DESAIN PENGENDALIAN TEGANGAN ALTERNATOR PADA …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15093-Presentation... · pengendali tegangan pada mobil yaitu tipe point dan ... (Rotor

LOGO

DESAIN PENGENDALIAN TEGANGAN ALTERNATOR

PADA SISTEM PENGISIAN BATERAI MENGGUNAKAN

METODE SLIDING MODE CONTROL (SMC)

Akhmad Nurhadi

1206100713

JURUSAN MATEMATIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2011

LATAR BELAKANG

Manusia sangatmembutuhkan otomotif

terutama alat transportasiseperti mobil, sepeda

motor, dll

Saat ini ada 2 tipepengendali tegangan padamobil yaitu tipe point dan

tipe tanpa point

Masing2 tipe mempunyaikekurangan dan kelebihan

Di dalam mobil terdapatsistem pengisian bateraidengan tegangan harus

stabil

Penerapan metode Sliding Mode Control pada sistempengendalian tegangan pengisian dilakukan untukmeminimalkan kekurangan-kekurangan yang ada

RUMUSAN MASALAH

2. Bagaimana performansi kestabilan tegangan pada sistem pengendalian tegangan pengisian menggunakan metodeSliding Mode Control

1. Bagaimana rancangan model dari sistem pengendaliantegangan pengisian menggunakan metode Sliding Mode Control

3. Simulasi pada penelitian ini dikerjakan dengan softwareMatlab

2. Model dari sistem pengisian baterai diambil dari referensiterkait

1. Diasumsikan sistem dari alternator pengisian bersifat terkontrol

BATASAN MASALAH

TUJUAN DAN MANFAAT

1. Merancang model dari sistem pengendalian tegangan pengisianmenggunakan metode Sliding Mode Control

2. Menganalisis performansi kestabilan tegangan pada sistem pengendalian tegangan pengisian menggunakan metodeSliding Mode Control

Memperoleh rancangan sistem pengendalian tegangan pengisiandengan menggunakan metode Sliding Mode Control sehingga dapat diterapkan pada sistem pengisian baterai dengan kondisitegangan yang stabil dan besarnya sesuai spesifikasi

Tujuan

Manfaat

Langkah pertama untuk mendesain SMC ialah menentukan sliding surface sesuai dinamika plant. Langkah selanjutnya ialah mendesain kontrol input sehingga trayektori keadaannya dikendalikan dan ditarik menuju sliding surface dan meluncur padanya untuk tiap waktu.

TINJAUAN PUSTAKA

Sliding Mode Control (SMC)

Pandang suatu sistem dinamis dari [7]:

dengan u control input, x merupakan vektorkeadaan, f(x) dan b(x) fungsi terbatas, d(t)gangguan eksternal.

)()())(())(()()( tdtutXbtXftx n

…TINJAUAN PUSTAKA

Switching function :

; konstanta positif

S(t) yang memenuhi S(t)=0 disebut sliding surfaceyang berupa garis lurus dengan gradien -

Jika u memenuhi pertidaksamaan :

atau ; konstanta positif

dikatakan sistem berada pada kondisi sliding

…TINJAUAN PUSTAKA

xdt

dtxS

n

~))((

1

0SS SSdt

d2

2

1

…TINJAUAN PUSTAKA

Sistem Pengendalian Tegangan Pengisian

Gambar Diagaram Blok Sistem Pengendalian Tegangan Pengisian

Nilai I~

Negatif

Nol

Positif

DiperbesarfI

TetapfI

DiperkecilfI

Pada saat field coil dialiri arus, maka timbul fluxmagnet yang digunakan untuk menginduksi kumparangenerator sehingga muncul ggl pada ujung-ujungkumparan generator.

Model matematika untuk aliran arus pada field coiladalah

…TINJAUAN PUSTAKA

Field Coil (Rotor Coil)

dt

dILRIV

f

ffff

Generator coil berfungsi untukmembangkitkan induksi mutual sehinggamuncul ggl pada ujung-ujung kumparansebagai sumber arus listrik pada sistempengisian

…TINJAUAN PUSTAKA

Generator Coil (Stator Coil)

