PENGENDALIAN SUDUT ROTOR INDUKSI TANPA SENSOR POSISI

Bayu Adji Nur Sudarisman, Dr.Eng. Ir. Adha Imam Cahyadi, S.T., M.Eng., IPM.;Prof. Ir. Oyas Wahyunggoro, MT., Ph.D

2026 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Penelitian ini menyajikan perancangan kinerja sistem kendali posisi tanpa sensor (sensorless) pada motor induksi tiga fasa dengan menerapkan metode flux estimator berbasis model tegangan) yang dikombinasikan dengan Field Oriented Control (FOC) serta pengendali PID berjenjang (cascade). Motor induksi dimodelkan dalam kerangka dq dan dikendalikan oleh inverter tegangan tiga fasa. Skema FOC dengan orientasi fluks rotor digunakan untuk mendekuple arus penghasil fluks (id) dan arus penghasil torsi (iq). Estimator fluks berbasis model tegangan pada frame ??/dq dikembangkan untuk merekonstruksi fluks rotor dan sudut rotor elektrik dari pengukuran tegangan dan arus stator, sehingga tidak diperlukan sensor posisi mekanik.

Loop arus bagian dalam dan loop kecepatan dikendalikan oleh pengendali PI yang dituning pada domain frekuensi melalui penentuan frekuensi crossover dan phase margin, sedangkan loop posisi bagian luar menggunakan pengendali PD yang disesuaikan dengan frequency domain  Sistem lengkap diimplementasikan dan diuji melalui simulasi MATLAB/Simulink terhadap berbagai skenario perubahan referensi posisi dan variasi torsi beban.

Hasil pengujian tanpa beban menunjukkan bahwa sistem mampu melakukan tracking pada setiap nilai masukan dengan deviasi kecil. Nilai rise time pada seluruh setpoint memenuhi kriteria 10%–90% (?0,3 s) sehingga respon awal dinilai cepat, sedangkan overshoot berada di bawah batas <5 xss=removed> error 0,04 rad. Selain itu, settling time sebesar 0,6 s dan overshoot 6,5?lum memenuhi kriteria yang ditetapkan, meskipun rise time tetap memenuhi yaitu sebesar 0,2 s. Pengujian variasi beban bertahap 10–50 Nm pada setpoint 2 rad menunjukkan sistem tetap stabil dan mampu kembali mendekati referensi dengan drop minimum 1,95, sehingga kemampuan load disturbance rejection tergolong baik. Secara keseluruhan, sistem berhasil mempertahankan kestabilan dan respons cepat, tetapi diperlukan peningkatan penalaan kontrol dan robust estimator untuk memperkecil error dan mempercepat settling pada kondisi berbeban.

This research presents the design and performance evaluation of a sensorless position control system for a three-phase induction motor using Field Oriented Control (FOC) combined with a voltage-model flux estimator and cascade PID controllers. The induction motor is modeled in the dq reference frame and driven by a three-phase voltage source inverter. Rotor-flux-oriented FOC is implemented to decouple torque and flux, where the d-axis current generates rotor flux and the q-axis current produces electromagnetic torque. A flux estimator based on the stator voltage model in the ??/dq frame is developed to reconstruct rotor flux and electrical rotor angle from measured stator voltages and currents, thereby eliminating the need for a mechanical position sensor.

The inner current loops and speed loop are controlled by PI controllers tuned in the frequency domain using selected crossover frequencies and phase margins, while the outer position loop uses a PD controller adjusted also through frequency domain. The complete system is implemented and tested via MATLAB/Simulink simulations under various position reference steps and load torque disturbances.

The no-load test results show that the system is capable of tracking each input value with small deviations. The rise time values ??at all setpoints meet the criteria of 10%–90% (?0.3 s) so that the initial response is considered fast, while the overshoot is below the limit of <5 xss=removed>

Kata Kunci : field oriented control, control posisi tanpa sensor, motor induksi, fluks estimator, kendali PID