Penalaan Parameter Kendali PID dengan Logika Fuzzy pada Sistem Termal

Wiyono, ST, Ir. Samiadji Herdjunanto, M.Sc,

2011 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Sistem termal merupakan proses yang berubah lambat. Jika proses pendinginan dilakukan secara alami akan mengakibatkan proses penurunan suhu menjadi lambat, sehingga pengendalian diusahakan agar overshoot dan steady state error sekecil mungkin pada kondisi perubahan set point dan beban. Pada kendali PID konvensional penalaan dilakukan secara off-line tanpa memperhitungkan perubahan yang terjadi pada plant dan gangguan yang muncul.Tujuan penelitian ini adalah merancang peralatan kendali untuk sistem termal yang dapat menala parameter PID secara otomatis oleh logika fuzzy. Dalam penelitian digunakan mikrokontroler AVR RISC sebagai pusat kendali, yang akan memberikan nilai pengendalian ke unit pengendali daya, kemudian prosentase nilai pengendalian diumpankan ke elemen pemanas dengan daya 450 Watt untuk memanaskan air dengan volume maksimal 2 Liter. Sedangkan perangkat lunak digunakan untuk algoritma pemrograman PID dan logika fuzzy dengan bahasa C. Agar dapat menala parameter PID yang tepat secara on-line, maka dibuat sistem kendali dua level. Level pertama menentukan parameter PID dengan mencari batas minimal dan maksimal nilai Kp, Ki dan Kd dengan metode kurva reaksi. Level kedua merancang sistem fuzzy agar dapat menala penguatan PID secara otomatis, kemudian memformulasikan kedalam kombinasi 49 aturan if-then fuzzy untuk mendapatkan nilai Kp, Ki dan Kd yang tepat dari perubahan nilai error dan delta error. Hasil dari proses kendali dengan sistem penalaan parameter kendali PID dengan logika Fuzzy yang diaplikasikan pada sistem termal dapat memperbaiki kinerja kendali PID konvensional. Pengujian perubahan set point dan perubahan volume air dihasilkan nilai rata-rata karakteristik respon sistem kendali sebagai berikut: waktu kenaikan (tr) 231 detik, waktu puncak (tp) 254 detik, waktu penetapan (ts) 302 detik, overshoot (Mp) 0,22℃ dan kesalahan keadaan mantap (OS) 0,28℃. Sedangkan kendali PID konvensional dihasilkan tr= 223 detik, tp= 307 detik, ts= 678 detik, Mp= 2,17℃ dan O.S= 0,67℃

Thermal system is a slow process of changing. If the cooling process done naturally will lead to the decrease in temperature to be slow, so that attempted to control overshoot and steady-state error as small as possible to the conditions set point and load changes. In the conventional PID control tuning is done off-line without taking into account the changes in the plant and the disturbances that arise. The purpose of this study is to design equipment for the control of thermal systems that can automatically tune the PID parameters by fuzzy logic. In the present study used a RISC AVR microcontroller as a control center, which will provide value to the control unit controls the power, then the percentage of control values fed to the heating element with 450 Watt power to heat water with a maximum volume of 2 Liters. While the software is used for PID algorithms and fuzzy logic programming with C language. In order to tune the proper PID parameters on-line, then made two-level control system. The first level determines the PID parameters by finding the minimum and maximum value of Kp, Ki and Kd with the reaction curve method. The second level in order to design a fuzzy system can automatically tune the PID gain, then formulated into a combination of 49 fuzzy if-then rules to get the value of Kp, Ki and Kd the right of errors and changes in the value of delta error. The results of the process control system with PID control parameters tuning with fuzzy logic is applied to the thermal system can improve the performance of conventional PID control. Tests for set point changes and changes in water volume resulting average value of the response characteristics of control systems as follows: rise time (tr) 231 seconds, the peak time (tp) 254 seconds, the time setting (ts) 302 seconds, the overshoot (Mp) 0.22℃ and steady state error (OS) 0.28℃. While the conventional PID control of the resulting tr = 223 seconds, tp = 307 seconds, ts = 678 seconds, Mp = 2.17℃ and OS = 0.67℃

Kata Kunci : PID, Fuzzy, Termal, Mikrokontroler AVR, Bahasa C