Control And System

1. PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM
KENDALI DIGITAL PADA PLANT TEMPERATUR
DENGAN METODE ZIEGLER-NICHOLS
MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat matakuliah Sistem Kendali
Digital
Oleh
Asep Mohammad Fauzi
131311038
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015

2. i
ABSTRAKSI
Sistem Kendali memegang peran penting dalam pengendalian suatu plant yang
akan kita kendalikan, dalam hal ini Sistem Kendali Digital Temperatur. Dalam
pengendalian temperatur hal yang perlu diingat yaitu karakteristik temperatur itu
sendiri. Kendali temperatur memiliki sifat laju suhu atau respon yang lambat dan
overshoot yang disebabkan masih adanya kalor yang terdapat pada plant. Dalam
laporan ini metoda yang akan digunakan pada kendali temperatur ini adalah
Metoda Ziegler – Nichols. Metoda ini digunakan untuk mempermudah dalam
mencari variabel PID yaitu Kp, Ki dan Kd. Metoda Ziegler – Nichols merupakan
hal yang baru dalam tuning PID untuk memudahkan dalam realisasi alat.
Sehingga hasil yang didapat dalam realisasi alat butuh sedikit tuning kembali
untuk menghasilkan kemampuan plant yang tahan akan gangguan dengan
mengubah parameter variabel PID. Kegunaan dari Sistem Kendali menggunakan
metode ini yaitu agar sistem dapat terkendali lebih baik dan sebagai pengenalan
untuk sistem yang lebih besar dalam industri untuk kedepannya.
Kata kunci : Sistem Kendali Digital, Plant Temperatur, Ziegler – Nichols, PID

3. ii
ABSTRACT
Control system is important in the control of a plant which we will control, in this
case the Digital Control System for Temperature. In Temperature control, we will
know The Characteristics of Temperature. Temperature control has slow respone
and overshoot caused by the plant has Calor in the plant. In this report the
method that used is Ziegler – Nichols. This method is used to simplify find the PID
variable that is Kp, Ki and Kd. Method Ziegler - Nichols is something new in PID
tuning to facilitate the realization of the appliance. So in the realization needs a
little tuning to produce a plant that is robust from interference. The Function of
control systems using this method is that the system
can be controlled better and for larger systems in the industry for the future.
Keywords : Digital Control System, Temperature Plant, Ziegler - Nichols,
PID

4. iii
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Allah SWT, karena berkat
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun laporan akhir
ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Shalawat serta salam semoga senantiasa
terlimpah curahkan kepana Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, para
sahabat, hingga kepada umatnya hingga akhir zaman.
Dalam laporan ini penulis membahas mengenai Perancangan dan Realisasi
Sistem Kendali Digital pada Plant Temperatur dengan Metode Ziegler-Nichols
menggunakan Matlab dan Arduino. Penulisan laporan ini bertujuan untuk
memenuhi tugas laporan akhir untuk matakuliah Sistem Kendali Digital.
Dalam penyusunan dan penulisan laporan ini tidak terlepas dari bantuan
serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Feriyonika, S.T., MSc.Eng. selaku dosen mata kuliah sistem
kendali digital yang telah membimbing penulis dan berbagi ilmu selama
mengikuti perkuliahan Sistem Kendali Digital sampai penulisan laporan
akhir ini.
2. Kepada Orang tua tercinta yang selalu memberikan doa, motivasi serta
inspirasinya kepada penulis.
3. Teman-teman Elektronika 2B Angkatan 2013 yang telah membantu
penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini dan memberikan
motivasi kepada penulis.
4. Dan pihak-pihak yang tidak tersebutkan yang telah membantu dalam
menyelesaikan laporan akhir ini.
Penulis menyadari bahwa lapran akhir ini masih jauh dari sempurna dan
masih banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran
dari pembaca guna perbaikan selanjutnya.
Bandung, Juli 2015
Penulis

5. iv
DAFTAR ISI
ABSTRAKSI .................................................................................................. i
ABSTRACT ................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR.................................................................................... iii
DAFTAR ISI .................................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ......................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .................... 3
2.1 Sistem Kendali Digital ................................................................. 3
2.2 PID (Propotional-Integral-Derivative) ......................................... 4
2.2.1 Kontrol Proporsional .......................................................... 5
2.2.2 Kontrol Integratif ................................................................ 6
2.2.3 Kontrol Derivatif ................................................................ 7
2.3 Plant Temperatur .......................................................................... 8
2.3.1 Metode Pengukuran Temperatur ........................................ 8
2.3.1.1 Metode Pemuaian ................................................... 8
2.3.1.2 Metode Elektris ....................................................... 9
2.3.2 Jenis-Jenis Alat Ukur Temperatur ...................................... 9
2.4 Metoda Ziegler – Nichols ............................................................. 9
2.4.1 Ziegler – Nichols Tipe 1 ..................................................... 9
2.4.2 Ziegler – Nichols Tipe 2 ..................................................... 10
2.5 Manual Tuning ............................................................................. 11
BAB III PERANCANGAN ........................................................................... 13
3.1 Perancangan Kontrol Temperatur dengan
Ziegler – Nichols Tipe 1 ............................................................... 13
3.2 Perancangan Kontrol Temperatur dengan
Ziegler – Nichols Tipe 2 ............................................................... 15
3.3 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Script Matlab ............. 16
3.4 Perancangan Stand Alone Kontrol Temperatur
dengan Script Arduino ................................................................. 21

