemanfaatan  jaringan  komunikasi  dalam  lingkar  tertutup  sistem  kendali  dapat  memberikan  beberapa  keuntungan seperti  dalam  hal  fleksibilitas.  Akan  tetapi,  adanya  beberapa  parameter  jaringan  dapat  menurunkan  performansi pengendalian.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  pengendalian  kecepatan  motor  DC  berbasis Wireless Networked  Control  System (WNCS)  menggunakan  modul  nirkabel  nRF24L01. Controller  node dan plant  node dirancang  agar  dapat  berkomunikasi  satu  sama  lain  secara  nirkabel.  Pada controller  node terdapat  mikrokontroler, modul  nirkabel, dan penampil antarmuka, sedangkan pada plant  node terdapat mikrokontroler, modul nirkabel, driver motor, dan motor DC. Pengendali Proporsional Integral Anti-Windup (PI-AW) yang dapat mempertimbangkan saturasi sinyal kendali digunakan untuk memperoleh respon pengendalian  yang terbaik. Hasil  pengujian eksperimen perangkat keras  menunjukkan bahwa pengendali yang dirancang mampu menghasilkan respon dengan settling time 0,7 detik dan maximum overshoot 1,17%. Sinyal kendali yang dihasilkan juga tidak melebihi batas maksimum yaitu 12 V.
Kata kunci: kendali kecepatan, WNCS, nRF24L01, pengendali PI-AW

## Abstract
The utilization of wireless networks in a control system can provide several advantages such as flexibility. However, the  presence  of  several  network  parameters  can  reduce  control  performance.  This  study  aims  to  design  a  DC  motor speed control based on Wireless Networked Control System (WNCS) using nRF24L01 wireless module. Controller node and plant node are designed to communicate each other wirelessly. The wireless network based on nRF24L01 is placed between  controller  and  plant  nodes.  Controller  node  consists  of  microcontroller,  wireless  module,  and  display interface,  while  the  plant  node  consists  of  microcontroller,  wireless  module,  motor  driver,  and  DC  motor  itself. Proportional Integral Anti-Windup (PI-AW) controller which can consider the saturation of the control signal is used to obtain  the  control  performances.  The  hardware  experimental  results  show  that  the  designed  controller  is  able  to produce responses with settling time 0.7 s and overshoot 1.17%. The control signal generated also does not exceed the maximum limit 12 V.
Keywords: speed control, WNCS, nRF24L01, PI-AW controller

