PRAKTIKUMDASAR SISTEM KONTROL

DC SERVO TRAINERMODULAR DC SERVO SYSTEM

ED-4400B

KONTROL POSISI MOTOR DC

KONTROL KECEPATAN MOTOR DC

-------- KELOMPOK - B8 --------

Angga Rian Pranaka (2211030072)M.Luthfiyansyah(2211030074)Nanda Dwi Purnama (2211030076)Abdur Robbi Fath(2211030077)

PERCOBAAN 1

KONTROL POSISI MOTOR DC

DASAR TEORI:Dalam sistem pengendali loop tertutup, informasi posisi dari

output potensiometer yang mekanis digabungkan ke umpan balik motor menuju ke control amplifier. maka posisi referensi masukan dari input potensiometer yang dikombinasikan dengan sinyal umpan balik pada masukan dan diperkuat oleh driver motor itu sebanding dengan perbedaan antara sinyal maka ketika dua posisi tersebut identik, output dari penguat menjadi nol.Diagram sistem yang disederhanakan dalam loop tertutup:

Berikut wiring diagram dari percobaan kontrol posisi motor dc:

CARA KERJA SISTEMcara kerja dari sistem kontrol posisi ini adalah denggan

mengatur posisi referensi pada potensio 1, didapatkan nilai sudut dan tegangan yang akan dikuatkan oleh amplifier dan driver motor untuk menggerakkan potensio 2. dari putaran potensio 2 didapat perbedaan tegangan dan nilai sudut antara potensio 2 dan 1, perbedaan inilah yang menjadi sinyal error yang akan dibandingkan dengan sinyal referensi. Perbandingan ini dilakukan pada bagian summing amplifier, output dari amplifier ini akan dilemahkan melalui attenuator dimana hasil dari pelemahan ini akan digunakan untuk menggerakkan driver motor yang akan memutar potensio, proses ini berlanjut secara kontinyu hingga sinyal error yang diumpan balikkan berupa tegangan yang dibandingkan dengan nilai referensi bernilai 0.

Jadi hasil dari perbandingan antara sinyal error dan referensi dilemahkan dahulu sebelum dikuatkan dan dikuatkan dengan driver motor. Berdasarkan teori bahwa apabila tegangan keluaran driver motor itu sebanding dengan perbedaan antara sinyal maka ketika dua posisi tersebut identik, output dari penguat menjadi nol, maka potensio 2 akan berhenti berputar dan posisi potensio 2 sama dengan potensio referensi atau potensio 1.

HASIL PENGUKURAN PADA PERCOBAAN SISTEM KONTROL POSISIAt

t 1

Att 2

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7(Hz)

V8 WaktuPutar

0 2 7,91 -11,7 -62,7 2,73 1 1,5 125,5 0,083

6 0,27 0,007 -0,074

-0,12 0,5 3,2 160 -0,063

2 2 -7,57 -0,12 -0,10 0,124 0,55

1 19,25 -0,87

6 7,87 -0,009

-0,105

-0,148

0,98

2,2 471,6 -0,92

4 2 8,08 0,094 -0,5 0,24 1,8 0,46 303,8 -0,031

6 7,84 -0,093

-0,018

-0,098

2 0,15 340,8 -0,065

Att 1

Att 2

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7(Hz)

V8 WaktuPutar

0 2 7,89 -0,012

-0,016

-0,30 -0,20 0,8 499,1 -0,08

6 0,103

-0,055

0,65 -0,39 -0,23 1 202,4 -0,45

2 2 7,85 -0,009

-0,240

0,267 0,16 2 315,7 -0,88

6 0,12 0,007 -0,264

0,344 0,225

2 361,1 -0,72

Berikut analisa untuk att 1 ‘0’ dan att 2 ‘2’:V3 adalah keluaran dari summing V1 dan V2, dari data

tersebutV3=-62,7,V1=7,91,V2=-11,7Diketahui bahwa persamaan summig amplifier adalah sebuah persamaan penguatan yaitu Vout=Rf/Ri*(V1+V2), dengan demikian didapat penguatan (A)= Vout/Vin

= -62,7/-3,79 = 16,5

Kemudian dilemahkan dengan persamaan pelemahan adalah Vin/Vout, dimana Vin adalah V3 dan Vout adalah V8,Dadapat pelemahan V3/V8 =

=-62,7/0,083 = -755,4

V8 menjadi input pre-amp dan V4 menjadi output pre-amp, sehingga didapatkan penguatan sebesar V4/V8=328,9.Keluaran dari pre-amp digunakan sebagai input driver motor untuk menggerakkan motor, dari putaran motor timbul persamaan w dan dihasilkan frekuensi, dari frekuensi dirubah menjadi tegangan melalui persamaan Vo=Vcc*Fin*C1*R1. keluaranya berupa tegangan V6.