6. v
BAB IV REALISASI SAN ANALISA ........................................................ 24
4.1 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur
Ziegler – Nichols Tipe 1 ............................................................... 24
4.2 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur
Ziegler – Nichols Tipe 2 ............................................................... 25
4.3 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur
dengan Script Matlab ................................................................... 27
4.4 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Stand Alone
dengan Script Arduino ................................................................. 30
BAB V PENUTUP ......................................................................................... 31
5.1 Kesimpulan ................................................................................... 31
5.2 Saran ............................................................................................. 31
DAFTAR PUSTAKA

7. vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar. II.1 .................................................................................................... 4
Gambar. II.2 .................................................................................................... 8
Gambar. II.3 .................................................................................................... 9
Gambar. II.4 .................................................................................................... 9
Gambar. II.5 .................................................................................................... 10
Gambar. II.6 .................................................................................................... 11
Gambar. II.7 .................................................................................................... 11
Gambar. III.1 ................................................................................................... 13
Gambar. III.2 ................................................................................................... 13
Gambar. III.3 ................................................................................................... 14
Gambar. III.4 ................................................................................................... 14
Gambar. III.5 ................................................................................................... 15
Gambar. III.6 ................................................................................................... 15
Gambar. III.7 ................................................................................................... 15
Gambar. III.8 ................................................................................................... 16
Gambar. III.9 ................................................................................................... 16
Gambar. III.10 ................................................................................................. 16
Gambar. III.11 ................................................................................................. 20
Gambar. III.12 ................................................................................................. 21
Gambar. III.13.................................................................................................. 21
Gambar. III.14 ................................................................................................. 22
Gambar. III.15 ................................................................................................. 23
Gambar. IV.1 ................................................................................................... 24
Gambar. IV.2 ................................................................................................... 24
Gambar. IV.3 ................................................................................................... 25
Gambar. IV.4 ................................................................................................... 26
Gambar. IV.5 ................................................................................................... 26
Gambar. IV.6 ................................................................................................... 27
Gambar. IV.7 ................................................................................................... 28
Gambar. IV.8 ................................................................................................... 29

8. vii
Gambar. IV.9 ................................................................................................... 29
Gambar. IV.10 ................................................................................................. 30
Gambar. IV.11 ................................................................................................. 30
Gambar. IV.12 ................................................................................................. 30

9. viii
DAFTAR TABEL
Tabel. II.1 ........................................................................................................ 10
Tabel. II.2 ........................................................................................................ 11
Tabel. II.3 ........................................................................................................ 12
Tabel. IV.1 ...................................................................................................... 24
Tabel. IV.2 ...................................................................................................... 25
Tabel. IV.3 ...................................................................................................... 27

10. 1
BAB I
PENDAHULUAN
Sistem Kendali berperan penting mengendalikan dan mengatur keadaan
suatu sistem yang akan di kendalikan. Sistem kendali dapat dikatakan sebagai
hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang
akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang
dikendalikan, yang merupakan suatu sistem fisis, yang biasa disebut dengan
kendalian plant [1]. Salah satu kendali plant ini yaitu Sistem Kendali Temperatur
yang dapat mengendalikan Temperatur yang kita inginkan dengan memberikan
nilai yang kita inginkan atau setpoint untuk stabil dalam keadaan tersebut. Dalam
sistem kendali temperatur yang dibutuhkan adalah setpoint atau keadaan yang kita
inginkan, kontrol PID dan plant berupa pemanas sebagai aktuatornya. Dalam hal
ini yang perlu diperhatikan adalah karakteristik dari temperatur itu sendiri yaitu
temperatur memiliki sifat yang berbeda yaitu laju suhu atau yang lambat dan
overshoot yang disebabkan masih adanya kalor yang terdapat pada plant.
Sistem kendali temperatur sangat penting untuk aspek-aspek tertentu
khususnya dalam industri, dimana temperatur diatur dengan skala yang berbeda-
beda misalkan temperatur disetting pada suhu 35o
C - 40o
C maka untuk kontrol
yang seperti ini yang dibutuhkan adalah kontrol ON-OFF dan untuk yang lebih
presisi misalkan suhu yang dibutuhkan yaitu tepat 33o
C maka butuh keakuratan
yang tepat untuk mempertahankan suhu tersebut serta tahan akan gangguan
apapun atau dapat menyesuaikan dalam hal ini kontrol yang dibutuhkan akan
lebih baik menggunakan PID.
Dalam perusahaan khususnya industri aplikasi kendali temperatur ini
banyak digunakan. Contohnya Stirred Tank Heater yang merupakan sebuah tanki
pengaduk yang menggunakan prinsip pemanas untuk melakukan reaksi secara
serempak pada skala kecil sehingga dapat menghasilkan suatu material baru
dengan proses pencampuran dua material yang digabungkan menjadi satu atau
hanya menggunakan satu material dengan bantuan katalis, mengingat pentingnya
suhu maka dibutuhkan suatu pengendali suhu yang efektif dan tepat agar proses
pemanasan dapat berlangsung sempurna[2]. Atau pada industri kesehatan kendali