## I. P ENDAHULUAN
Sistem  kendali  berbasis  jaringan  atau  dikenal dengan  istilah Networked  Control  System (NCS) merupakan  konsep  pengendalian  sistem  dimana terdapat  parameter  jaringan  di  dalam  lingkar tertutupnya  [1].  Dalam  konsep  NCS,  antara pengendali  dengan plant ditempatkan  terpisah  dan mungkin dalam jarak yang cukup jauh. Hal ini tentu saja menjadi kelebihan tersendiri dalam perancangan  sistem  kendali  seperti  dalam  hal fleksibilitas. Namun demikian, terdapatnya jaringan
dalam  lingkar  tertutup  sistem  kendali  dapat menimbulkan  beberapa  gangguan  seperti  adanya waktu  tunda  dan packet  dropout dalam  pengiriman data.  Dengan  demikian  diperlukan  metode  kendali yang  handal  dan  mampu  mengatasi  adanya beberapa permasalahan tersebut.
Berbagai metode sistem kendali dapat dirancang dalam perancangan kendali berbasis NCS. Pengendali  PID  konvensional  telah  dikembangkan dengan konsep NCS [2]. Penelitian ini memaparkan proses perancangan pengendali PID hingga beberapa  metodologi  dalam  melakukan  optimasi
konstanta  PID  dalam  konsep  NCS.  Kemudian penelitian  serupa  dilakukan  kembali  dengan  fokus kepada pemanfaatan jaringan nirkabel pada pengendali  PID  [3].  Selain  memaparkan  proses perancangan  pengendalian,  penelitian  ini  juga memberikan  gambaran  mengenai  perancangan estimator untuk mengatasi gangguan dan ketidakpastian  dalam  konsep  NCS.  Sistem  kendali tingkat  lanjut  pun  dikembangkan  dalam  konsep NCS,  seperti  konsep Dissipative NCS  dengan umpan balik keluaran dan umpan balik keadaaan [4], [5].  Metodologi  ini  dirancang  melalui  pendekatan Markovian  Jump  System (MJS)  yang  mampu mengantisipasi  masalah  stokastik  yang  muncul dalam  parameter  jaringan.  Konsep  ini  pun  telah diimplementasikan  untuk  mengendalikan  kecepatan motor  DC  melalui  jaringan  komunikasi  [6]. Kemudian  efek  adanya  jaringan  nirkabel  dalam pengendali  PI  dan Fuzzy  Logic  Controller (FLC) tipe  2  juga  telah  diteliti  [7].  Pada  penelitian  ini, performa  pengendali  PI  dan  FLC  tipe  2 dibandingkan  dengan  tiga  skenario  permasalahan, yaitu  perbedaan  periode  sampling, overload pada jaringan,  dan packet  dropout .  Terakhir,  baru-baru ini  muncul  konsep  pengendali Predictive PI  (PPI) pada  aplikasi  NCS  menggunakan  WirelessHART untuk  kebutuhan  industri.  Konsep  pengendali  PPI diusulkan  untuk  mengatasi  permasalahan  stokastik waktu  tunda  dalam  jaringan  WirelessHART. Metode  ini  juga  telah  dianalisis  kekokohan  dan kestabilannya dengan memperhitungkan ketidakpastian parameter jaringan dan sifat stokastik waktu tunda [8].
Berbeda dengan penelitian sebelumnya, penelitian ini bertujuan untuk merancang pengendalian  kecepatan  motor  DC  berbasis  WNCS menggunakan modul nRF24L01. Pengendali Proporsional Integral Anti-Windup (PI-AW) dirancang  sebagai  pengendali  kecepatan  yang mampu  memperhitungkan  adanya  saturasi  [9]. Penelitian  ini  dilakukan  melalui  simulasi  dan eksperimen  perangkat  keras.  Simulasi  dilakukan dengan  mengintegrasikan  parameter  waktu  tunda minimum  dan  maksimum  dari  modul  nRF24L01. Modul  ini  digunakan  karena  memiliki  beberapa kelebihan jika dibandingkan modul nirkabel lainnya seperti  ZigBee  dan  ESP8266  [10]-[12].  Kemudian hasil simulasi divalidasi dengan melakukan percobaan dalam perangkat keras.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Perancangan sistem kendali dilakukan menggunakan  perangkat  MATLAB/Simulink  untuk mengendalikan  kecepatan  motor  DC  dengan mengintegrasikan parameter waktu tunda.

## Gambar 1. Perancangan sistem kendali

## Gambar 2. Rangkaian motor DC
Gambaran  umum  sistem  pengendalian  yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 1.
Dari  perancangan  tersebut  dapat  dilihat  bahwa terdapat  dua  bagian  diagram  blok,  yaitu  bagian pengendali  ( controller  node )  dan  bagian  kendalian ( plant  node ).  Kedua  bagian  ini  terpisah  dan dihubungkan dengan menggunakan jaringan nirkabel. Pada bagian pengendali terdapat sebagai nilai  referensi, adalah  nilai  kesalahan, adalah sinyal  kendali  yang  dikirim  ke  kendalian,  dan ̅ adalah  data  kecepatan  setelah  melewati  jaringan nirkabel.  Pada  bagian  kendalian  terdapat ̅ sebagai sebagai  sinyal  kendali  yang  dikirim  menuju plant setelah  melewati  jaringan  nirkabel, adalah keluaran, dan adalah data  kecepatan  yang dikirim ke pengendali.