Beberapa persamaan yang dapat dituliskanuntuk kumparan generator adalah

ffgg InkV

…TINJAUAN PUSTAKA

dt

dILLIRRV

g

bggbgg

dt

dILRIVV

g

bbggT

dt

dILRIVV

g

bbgbT

METODE

PENELITIAN

Studi Literatur

Pembentukan model dari sistem pengisian baterai

Simulasi sistem pengendali tegangan padaMatlab

Analisis hasil simulasi

Penyimpulan hasil dan pemberiansaran

Perancangan pengendali tegangan pengisian denganmenggunakan metode Sliding Mode Control

Diturunkan terhadap waktu

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Perancangan Pengendali Static SMC

1;~

,

1

nIdt

dtIS

n

g

Idt

dtIS g

~,

0

refgg IIIItIS ~

;~

,

refgg IItIS ,

refgg IItIS ,

g

bg

bg

f

bg

fg

g ILL

RRI

LL

nkI

Model dari Alternator dapat dibentuk menjadi

Switching function:

g

bg

bg

f

bg

fg

g ILL

RRI

LL

nktIS

,

Mencari nilai dengan syarat

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

g

bg

bg

f

bg

fgI

LL

RRI

LL

nk

0

fI 0S

g

fg

bg

f Ink

RRI

ˆ

Berdasarkan control law yang memenuhi kondisi sliding adalah

SKII ff sgnˆ

Sehingga didapat

SKI

nk

RRI g

fg

bg

f sgn

Kemudian disubtitusikan ke menjadi:S

SKLL

nktIS

bg

fg

g sgn,

Selanjutnya dicari nilai K dengan cara mensubtitusikan

ke dalam persamaan agar memenuhi kondisisliding, didapat:

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

SSS S

fg

bg

nk

LLK

max

Fungsi signum diubah menjadi fungsi saturasi

SKsatII ff

ˆ

Dengan demikian didapatkan suatu control input padasistem untuk Static SMC sebagai berikut

Ssat

nk

LLI

nk

RRI

fg

bg

g

fg

bg

f max

Perancangan Pengendali Dynamic SMC

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Dengan memasukkan n=2 (orde dinaikkan satu tingkat)pada saat menentukan switching function, kemudiandengan cara yang sama dengan perancangan pengendaliStatic SMC, maka didapatkan suatu control input padasistem untuk Dynamic SMC sebagai berikut

Ssat

nk

LLI

nk

RRI

nk

RRII

fg

bg

g

fg

bg

g

fg

bg

ff max1

Simulasi Sistem pengendali tegangan pengisianbaterai dilakukan menggunakan Simulink.

Pensimulasian dilakukan pada pengendali baikStatic SMC maupun Dynamic SMC denganmemberikan beberapa jenis gangguan.

Untuk mempermudah akses sekaligus membuattampilan pensimulasian lebih menarik, digunakanGUI Matlab.

Simulasi

SIMULASI

DAFTAR PUSTAKA

[1] Atmojo, T. W. 2009. Perancangan Sistem Pengendalian Tegangan Alternator Menggunakan Sistem Eksitasi Dengan Fuzzy Gain Scheduling PID Controller Pada Railbus Di PT. INKA Madiun. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika, ITS, Surabaya.

[2] Herlambang, T. 2010. Desain Pengendalian Ketinggian Air Dan Temperatur Uap Pada Sistem Steam Drum Boiler Dengan Metode Sliding Mode Control (Smc). Tugas Akhir, Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.

[3] Junaidi, M. A. Perancangan Dan Simulasi Sistem Kontrol Posisi Pada Panel Surya Dengan Menggunakan Metode Sliding Mode Control (SMC). Tugas Akhir, Jurusan Matematika, ITS, Surabaya.

[4] Perruquetti, W. dan Barbot, J.P. 2002. Sliding Mode Control in Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc.

[5] PT. Toyota. 2003. New Step 1 Training Manual. PT. Toyota-Astra Motor Train Center.

[6] Tien, N.T. 2002. Sliding Control. Applied Nonlinear Control. <URL:https://www2.hcmut.edu.vn/~nttien/Lectures/Applied%20nonlinear%20control/ C.7%20Sliding%20Control.pdf>.

[7] Zhang, H. dan Liu, D. 2006. Fuzzy Modeling and Fuzzy Control. Boston: Birkhäuser.

[8] Zhu, F.Q.Q.M., Winfield, A., dan Melhuish, C. 2003. “Fuzzy Sliding Mode Control for Discrete Nonlinear Sistems”. Transactions of China Automation Society, Vol. 22, No. 2 (Sum No. 86).

LOGO

TERIMA KASIH