11. 2
suhu ruangan untuk penyimpanan obat yaitu sebesar 20 o
C – 25 o
C dengan
penyimpanan sebesar 15 o
C – 30 o
C untuk ruang farmasi, rumah sakit dan tempat
penyimpanan obat[3].
Kontrol yang biasa digunakan di industri salah satunya adalah kontrol PID.
PID (Proportional Integral Derivatif) merupakan kontroler untuk menentukan
presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada
sistem tesebut. Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional,
Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-
sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant[4].
Sistem kendali digital kali ini menggunakan Arduino UNO yaitu sebuah
board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO
mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai
output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi
USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset[5]. Dalam
Hal ini Arduino UNO dipakai sebagai penentuan setpoint dan sebagai kontroler
PID yang akan membandingkan antara setpoint dengan respon yang ada dengan
setpoint yang telah ditentukan dengan melihat error yang terjadi.
Arduino UNO dipakai sebagai pengaturan setpoint dan kontrol PID dengan
menggunakan algoritma PID. Metode yang digunakan dalam tuning PID yaitu
Ziegler – Nichols yang terbagi kembali menjadi dua metode yaitu Ziegler –
Nichols Tipe 1 dan Ziegler – Nichols Tipe 2. Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe
1 menggunakan sistem dengan rangka open loop sehingga kita dapat melihat
respon dengan orde satu dari plant temperatur sehingga untuk selanjutnya dapat
kita identifikasi. Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 2 menggunakan sistem
dengan rangka close loop sehingga dalam blok penguatan kita dapat mengatur
penguatan yang akan kita berikan sehingga respon yang terbaca berosilasi atau
dalam keadaan marginaly stable yang selanjutnya dapat kita identifikasi.

12. 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.6 Sistem Kendali Digital
Sistem Kendali Digital adalah susunan komponen-komponen fisik yang
dihubungkan sedemikian rupa sehingga dapat memerintah, mengarahkan atau
mengatur diri sendiri atau sistem yang lain dalam ranah diskrit. Sinyal digital
yang membentuk sistem digital di sampling / dimodelkan berdasarkan waktu yang
jumlahnya tak terhingga sehingga menghasilkan sebuah sinyal diskrit dan lebih
mudah untuk dimodelkan secara matematisnya. Biasanya maksud dari sistem
pengendalian adalah menetapkan atau mendefinisikan keluaran dan masukan.
Penggunaan sistem kontrol digital sangat banyak misalnya pada dunia robotika
dan industri.
Dalam hal ini, sistem kendali adalah suatu hal yang sangat penting. Dalam
perkembangan di abad keduapuluh, era teknologi digital menjadi sangat populer
dan meliputi banyak aspek. Hampir segala sistem dapat didigitasi dan dan
perkembangan perancangan sistem menjadi harus disesuaikan. Konsep
pengontrolan ini diterapkan dibanyak bidang seperti mesin cuci, elevator, mobil,
satelite, pesawat udara, pendingin ruangan, alat-alat medis.Pengetahuan tentang
sistem kontrol dengan demikian memiliki kerangka yang sangat luas. Pada
puncaknya melibatkan komputasi dengan menggunakan komputer sederhana
sampai yang canggih. Dengan digunakannya komputer dalam sistem kontrol
maka sistem kontrol bergeser menjadi sistem kontrol digital. Dalam katannya
dengan segala kemajuan teknologi tersebut, sistem kontrol yang merupakan satu
komponen utama dari sistem menjadi harus disesuaikan. Sistem kontrol
konvensional data tidak dapat tergitasi secara digital, cukup sulit untuk dilakukan
karena sulitnya proses pemodelan pada sistem kontrol analog. Dengan berbagai
perkembangan tersebut, studi mengenai kontrol digital melalui pemodelan sistem
menjadi marak dan menjadi satu hal yang harus dikuasai, terutama bagi insinyur
teknik maupun perancang sistem[6].