## A. Model Motor DC
Ada  beberapa  cara  yang  dapat  dilakukan  untuk menentukan  model  dari  suatu plant, diantaranya: pengukuran  parameter  secara  langsung,  identifikasi sistem,  dan  pendekatan  respon  orde  satu.  Secara umum  rangkaian  motor  DC  digambarkan  pada Gambar  2.  Berdasarkan  rangkaian  tersebut,  secara metematis terdiri dari model mekanis dan elektrik.
Persamaan mekanis motor DC diuraikan sebagai berikut:
̈     ̇ ̈ ̇ ̇ (1)
dengan  J  adalah  momen  inersia  (kg.m 2 ), ̇ atau adalah  kecepatan  sudut  (rad/s),  b  adalah  koefisien gesekan  (N.m.s),  K  adalah  konstanta  motor, ̈ atau adalah percepatan sudut (rad/s 2 ), I adalah arus (A). Adapun  persamaan  elektris  motor  DC  dapat diuraikan sebagai berikut:
(2)
Karena
̇ , maka:
̇ (3)
dengan  L  adalah  induktansi  (H),  V emf adalah tegangan balik (V), R  adalah  resistansi  (Ohm), dan V in adalah tegangan masukan (V).
Jika  dibentuk  dalam  model  ruang  keadaan dengan
̇ , dan
maka  model motor DC dapat memenuhi persamaan berikut:
[ ̇ ̇ ] [ ] [ ]   [ ]
(4)
[   ] [ ] (5)
Jika  dibentuk  dalam  model  fungsi  alih,  maka model motor DC dapat dituliskan sebagai berikut.
(6)
Pada praktiknya, parameter motor DC terkadang sulit  didapatkan  khususnya  parameter  induktansi (L),  momen  inersia  (J),  dan  koefisien  gesekan  (b). Oleh  karena  itu,  pemodelan  secara  lengkap  dapat didekati  oleh  persamaan  dinamik  orde  satu  yang hanya membutuhkan parameter konstanta motor (K) dan konstanta waktu (T).

## B. Model Parameter Jaringan Nirkabel
Seperti  diketahui  bahwa  model  motor  DC  dapat didekati dalam fungsi alih orde satu sebagai berikut.
(7)
dengan adalah  kecepatan, adalah  tegangan, adalah  konstanta  motor,  dan adalah  konstanta waktu respon. Penelitian ini menggunakan
pengendali  PI  untuk  mengendalikan  kecepatan motor DC dengan persamaan sebagai berikut.
(8)
dengan adalah  sinyal  kendali, adalah  nilai kesalahan, adalah konstanta proporsional, dan adalah konstanta integral.

## Gambar 3. Motor DC dengan pengendali PI

## Gambar 4. Integrasi parameter waktu tunda
Dengan  demikian  persamaan  lingkar  tertutup  dari motor  DC  dengan  pengendali  PI  seperti  pada Gambar 3 memenuhi persamaan berikut.
( ) ( ) (9)
Dengan mengintegrasikan parameter jaringan waktu tunda  seperti  pada  Gambar  4  dari  sensor  ke pengendali dan  dari  pengendali  ke  aktuator serta  mengabaikan  variabel  waktu  tunda pengendali ,  maka  diperoleh  persamaan  lingkar tertutup sebagai berikut.
( ) ( ) (10)
dengan dan merupakan  fungsi  waktu  tunda yang  dapat  dibentuk  menggunakan  pendekatan fungsi Pade orde satu [13] sebagai berikut.
(11)
dengan adalah besarnya waktu tunda.

## C. Pengendali PI-AW
Perancangan  pengendali  dengan Anti-Windup (AW)  diperlukan  saat  sinyal  kendali  yang dibutuhkan  mengalami  saturasi.  Kondisi  ini  tidak dapat  dihindari  karena  pada  praktiknya  sumber tegangan  untuk  pengendalian  motor  DC  memiliki batas  maksimum.  Ketika  kondisi  tersebut  terjadi, maka  respon  pengendalian  dapat  terdegradasi. Dengan demikian diperlukan mekanisme AW untuk mengatasi permasalahan tersebut seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

## Gambar 5. Diagram blok pengendali PI-AW
AW  bekerja  dengan  cara  menghitung  selisih antara sinyal kendali yang dihasilkan dengan sinyal kendali maksimum. Jika terdapat selisih, maka nilai tersebut  dikalkulasi  dengan  konstanta  waktu integral dan diumpan balikkan ke bagian integrator. Dengan  mekanisme  ini,  maka  pengendali  integral dapat menyesuaikan nilai pengendaliannya berdasarkan umpan balik tersebut. Adapun besarnya sinyal  kendali  yang  dihasilkan  saat  terjadi mekanisme AW adalah sebagai berikut [14].
[ ̅   ] (12)
dengan adalah waktu integral dan ̅ adalah sinyal kendali  maksimum.  Nilai biasa  disebut  nilai konstanta back  calculation (Kb).  Besarnya  nilai dapat  diperoleh  dari  perbandingan  nilai .
Parameter  AW  akan  aktif  saat  nilai lebih  besar dari  nilai ̅ .  Jika  nilai tidak  melebihi  nilai ̅ , maka ̅ dan  mekanisme  AW  tidak  akan  aktif atau sama dengan nol.

