## SISTEM KENDALI  METODE PID DAN KOMBINASI SPESIFIKASI PADA KECEPATAN TINGGI INDUKSI MOTOR

## Pohny
Teknik Informatika, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi, Universitas Mulawarman Jl. Barong Tongkok No. 6 Kampus Gn. Kelua, B29, 75127
E-Mail : : pohny28@gmail.com

## ABSTRAK
Metode  desain  kendali  menggunakan  konveksitas  dari  umum  loop  tertutup  spesifikasi  kinerja.  Sehubungan  dengan  loop tertutup  fungsi  transfer  sistem  untuk  menggabungkan  memenuhi  setidaknya  satu  loop  tertutup  spesifikasi  kinerja  dengan merumuskan  pengendali  tunggal  yang  memenuhi  semua  spesifikasi.  Sedangkan  kendali  gain  tuning  pusat  proses  desain, proses  tuning  sangat  disederhanakan,  jika  dibandingkan  disajikan  ketika  satu  set  kendali  keuntungan  disesuaikan  untuk memenuhi kombinasi simultan spesifikasi loop tertutup. Metode kendali metode ini yang diusulkan diterapkan pada motor AC induksi kecepatan tinggi, dengan inner-loop flux vector pengendali diterapkan, untuk merancang kendali posisi sistem.
Kata kunci : Motor AC induksi, PID,Kombinasi spesifikasi,Kecepatan Tinggi

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  Proporsional,  Integral,  dan  Derivatif  (PID) struktur kendali yang paling umum digunakan di industri, terutama  karena  fakta  bahwa  itu  relatif  mudah  untuk merancang dan mengimplementasikan.
Namun,  seperti  spesifikasi  kinerja  menjadi  lebih  ketat, yaitu  kinerja  yang  lebih  tinggi,  tugas  kelebihan  tuning menjadi  semakin  sulit  karena  fakta  bahwa  beberapa spesifikasi  yang  bersamaan  biasanya  bertentangan  satu sama  lain.  Oleh  karena  itu,  ada  kebutuhan  untuk  metode desain  kendali  yang  handal  untuk  secara  sistematis mendesain  kendali  loop  tertutup  untuk  memenuhi  semua spesifikasi secara bersamaan[13].Bagaimana mengembangkan  untuk  kendali    posisi  dari  kecepatan tinggi  motor  AC  induksi  untuk  menguji  pengendali  dan mengembangkan model simulasi motor AC [1].
Sebuah  motor  pada  dasarnya  terdiri  dari  dua  bagian. Stator  dan  rotor,  internal  struktur  motor  AC  induksi digambarkan  pada  gambar  1.  Stator  adalah  bagian stasioner yang  menetapkan medan magnet. Stator adalah magnet  permanen  jenis  motor  DC  atau  sekumpulan gulungan kawat motor AC induksi[2].

