Optimalisasi sistem kendali hibrid fuzzy-PID menggunakan algoritma particle swarm optimization (PSO)

WATI, Dwi Ana Ratna, Ir. Samiadji Herdjunanto, M.Sc

2008 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Pada penelitian ini diaplikasikan algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) dalam optimasi sistem kendali PID dan fuzzy logic controller (FLC). Algoritma ini digunakan untuk penalaan gain (tuning) Kp, Ki, dan Kd, serta konsekuensi pada basis aturan fuzzy dan penentuan parameter keanggotaan variabel fuzzy. Penelitian dilakukan dengan membuat program menggunakan MATLAB dan Simulink yang berisi optimasi pengendali hibrid fuzzy-PID berbasis algoritma PSO. Program memiliki antarmuka pengguna yang dibuat menggunakan Graphical User Interface (GUI) pada MATLAB. Setelah itu, program diuji dengan menggunakan plant berupa sistem stirred-tank heat exchanger. Pada sistem tersebut, pengendali dirancang untuk mengendalikan suhu cairan keluaran dengan cara memanipulasi lebar bukaan aliran cairan pendingin (coolant). Proses perancangan dan optimasi pengendali dengan algoritma PSO berlangsung tiga tahap yaitu tahap pertama optimasi gain PID, tahap kedua optimasi pengendali FLC untuk menyusun basis aturan FLC, dan tahap ketiga optimasi pengendali FLC untuk mengatur parameter fungsi keanggotaan fuzzy. Fungsi objektif dapat berupa nilai MSE (Mean Square Error), settling time, rise time, atau overshoot. Hasil perancangan pengendali tersebut menunjukkan Step response sistem stirred tank heat exchanger nilai settling time 8,0477 menit, rise time 4,831 menit, dan overshoot 0,0269%. Sistem stirred tank heat exchanger dengan pengendali hibrid fuzzy PID ini mampu bekerja pada kondisi sistem yang terjadi gangguan, mampu menangani perubahan parameter plant dan dapat mengikuti perubahan set point (set point following).

This research demontrates a new method to optimize hybrid fuzzy PID controller using Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. This algorithm is used in parameter tuning of PID controller, determination of consequences of fuzzy rule bases, and parameter tuning of fuzzy membership function. This new method is applied in design of hibrid fuzzy PID controller for stirred-tank heat exchanger. The controller is used to control output temperature of the plant by manipulating the flow of coolant. There are three stages in this design. The first is optimization of PID controller, the second is optimization of fuzzy rule bases, and the third is optimization of fuzzy membership function. The objective of the optimization is to minimize MSE (Mean Square Error), settling time, rise time, and/or overshoot. The controller optimization results in the good performance of step response with settling time 8,0477 minutes, rise time 4,831 minutes, and overshoot 0,0269%. The controller also has the robustness againts the parameters change and complete the set point following properties.

Kata Kunci : Optimization,Fuzzy,PID controler,PSO