## D. Perangkat Keras
Perangkat keras dirancang ke dalam dua bagian, yaitu  bagian  pengendali  ( controller  node )  dan bagian  kendalian  ( plant  node )  seperti  pada  Gambar 6. Pada bagian controller node terdapat potensiometer, modul Arduino Uno, modul nirkabel nRF24L01, dan LCD.
Potensiometer  digunakan  untuk  memberikan nilai  referensi  ( setpoint )  kecepatan  motor  DC. Modul  mikrokontroler  Arduino  Uno  berfungsi sebagai  perangkat  pengendalian  dimana  pengendali PI-AW  ditanamkan.  Modul  nirkabel  nRF24L01 digunakan  untuk  mengirimkan  sinyal  kendali  yang dikalkulasi oleh mikrokontroler ke plant node . LCD digunakan untuk menampilkan parameter pengendalian  seperti setpoint , error , sinyal  kendali, dan output .  Pada bagian controller  node ,  perangkat antarmuka  MATLAB/Simulink  dihubungkan  untuk menampilkan  parameter  pengendalian  kecepatan motor DC dalam bentuk grafik.
Pada  bagian plant  node terdapat  modul  nirkabel nRF24L01,  modul  Arduino  Uno, driver MD25, motor  DC  EMG30,  sensor  kecepatan,  dan  catu daya.  Modul  nirkabel  yang  digunakan  sama  seperti pada  bagian  pengendali  yang  berfungsi  untuk menerima  sinyal  kendali  dan  mengirimkan  data sensor.  Modul  mikrokontroler  Arduino  Uno digunakan  sebagai  perangkat  untuk  menggerakan motor DC melalui modul driver MD25. Pada bagian ini  terdapat  catu  daya  sebesar  12  V  untuk menggerakkan motor DC.

## E. Perangkat Lunak
Pada bagian perangkat lunak, program pengendalian  motor  DC  dirancang  menggunakan bahasa pemrograman C pada aplikasi Arduino IDE. Adapun  diagram  alir  program  perangkat  lunak untuk controller  node dan plant  node dapat  dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram alir pemrograman pada controller node (kiri) dan pada plant node (kanan)
Terdapat  dua  program  yang  dirancang  yaitu program  untuk controller  node dan  program  untuk plant  node .  Secara  umum,  program  pada  kedua node ini  ditanamkan  dengan  tujuan  untuk mengirimkan  dan  menerima  data  secara wireless dari  sensor  ke  pengendali  maupun  dari  pengendali ke  sensor.  Perbedaannya  terletak  pada  struktur program  dimana  pada controller  node hanya terdapat  program  pengendalian  saja,  sedangkan pada plant  node terdapat  program  baca  dan  kirim data  sensor  serta  terima  data  sinyal  kendali  dan meneruskannya ke aktuator.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
A. Pengujian Respon Open Loop Pengujian  respon open  loop dilakukan  untuk mengetahui  respon  kecepatan  motor  DC  saat  diberi tegangan  masukan.  Untuk  kebutuhan  simulasi, maka terlebih dahulu harus ditentukan model motor DC EMG30. Berdasarkan referensi  [15], motor DC EMG30 memiliki parameter K = 0,509 N.m/A; L = 0,0034 H; R = 7,101 Ω; J = 0,00567 Kg.m 2 ; dan b = 0,000931. Dengan menggunakan parameter tersebut,  maka  diperoleh  fungsi  alih  berdasarkan persamaan (7) sebagai berikut.
(13)
Untuk  mengetahui  respon open  loop dari  model tersebut,  maka  dilakukan  simulasi  menggunakan MATLAB/Simulink dengan hasil seperti ditunjukkan  pada  Gambar  8.  Pada  saat  simulasi, model  motor  DC  diberi  sinyal  masukan  sebesar  12 V  sesuai  dengan  spesifikasi  tegangan  motor  DC EMG30. Dengan memberikan catu daya 12 V, hasil pengujian respon open loop secara eksperimen juga ditampilkan pada Gambar 9.
Gambar 8. Respon open loop motor DC simulasi
Gambar 9. Respon open loop motor DC eksperimen
Berdasarkan  hasil  pengujian  diperoleh  bahwa model motor DC EMG30 dapat mencapai kecepatan 170 rpm saat diberi tegangan masukan 12 V dengan konstanta  waktu  sebesar  0,164  s  pada  simulasi  dan 0,175  s  pada  eksperimen.  Untuk  nilai  konstanta waktu diperoleh dari waktu respon saat output yang dihasilkan  mencapai  63,2%  dari  nilai  maksimum yaitu  sebesar  105,91  rpm.  Konstanta  waktu  yang dihasilkan tidak memiliki perbedaan secara signifikan.  Dengan  hasil  ini,  maka  dapat  dikatakan model motor DC yang digunakan dianggap mampu mewakili motor DC sebenarnya.