Dari V6 sebesar 1,5 dilemahkan menjadi V8 yaitu 0,083 didapatkan besar pelemahan antara V6 dan V8 adalah V6/V8=

1,5/0,083 = 18,07.

Setelah dadapat persamaan tiap blok, selanjutnya akan disimulasikan pada simulink, dari literatur yang saya baca bahwa kontrol posisi adalah berasal dari kontrol kecepatan motor dc yang di integralkan.

SIMULINK

SCOPE

PERCOBAAN 2

KONTROL KECEPATAN MOTOR DCDASAR TEORI:

Ketika sebuah motor digunakan sebagai sebuah sumber energi mekanik, motor tersebut dibutuhkan untuk menyediakan kecepatan konstan tanpa memperhatikan perubahan beban. Suatu sistem kontrol kecepatan lup tertutup adalah sistem pengaturan sendiri dimana kecepatan terhitung dari motor dibandingkan dengan nilai preset untuk menghasilkan output error. Tegangan error yang terdeteksi , kemudian, memperkuat dan mengumpan balik ke rangkaian kontrol untuk mengganti kerugian dari perbedaan antara kecepatan sebenarnya dengan kecepatan preset. Proses koreksi sendiri ini berlangsung kontinyu sampai tegangan error yang terdeteksi menjadi nol. dalam poin ini, kecepatan sebenarnya dari motor sama dengan kecepatan preset, dan motor kecepatan konstan.  

Sistem loop tertutup untuk kontrol kecepatan yang telah diteliti sejauh ini memiliki umpan balik negative, berdasarkan kemampuan kontrol kecepatan hanya dalam satu arah. Namun, dalam aplikasi pada realnya, kontrol kecepatan motor membutuhkan tersediaan akan kedua arah yaitu maju dan mundur. Motor yang digunakan dalam perubahan arah ED-4400B itu merupakan sebagai perubah polaritas masukan. Polaritas sinyal kesalahan merupakan polaritas yang mengikuti perubahan polaritas masukan dan pada saat yang sama arah rotasi ditentukan oleh posisi pengaturan potensiometer yang diatur. Kecepatan motor yang seharusnya konstan setelah regulasi adalah variabel linear sebagai fungsi pengaturan potensiometer yang tepat.

MODUL YANG DIGUNAKAN DALAM SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC

WIRING PADA SISTEM KECEPATAN MOTOR DC

CARA KERJA SISTEM KONTROL KECEPATAN

Semua komponen tersebut disuplay tegangan sebesar +15v dan -15v, pada potensio diatur sudut yang diinginkan berapa derajat dimana setiap perubahan putarannya menyebabkan perubahan tegangan keluaran dari potensio sebagaimana potensio biasanya digunakan sebagai pembagi tegangan. Sistem kontrol kecepatan motor dc ini menggunakan sistem persamaan gerak melingkar, dimana sudut yang di atur mengahasilkan 1000 rpm (rotation per menit) pada potensio menghasilkan omega (ω) atau kecepatan sudut dalam satuan detik.

kecepatan sudut ini lah yang nantinya akan dijadikan umpan balik pada sistem close loop kontrol kecepatan motor, tegangan output potensio masuk pada summing amplifier kemudian dikuatkan dengan pre-amp, keluaran dari pre-amp ini berupa tegangan yang bisa negativ maupun positif yang digunakan untuk mendrive driver motor push pull power, dimana apabila tegangan yang masuk (+) maka arah putaran motor ke kanan sedangkan (-) yang masuk maka putaran motor ke kiri. Dari putaran motor timbul persamaan gerak melingkar :1 rpm = 1 putaran per menit, 1 putaran adalah 2π radian atau 1 putaran adalah 360º dan1 menit adalah 60 sekon.dimana 1000 rpm = 1000 x (1 putaran / 1 menit) = 1000 x (2π rad/60)= 33,33 π rad/s.Bila diketahui ω = 33,33 π rad/s, maka dapat diketahui berapa frekuensi nya dengan persamaan ω = 2π f.

maka:33,33 π = 2 π *fF= 33,33 π /2 πF= 16,66 Hz.Dari frekuensi yang dihasilkan oleh tacho generator, diubah menjadi tegangan oleh tacho amplifier, dimana dalam rangkaian tacho amplifier ini terdapat IC LM 2917 yang digunakan untuk merubah besaran Hz ke dalam tegangan (Volt). Dalam ic tersebut terdapat persamaan yaitu Vout = fin x VCC x R1 x C1. setelah keluar dari tacho amplifier berupa tegangan dc, tegangan tersebut di bagi lagi teganganya oleh attenuator dan kemudian dijumlahkan dengan masukan tegangan dari potensio di summing amplifier. Seperti itu pembacaan error besarnya nilai ω pada set potensio dan pada putaran motor yng dihasilkan,proses tersebut berlangsung kontinyu hingga didapatkan hasil yang sama antara keluaran dan set point.