## Gambar 1: Struktur internal Squirrel-cage Jenis AC Motor Induksi
Rotor  adalah  bagian  yang  berputar  memegang  poros bahwa  pasangan  beban  mekanik.  Sebuah  rotor  khas  dari jenis squirrel-cage yang ditemukan di  motor  AC induksi memiliki  aluminium  terhubung  ke  cincin  yang  pendek berakhir  bersama-sama[3].  Motor  AC  induksi  dijelaskan oleh persamaan dinamis nonlinear, yang dapat dinyatakan sebagai  persamaan  diferensial  yang  mewakili  kedua sistem  listrik  dinamis  dan  dinamika  sistem  mekanik[5]. Perilaku  dinamis  dari  motor  induksi  tiga  fase  yang seimbang  dalam  model  elektro  mekanik  terdiri  dari  lima
persamaan  diferensial  biasa  diberikan  di  bawah, dinyatakan dalam stator tetap koordinat.
Model ini mencakup persamaan mekanik serta hubungan listrik.  Perhatikan  bahwa  pilihan  keadaan  untuk  model keadaan-ruang tidak unik. Untuk kenyamanan manipulasi masa depan persamaan, kita telah memilih saat stator dan fluks  rotor,
dan sebagai  variable[4]. Karena fluks rotor, dan , dapat direpresentasikan sebagai: dimana  konstanta  positif , , ,
dan diberikan di bawah ini: , , , dimana : Jumlah kutup pasang dari motor berubah  saat  stator  di  kerangka acuan      stator-tetap diubah  arus  rotor  di  kerangka acuan stator-tetap diubah tegangan stator di kerangka acuan stator-tetap Ӫ = rotor sudut percepatan  (rad/sec 2 ) rotor kecepatan sudut (rad/sec)
= resistensi rotor dari motor
= resistensi stator motor
= rotor induktansi motor = stator induktansi motor
= mutual induktansi motor
J    = momen inersia rotor dan beban (kg- m 2 )
B   = koefesien redaman (kg-m 2 /sec)
=
Penelitian  ini  menggunakan  pendekatan  metode desain kendali beberapa spesifikasi secara bersamaan.Membahas  dua  teori  kendali  yaitu  PID konvesional dan beberapa spesifikasi secara bersamaan[6]. Metode kendali beberapa spesifikasi secara bersamaan  digunakan  untuk  menstabilkan  kendali  motor AC  induksi  dan  untuk  mencapai  keseluruhan  spesifikasi kinerja[7].
Batasan masalah penelitian ini menggunakan pendekatan  metode  desain  kendali  beberapa  spesifikasi secara  bersamaan.Membahas  dua  teori  kendali  yaitu  PID konvesional dan beberapa spesifikasi secara bersamaan.Metode  kendali  beberapa  spesifikasi  secara bersamaan  digunakan  untuk  menstabilkan  kendali  motor AC  induksi  dan  untuk  mencapai  keseluruhan  spesifikasi kinerja.
Tujuan penelitian melaksanakan jenis hukum kendali, seperti      PID  atau  kendali  gabungan  spesifikasi  secara bersamaan.Mengembangkan simulasi program dari motor AC  induksi  menggunakan  perangkat  lunak  komersial matlab /simulink.

## 2. BAHAN DAN METODE
Model dinamis dari motor AC induksi dikembangkan dalam  penelitian  ini.  Dengan  model  dinamik  ini,  kami menerapkan teori kendali yang tepat untuk mengembangkan pengendali untuk motor AC.
Jenis penelitian ini adalah simulasi untuk mengembangkan    kendali  posisi  dari  kecepatan  tinggi motor  AC  induksi  untuk  menguji  pengendali  dan mengembangkan model simulasi motor AC induksi untuk lebih memverifikasi hasil penelitian.
Lokasi  kajian  penelitian  ini  dilakukan  pada  PT. Lamindo  Intermultikon.  Diagram  alur  tahapan  penelitian adalah dengan studi literature dengan mencari pemodelan matematis  dan  membuat  simulink  dari  sistem  yang  ada serta pemrograman dan verifikasi pada simulasi sistem.

## Gambar 2. Diagram alur tahapan penelitian
Metode  pengumpulan  data  yang  digunakan  dalam penulisan  ini  menggunakan  data  dari  PT.  Lamindo Intermultikon  sebagai  dasar  perhitungan  dan  simulink menggunakan aplikasi  matlab.
Perancangan  setting  kendali  PID  loop  deskripsi keadaan  terdiri  dari  motor  AC  induksi,  dalam hubungannya vektor fluks kendali inner-loop dan susunan beban inersia melekat motor drive.

## Gambar 3. Pengendali dengan Sistem Kendali PID loop

## 3. BAHAN DAN METODE
Saat  ini  perangkat  lunak  yang  tersedia  digunakan untuk  memodelkan  dan  mensimulasikan  motor  AC induksi  vektor  dikendalikan.  Sebuah  diagram  yang mewakili  model  dinamis  motor  AC  induksi  akan diperkenalkan dan struktur program simulasi menggunakan matlab/simulink.