## B. Pengujian Pengendali PI-AW
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kinerja pengendalian PI-AW sebelum diintegrasikannya  parameter  waktu  tunda  pada sistem closed-loop .  Pada  bagian  ini  dilakukan pengujian  pengendalian  kecepatan  motor  DC membandingkan respon pengendali PI linier dengan PI-AW.  Besarnya  konstanta  Kp  dan  Ki  ditentukan menggunakan fasilitas PID Tuner pada MATLAB/Simulink.  Berdasarkan  hasil  optimasi menggunakan PID Tuner diperoleh nilai Kp = 0,213 dan  Ki  =  4,169.  Untuk  nilai  konstanta back calculation (Kb)  diperoleh  dari  1/Ti  seperti  pada persamaan  (12)  dengan  besarnya  Ti  adalah  Kp/Ki. Dengan  demikian  diperoleh  nilai  Kb  sebesar 19,572.  Hasil  pengujian  respon  untuk  ketiga skenario  pengendali  ditampilkan  pada  Gambar  10 dengan  sinyal  kendali  pada  Gambar  11.  Adapun spesifikasi  lengkap  hasil  pengendalian  yang dihasilkan  untuk  pengujian  pengendalian  tanpa menggunakan  parameter  jaringan  diperlihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi pengendali PI linier dan PI-AW Jenis kendali Rise Time Settling Time Over- shoot Sinyal kendali maks. PI Linier 0,08 s 0,50 s 15,20 % 32,3 V PI-AW 0,35 s 0,56 s 2,23 % 12 V 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 50 100 150 200 X: 0.164 Y: 105.4 Time (s) S p e e d ( rp m ) 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 X: 18 Y: 108.7 Time (10ms) S p e e d ( rp m )