DATA HASIL PERCOBAAN SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC

Mengukur tegangan dengan menggunakan avo, dengan perubahan pengaturan rem megnetic dari 0 – 10 dengan kecepatan putar acuan 1000 rpm.

N0. RemMag.

V1 V2 V3 V4 V5 V6(Hz)

V7 Perubahankecepatan

1 0 -1,2 v 0,8 0,4 -3,2

-3 2,8 1000 rpm

2 2 -1,1 v 0,8 0,3 -3,2

-2,5 2,8 1000 rpm

3 4 -1,1 v 0,8 0,3 -3,1

-2,8 2,6 250 rpm

4 6 -0,9 v 0,7 0,3 -3,1

-2,8 2,5 50 rpm

5 8 -0,9 v 0,6 0,25

-3,1

-2,9 2,5 60 rpm

6 10 -0,9 v 0,6 0,25

-3,1

-2,8 2,5 60 rpm

V1 = output dari potensioV2 = output dari attenuatorV3 = output dari summing amplifier V4 = output dari V3 yang dikuatkan dengan pre-ampV5 = tegangan output driver motorV6 = frekuensi yang dihasilkan tacho generatorV7 = tegangan hasil konversi frekuensi V6

Pada sistem kontrol untuk menganalisa sebuah sistem dimana terdapat input dan output, maka dengan urutan input R(s)sistem G(s)output C(s). Untuk mencari sistem G(s) dapat didapat dengan persamaan G(s)= C(s)/R(s).

dari persamaan tersebut dapat digunakan untuk mencari persamaan sistem pada blok pertama yaitu (summing amplifier) pada saat rem magnetic di ‘0’ dimana sudah diketahui Vin (V1 dan V2) dan Vout (V3), tanpa mengetahui apakah rangkaian summing tersebut inverting ataupun non inveting kita masukkan Vin=V1+V2=-0,4V. Vout= Rf/Ri*Vin. Vout/Vin adalah sebuah persamaan mencari sebuah penguatan (A), maka bisa dikatakan blok pertama adalah sebuah penguatan dimana pengutanya didapat dari Vout/Vin.

0,4= A*(-0,4) A= -1

Maka didapat bahwa blok pertama merupakan gain dengan nilai penguatan -1.

Kemudian kita menganalisa blok yang kedua, yaitu Pre-amp. Input pada pre-amp(V3) masuk pada pin (-) maka ini termasuk jenis penguat pembalik dimana Vout(V4)= -Rf/Ri*Vin. Maka persamaan blok ke dua didapatkan:-3,2= -A*0,4-A = -3,2 / 0,4-A = -8A = 8, Maka didapat bahwa blok kedua merupakan gain dengan nilai penguatan 8.

Keluaran pre-amp adalah berupa tegangan yang dikuatkan inverting yang kemudian dijadikan input driver motor, driver motor ini adalah menggunakan rangkaian push pull transistor dimana memakai 1 buah transistor PNP dan NPN, driver motor ini berfungsi menggerakkan motor yang arah putaran motornya diatur berdasarkan tegangan yang masuk pada transistor, apabila tegangan yang masuk positif transistor yang aktif adalah PNP maka motor putar kanan dan sebaliknya. Dari putaran motor dc tersebut timbul ω (omega) yang mana omega ini akan menghasilkan frekuensi pada tacho generator.

Keluaran tacho generator yang berupa frekuensi diubah menjadi tegangan melalui rangkaian tacho amplifier yang didalamnya terdapat IC LM 2907 yang berfungsi merubah besaran frekuensi menjadi tegangan dengan persamaan

Vout= VCC*fin*C1*R1*KSetelah didapat nilai tegangan, tegangan tersebut dilemahkan di atuneator dengan persaman pelemahan Vin/Vout. Keluaran tegangan yang telah dilemahkan di bandingkan dengan tegangan dari potensio. Proses tersebut berlangsung secara kontinyu hinggan nilai ω pada keluaran motor sama dengan ω potensio.

Pada motor DC terdapat persamaan untuk mencari nilai ω dan I, dimana keduanya dipengaruhioleh nilai torsi motor dc dan torsi putaran,resistor,induktor,back EMF, inersia beban.

Berikut ini simulasi menggunakan simulink mengenai sistem kontrol kecepatan motor dc, tanpa mengetahui nilai dari setiap komponen yang ada di dalam setiap blok, maka nilai-nilai komponen ditentukan dengan nilai pemisalan:C1=2 FR1=100 ohmL= 0.2 HKT(konstabta torsi)=0.02 Nm/AKb(konstanta EMF)= o.22 v/rad/siLoad(momen inersia beban)=0.005 kgm^2

SIMULASI DIAGRAM BLOK KONTROL KECEPATAN MOTOR DCMENGGUNAKAN SIMULINK

Simulasi ketika rem magnet pada posisi ‘0’.

HASIL PADA SIMULINK