## 3.1 Struktur Program
Sebuah  blok  simulink  diagram  lengkap  ditunjukkan pada gambar 4.Dalam program simulasi, susunan lengkap persamaan  diferensial  di  d-q  koordinat  diberikan  dalam persamaan  (2.4)  ke  (2,8),  diperhitungkan  sebagai  model dinamis  motor  AC    induksi.  Persamaan  diferensial  ini langsung  mengikuti  s-fungsi  m-file.  s-function  block, seperti  "ind"  tertanam  dalam  I  .M.  Elec  dan  "vcontrol" tertanam  di  vector pengendali  dalam  gambar  4., menghubungkan m-file ke dalam blok grafis
Gambar 4. Vektor dikendalikan Motor AC Induksi Simulink Blok Diagram
S-fungsi  adalah  salah  satu  fungsi  matlab  untuk memberikan  turunan  dari  semua  keadaan  dalam  model, berdasarkan  waktu,  input,  dan  keadaan.  Vektor  derivatif dikembalikan ke matlab integrasi rutin yang menggunakannya untuk menghitung vektor keadaan baru. Dari vektor-vektor keadaan output dapat dihitung juga m- file kode program dari "ind" dan "vcontrol" .
Blok,  I.M.Elec,  I.M.Mech,  dan  vektor  pengendali digambarkan  pada  gambar  4.,  gambar    masing-masing dan rincian dijelaskan. Blok I .M. Elec merupakan model dinamik  listrik  dari  motor  AC  induksi.  Di  gambar  4.2, masukan  1  dan  masukan  2  adalah  tegangan  input  dari pengendali vektor, dan Vq. Output 1,2,3 dan 4 adalah arus stator dan arus rotor di stator tetap koordinat d-q, mis, id, IQ, idr dan IQR.

## 3.2 Fluks Desain Vektor Pengendali
Dalam  persamaan  motor  model  dinamik  termasuk istilah,  Kr,  yang  berkaitan  tegangan  input  diterapkan  ke pengendali  vektor  fluks  ke  Iq  saat,.  Ini  "Efektif  torsi konstan"  harus  determinan.  Untuk  menentukan  torsi motor  efektif  konstan,  tegangan  perintah  masukan, 0.5V, IV,  dan     2V,  diterapkan  untuk  motor  dengan beban  nilai  tetap  diadakan.  Torsi  diukur  dengan pendekatan ini, dapat dilihat pada tabel 1.

## Tabel 1. Motor Torque Dan Input Tegangan
Tegangan input(V) -2 -1 -0.5 0.5 1 2 Torque(N- m) - 4.426 - 2.157 - 1.099 1.10 1 2.17 8 4.37 4
Dengan  data  ini,  linear  kuadrat  regresi  digunakan  untuk menentukan terapan tegangan input (V) Torsi (N-m) torsi efektif  konstan  sebagai  Kr  =  2,194  N-mN.  Hasil  regresi ditunjukkan pada gambar 5.

## Gambar 5. Motor Torque dan Tegangan Input

## 3.3 Estimasi Parameter Simulasi
Simulasi dilakukan  untuk estimasi parameter. Sebuah model yang dikembangkan dimenggunakan matlab/simulink  digunakan  untuk  simulasi.  Serangkaian dua puluh semua perintah input acak, 0.296,-0.360,0.362,-0.326,0.151,
-0.459,0.211,-0.148,0.433,-0.251, 0.504,-0.287,0.343,-0.341,0.428, -0.198,0.406,-0.403,0.191,-0.285,
Masukan  perintah  ini  digunakan  untuk  percobaan  juga. Perintah masukan tegangan, posisi rotor, kecepatan rotor, dan  rotor  percepatan  simulasi.  J  dan  B  bertekad  untuk menjadi  0,0623  kg-m 2 dan  0,0103  kg-m 2 /detik  masing- masing dalam simulasi.

## Gambar 6. Simulasi Motor  AC Induksi dengan Random Kendali Input
(a) tegangan input (V)  (b) posisi rotor (rad) (c) kecepatan rotor (rad/sec)
(d) rotor percepatan (rad / sec 2 )