## Gambar 10. Respon pengendali PI linier dan PI-AW

## Gambar 11. Sinyal kendali PI linier dan PI-AW
Berdasarkan  hasil  pengujian  secara  simulasi diperoleh  bahwa  pengendali  PI-AW  memiliki kinerja  terbaik  jika  dibandingkan  dengan  PI  linier. Hal  ini  dapat  dilihat  dari  respon  kecepatan  motor DC  dengan  PI-AW  memiliki overshoot lebih  kecil yaitu  sebesar  2,23  %  meskipun  memiliki rise  time 0,35 detik dan lebih lama jika dibandingkan dengan PI linier dengan rise time 0,08 detik. Selain itu, PI- AW  juga  lebih  baik  jika  dilihat  dari  sinyal  kendali yang  dihasilkan.  PI-AW  menghasilkan  sinyal kendali yang tidak melebihi batas maksimum 12 V, sedangkan  PI  linier  menghasilkan  sinyal  kendali yang melebihi batas maksimum.
C. Pengujian Pengendali PI-AW Dengan Parameter Waktu Tunda Selanjutnya,
untuk mengetahui kinerja pengendalian  dalam  konsep  WNCS,  diantara pengendali  dan plant ditempatkan  parameter  waktu tunda.  Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan pengendali  PI-AW  dan  memberikan  waktu  tunda yang  sama  antara dan yaitu  masing-masing sebesar 0,64 s dan 1,12 s. Nilai ini merupakan  nilai waktu  tunda  minimum  dan  maksimum  dari  modul nRF24L01 berdasarkan penelitian [16].
Berdasarkan  hasil  simulasi,  diperoleh  respon kecepatan  motor  DC  seperti  pada  Gambar  12.  Dari hasil  simulasi  terlihat  bahwa  adanya  waktu  tunda, respon kecepatan menjadi berosilasi.
Kemudian  untuk  memperbaiki  kembali  respon pengendalian,  maka  diperlukan  perancangan  ulang pengendali  PI-AW.  Proses  penalaan  dilakukan kembali  dengan  asumsi  waktu  tunda  yang  paling besar  yaitu  1,12  detik.  Dengan  kembali  melakukan penalaan  parameter  Kp  dan  Ki,  maka  diperoleh respon  pengendalian  yang  lebih  baik  seperti ditunjukkan  pada  Gambar  13  dan  sinyal  kendali pada  Gambar  14.  Adapun  spesifikasi  pengendalian yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 2. Besarnya konstanta  pengendali  Kp  dan  Ki  yang  diperoleh sama yaitu sebesar 0,023 dengan nilai Kb = 1.
Gambar 12. Respon pengendalian dengan integrasi parameter waktu tunda
Gambar 13. Respon PI-AW dengan Kp = Ki = 0,023
Gambar 14. Sinyal kendali PI-AW dengan Kp = Ki = 0,023
Time (s) S p e e d ( rp m ) Time (s) C o n tr o l s ig n a l (V ) Time (s) S p e e d ( rp m ) Time (s) S p e e d ( rp m ) Time (s) C o n tr o l s ig n a l (V )
Tabel 2. Spesifikasi pengendali PI-AW dengan waktu
tunda Waktu Tunda Rise Time Settling Time Over- shoot Sinyal kendali maks. 0,64 s 16,2 s 16,2 s 0 % 10,4 V 1,12 s 3,25 s 11,8 s 7,8 % 11,26 V
Berdasarkan  hasil  pengujian  diperoleh  bahwa pengendali  PI-AW  mampu  memperbaiki  respon kecepatan  motor  DC  dengan  sinyal  kendali  yang tidak melebihi batas maksimum meskipun menghasilkan settling  time yang  lebih  lama.  Hasil pengujian  menggunakan  waktu  tunda  yang  lebih lama  dapat  kembali  menurunkan  respon  kecepatan. Kondisi ini dapat diatasi dengan kembali melakukan penalaan parameter Ki ataupun merancang optimasi pengendali PID berdasarkan variasi waktu tunda.

## D. Pengujian Perangkat Keras
Sistem diimplementasikan dalam bentuk
purwarupa perangkat keras sesuai dengan
perancangan yang telah dilakukan. Hasil implementasi dari sistem dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Implementasi perangkat keras: plant node (atas) dan controller node (bawah)
Gambar 16. Respon kecepatan motor DC EMG30 dengan pengendali PI-AW
Gambar 17. Sinyal kendali dengan pengendali PI-AW
Pengujian  dalam  bentuk  eksperimen  perangkat keras  dilakukan  untuk  memvalidasi  hasil  pengujian secara  simulasi.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara mengamati  respon  kecepatan  motor  DC  EMG30 dan  sinyal  kendali  yang  dihasilkan  setelah diintegrasikannya  modul  nRF24L01  sesuai  dengan perancangan  perangkat  keras.  Pengujian  dilakukan pada plant  node dengan  cara  menanamkan pengendali PI-AW ke mikrokontroler dalam bentuk bahasa  pemrograman.  Pengujian  dilakukan  dengan cara  mengamati  respon  kecepatan  menggunakan pengendali  PI-AW  dengan  konstanta  Kp  =  0,152 dan  Ki  =  0,477.  Konstanta  tersebut  diperoleh menggunakan  metode trial  and  error. Hasil pengujian  secara  eksperimen  dengan  adanya parameter  jaringan  dapat  dilihat  pada  Gambar  16 dengan sinyal kendali pada Gambar 17.
Berdasarkan  hasil  pengujian  secara  eksperimen diperoleh  bahwa  dengan  nilai setpoint 150  rpm, pengendali  PI-AW  mampu  menghasilkan  respon kecepatan dengan rise time 0,35 s, settling time 0,7 s,  dan maximum overshoot 1,17  %.  Sinyal  kendali yang  dihasilkan  juga  tidak  melebihi  batas maksimum  12  V  dengan  nilai steady  state sebesar 10,8  V.  Jika  dibandingkan  dengan  hasil  simulasi,
0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 Time (10ms) S p e e d ( rp m ) Setpoint Speed 0 50 100 150 200 250 300 5 10 15 Time (10ms) C o n tr o l S ig n a l (V ) DC Motor EMG30 MD25 nRF24L01 Arduino Uno Arduino Uno nRF24L01 LCD Potentio
respon  pengendalian  yang  dihasilkan  secara eksperimen dapat dikatakan lebih baik. Terdapatnya perbedaan  kinerja  pengendalian  disebabkan  oleh beberapa  hal  seperti  perbedaan  nilai  konstanta  PI dan  adanya  perbedaan  perangkat  komputasi  antara simulasi dan eksperimen.