## 3.4 Model Dinamis Motor AC Induksi
Mech  model  simulasi  sebagai  digambarkan  pada  gambar 7 di bawah ini.

## Gambar 7.  Blok diagram I.M.Mech dalam model simulasi
Dalam  simulasi,  PD  pengendali  digunakan.  Dua kelebihan  PD  dipilih  K P1 =  7  Volt/rad,  K d1 =  0,55  Volt- sec/rad dan K p2 = 9 Volt/rad, K d2 = 0,5 Volt-sec/rad. Hasil simulasi  ditunjukkan  pada  tabel  4.2  dan  plot  yang digambarkan dalam gambar 4.10
Tabel 2. Hasil Simulasi Kinerja Motor Dengan
Pengendali PD Steady state error (rad) Persentase overshoot (%) PD  kendali  1  (K P1 =  7
Volt/rad,  K d1 =  0,55 Volt-sec/rad) 0.0121 7.38
PD  kendali  2  (K p2 =  9 Volt/rad, K d2 = 0,5 Volt-
sec/rad) 0.0094 15.51
Gambar 8. Hasil Simulasi K P1 = 7 Volt / rad dan K d1 = 0,55 Volt-detik / rad

## 3.5 Simulasi Metode Kendali Kombinasi Spesifikasi
Dalam  perangkat  lunak  untuk  melakukan simulasi dari spesifikasi yang bersamaan metode kendali. Pengendali  spesifikasi  yang  bersamaan  tertanam  dalam program simulasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 9.

## Gambar 9. Vektor kendali motor AC  induksi simulink blok diagram dengan spesifikasi   pengendali
Dengan program simulasi yang dijelaskan di atas, simulasi  induksi  kendali  posisi  motor  AC  dengan pengendali  beberapa  spesifikasi  secara  bersamaan dilakukan.  Gambar  4.15 menggambarkan  hasil  simulasi
dari  input  kendali,  posisi,  kecepatan,  dan  tanggapan waktu percepatan motor dan beban inersia.
Pengendali  spesifikasi  secara  bersamaan  memberi  hasil sebagai berikut:
= 0.0120 rad < = 0.0245 rad
Gambar 10. Motor AC induksi simulasi langkah response pengendali spesifikasi bersamaan (a) masukan kendali (volt) (b) posisi rotor (rad) (c) kecepatan rotor (rad/sec) (d) percepatan rotor (rad/sec 2 )
Dalam  bab  ini,  metode  pengendali  digunakan  untuk derevatif pengendali baru. Sebuah contoh desain numerik diberikan  untuk  menggambarkan  seluruh  prosedur  untuk metode  desain  pengendali  dengan  langkah  masukan sebagai  masukan  referensi  error  steady  state  dan persentase  overshoot  dipilih  sebagai  beberapa  spesifikasi yang bertentangan.

## 4. DAFTAR PUSTAKA
[1] Mitra  Hebat  Teknik,  Motor  Listrik  Satu  Fasa, http://maintenace.wordpress.com/2012/10/25/motor- listrik-ac-satu-fasa.
[2] Dunia  Listrik,  Motor  Listrik  AC  Satu  Fasa, http://dunialistrik.blogspot.com/2012/04/motor- listrik-ac-satu-fasa.html.
[3] Soebagio,”Model  mesin  AC  pada  koordinat  d-q-n”, Materi kuliah Mesin Listrik Lanjut, ITS, 2013
[4] Bimal Kr. Bose,” Modern Power Electronics and AC drives”, Prentice  Hall PTR, 2012.
[5] P.  Titinen,  P.  Pohkalainen,  J.  Lalu,”The  next generation  motor  control  method  :  Direct  torque control (DTC),”EPEJ, vol.5, pp.14-18, Marc.2012.
[6] Nuno  M.Silva,  Antonio  P,  Martin,  Adriano S.Carvalho,”Torque  And  Speed  Modes  imulation  of A  DTC-Controlled  Induction  Motor”,  Proceeding  of the  10th  Mediterranean  Conference  on  Control  and Automation-MED 2002 Lisbon, Portugal, July 2011.
[7] H.  Tajima  andY.  Hori,  “Speed  sensorless  field oriented  control  of  induction  motor”,  IEEE    Trans. Ind. Appli., vol. 29, pp. 175–180, Jan./Feb. 2011.
[8] Bambang Purwahyudi,  Soebagio dan Mauridhi  Hery Purnomo,  “Perancangan Neural    Network-Genetic Algorithm (NN-GA)  Observer  Untuk  Identifikasi Kecepatan  Motor  Induksi”,  Proceedings  SITIA, Jurusan Tek. Elektro ITS, 2 Mei 2011, hal. 436-441.