## E. Diskusi dan Pembahasan
Berdasarkan hasil pengujian baik secara simulasi dan  eksperimen,  diperoleh  bahwa  adanya  parameter waktu  tunda  dalam  sistem closed-loop dapat mempengaruhi  kinerja  pengendalian.  Hasil  simulasi dengan  asumsi  waktu  tunda  yang  bersifat  konstan menunjukkan  bahwa  semakin  besar  nilai  waktu tunda  maka  respon  pengendalian  yang  dihasilkan semakin  buruk  dan  begitu  pula  sebaliknya.  Dengan demikian,  diperlukan  pengendalian  yang  bersifat kokoh sehingga perubahan waktu tunda dapat diatasi dengan  melakukan re-tuning kembali  parameter pengendali.
Dari  sisi  pengendali  yang  dirancang,  PI-AW mampu menghasilkan respon terbaik jika dibandingkan  dengan  PI  linier  dan  PI  tersaturasi untuk  beberapa  skenario  waktu  tunda.  Hal  ini disebabkan  karena  PI-AW  memiliki  karakteristik mampu  mengatasi  adanya  saturasi  pada  sinyal kendali.  Namun  demikian,  PI-AW  yang  dirancang belum mampu mempertahankan kinerja pengendaliannya  saat  diintegrasikannya  parameter waktu  tunda  dalam  sistem closed  loop. Hasil  yang sama juga diperlihatkan saat dilakukannya eksperimen  perangkat  keras.  Proses re-tuning kembali  parameter  PI-AW  harus  dilakukan  saat digunakannya modul nirkabel antara controller node dan plant  node. Hal  ini  terjadi  karena  adanya perbedaan  karakteristik  parameter  waktu  tunda antara  simulasi  dan  eksperimen  perangkat  keras. Dengan demikian, diperlukan optimasi yang bersifat otomatis yang mampu mengatasi  sifat  stokastik dari parameter waktu tunda.

## IV. K ESIMPULAN
Pengendalian  kecepatan  motor  DC  berbasis WNCS telah berhasil dirancang dan diimplementasikan.  Pengendali  PI-AW  digunakan karena  memiliki  karakteristik  mampu  mengatasi adanya waktu tunda dan saturasi pada sinyal kendali. Hasil simulasi menunjukkan bahwa PI-AW  mampu menghasilkan  respon  yang  lebih  baik  jika dibandingkan dengan PI linier. Setelah diintegrasikannya  parameter  waktu  tunda  minimum 0,64 s dan maksimum 1,12 s dari modul nRF24L01, PI-AW  mampu  menghasilkan  respon  dengan settling  time 11,8  detik  dan  16,2  detik.  Hasil pengujian secara eksperimen dilakukan
menggunakan re-tunning konstanta  PI-AW  dengan metode trial  and  error .  Hasilnya  menunjukkan  PI- AW  mampu  menghasilkan  respon  dengan settling time 0,7  s.  Perbedaan  karakteristik  respon  antara simulasi  dan  eksperimen  terjadi  karena  terdapatnya perbedaan konstanta pengendalian dan  karakteristik waktu  tunda.  Penelitian  selanjutnya  diperlukan dalam  hal  optimasi  konstanta  PID  agar  mampu mengatasi  sifat  stokastik  dari  parameter  waktu tunda.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima kasih disampaikan kepada Unit Penelitian dan  Pengabdian  kepada  Masyarakat  (UPPM) Politeknik  Negeri  Bandung  atas  dukungan  dana pada  penelitian  ini  melalui  Hibah  Penelitian Mandiri dengan
Nomor
Kontrak: 560.20/PL1.R7/LT/2019.

## R EFERENSI
[1]  R.  A.  Gupta  and  M.  Y.  Chow,  “Networked  control system:  Overview  and  research  trends,” IEEE Transactions on Industrial Electronics , vol. 57, no. 7, pp. 2527-2535, 2010.
[2]  L.  Eriksson,  “PID  controller  design  and  tunning  in networked  control  system,” Doctoral  Dissertation , Helsinski University of Technology, 2008.
[3]  V.  Ungan,  “Networked  PID  Controllers  for Wireless  Systems,” Master  degree  project ,  KTH Electrical Engineering, 2010.
[4]  A. Najmurrokhman, Y. B. Zainal, Sunubroto, and S. C.  Sari,  “Perancangan  pengendali  dengan  umpan balik keadaan untuk networked control system,”  in Prosiding  Seminar  Nasional  Multidisiplin  Ilmu, Jakarta, 2011.
[5]  A.  Najmurrokhman,  B.  R.  Trilaksono,  A.  S. Rohman,  and  Hendrawan,  “Dissipative  Controller Design  for  Networked  Control  Systems  via  the Markovian  Jump  System  Approach,” J.  Eng. Technol. Sci. , vol. 45, no. 1, pp. 25-46, 2013 .
[6]  A. Najmurrokhman, P. H. Rusmin, B. R. Trilaksono, A.  S.  Rohman,  Hendrawan,  and  Zulhariansyah, “Implementasi  networked  control  system  dalam pengendalian kecepatan motor DC melalui jaringan komunikasi,” in Prosiding EECCIS , 2012.
[7]  M.  Blaho,  M.  Urban,  P.  Fodrek,  and  M.  Foltin, “Wireless Network Effect on PI and Type-2 Fuzzy Logic  Controller,” International Journal of Communication , vol. 6, no. 1, pp. 18-25, 2012.
[8]  S.  M.  Hassan,  R.  Ibrahim,  N.  Saad,  V.  S. Asirvadam,  K.  Bingi,  and  T.  D.  Chung, “Robustness and stability analysis of a predictive PI controller  in  wirelessHART  network  characterized by  stochastic  delay,” International  Journal  of Electrical and Computer Engineering (IJECE) , vol. 7, no. 5, pp. 2605-2613, 2017.
[9]  A. R. Al Tahtawi and A. S. Rohman, “Perancangan Pengendali  PI-AW  pada  Simulator  Mobil  Listrik
untuk Kendali Kecepatan dan Torsi,” Jurnal Teknik Elektro, Komputer, dan Informatika (ELECTRANS) , vol. 14, no. 1, pp. 1-7, 2016.
[10]  P.  Park,  J.  Araujo,  and  K.  H.  Johansson,  “Wireless Networked  Control  System  Co-Design,”  in Proc. International  Conference  on  Networking,  Sensing, and Control , Delft, April 2011, pp. 486-491.
[11]  N. P. Aung, Z. M. Naing, M. M. M. Wai, and H. M. Tun,  “Simulation  of  Wireless  Networked  Control System using TrueTime and Matlab,” International Journal of Scientific and Technology Research , vol. 5, no. 06, pp. 31-35, 2016.
[12]  N.  Boughanmi,  Y.  Q.  Song,  and  E.  Rondeau, “Wireless  Networked  Control  System  using ZigBee/IEEE 802.15.4*,” in Proc. of the 13 th IFAC
Symposium  on  Information  Control  Problems  in Manufacturing , Moscow, June 2009, pp. 313-318.
[13]  K.  Ogata, Modern  Control  Engineering ,  Prentice Hall, New Jersey, 2002.
[14]  D.  Ibrahim, Microcontroller  Based  Applied  Digital Control , John Wiley and Sons, England, 2006.
[15]  J.  Goncalves,  J.  Lima,  P.  J.  Costa,  and  A.  P. Moreira, “Modeling and Simulation of The EMG30 Geared Motor with Encoder Resorting to  SimTwo: The Official Robot @Factory Simulator,” 2013.
[16]  U.  J.  Shobrina,  R.  Primananda,  and  R.  Maulana, “Analisis  Kinerja  Pengiriman  Data  Modul Transceiver  nRF24L01,  Xbee,  dan  WiFi  ESP8266 pada Wireless Sensor Network,” Jurnal Pengembangan  Teknologi  Informasi  dan  Ilmu Komputer ,  vol.  2,  no.  4,  pp.  1510-1517,  2018.