13. 4
2.7 PID (Propotional-Integral-Derivative)
Intrumentasi dan control industri tentu tidak lepas dari sistem instrumentasi
sebagai pengontrol yang digunakan dalam keperluan pabrik. Sistem kontrol pada
pabrik tidak lagi manual seperti dahulu, tetapi saat sekarang ini telah dibantu
dengan perangkat kontroler sehingga dalam proses produksinya suatu pabrik bisa
lebih efisien dan efektif. Kontroler juga berfungsi untuk memastikan bahwa setiap
proses produksi terjadi dengan baik.
PID (Proportional–Integral–Derivative) merupakan kontroler untuk
menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan
balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional yang
banyak dipakai dalam dunia industri.
PID Blok Diagram dapat dilihat pada gambar dibawah :
Gambar. II.1 Blok Diagram PID
Adapun persamaan Pengontrol PID adalah :
( ) ( ( ) ∫ ( )
( )
) .................................. (1)
Keterangan :
mv(t) = output dari pengontrol PID atau Manipulated Variable
Kp = konstanta Proporsional
Ti = konstanta Integral
Td = konstanta Detivatif
e(t) = error (selisih antara set point dengan level aktual)

14. 5
Persamaan Pengontrol PID diatas dapat juga dituliskan sebagai berikut :
( ) ( ) ∫ ( )
( )
..................................... (2)
dengan :
........................................................................................ (3)
dan
..................................................................................... (4)
Untuk lebih memaksimalkan kerja pengontrol diperlukan nilai batas
minimum dan maksimum yang akan membatasi nilai Manipulated Variable yang
dihasilkan.
Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional,
Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-
sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.
2.2.4 Kontrol Proporsional
Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta.
Jika u = G(s) . e maka u = Kp . e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional.
Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik
kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai
keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun
demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup
mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling
time. Pengontrol proporsional memiliki keluaran yang
sebanding/proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara
besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya).
Ciri-ciri pengontrol proporsional :
1. Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu
melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan
menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rise time).
2. Jika nilai Kp dinaikkan, respon/tanggapan sistem akan semakin
cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rise time).
3. Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang
berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau
respon sistem akan berosilasi.

15. 6
4. Nilai Kp dapat diset sedemikian sehingga mengurangi steady state
error, tetapi tidak menghilangkannya.
2.2.5 Kontrol Integratif
Pengontrol Integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang
memiliki kesalahan keadaan mantap nol (Error Steady State = 0 ). Jika
sebuah pengontrol tidak memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional
tidak mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan
mantapnya nol.
Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai
u(t)=[integral e(t)dT] . Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari
persamaan di atas, G(s) dapat dinyatakan sebagai u=Kd . [delta e/delta t]
Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat
besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati
nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki
sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang
tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat
menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru
dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde system.
Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang terus
menerus dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan tidak
mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan seperti
sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran pengontrol integral
merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan atau error.
Ciri-ciri pengontrol integral :
1. Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu,
sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.
2. Ketika sinyal kesalahan berharga nil, keluaran pengontrol akan
bertahan pada nilai sebelumnya.
3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan
menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh
besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

16. 7
4. Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat
hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan
mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran
pengontrol.
2.2.6 Kontrol Derivatif
Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu
operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan
mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya
tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami
perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan
menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk
impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp),
keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudenya sangat
dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor konstanta Kd.
Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan
sebagai G(s)= s . Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari
kontrol D ini dalam konteks “kecepatan” atau rate dari error. Dengan sifat
ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan
memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivative hanya berubah saat
ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan
bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat
dipakai sendiri
Ciri-ciri pengontrol derivatif :
1. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada
perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan)
2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran
yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju
perubahan sinyal kesalahan.
3. Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk
mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi
yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat
besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi

17. 8
pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan
cenderung meningkatkan stabilitas sistem.
4. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas
sistem dan mengurangi overshoot [7].
2.8 Plant Temperatur
Plant Temperatur merupakan aktuator yang dapat menghasilkan panas
dimana didalam nya terdapat sensor sebagai instrumen elektronika untuk
membaca suhu yang terbaca dari plant tersebut. Sensor diletakan berdekatan
dengan sumber panas sehingga panas yang terukur mengacu pada panas yang
dihasilkan. Plant temperatur disini dapat dikendalikan sengan kontrol-kontrol
tertentu yang dapat mengendalikan temperatur yang terbaca dengan sensor
sebagai pembaca dan pembatas temperatur.
Dalam plant temperatur skala satuan yang dipakai bermacam-macam
Fahrenheit (o
F), Reamur (o
R), Celcius(o
C) dan Kelvin (K). Tujuan dari
pengukuran dan plant temperatur ini dalam kontrol yaitu mencegah dari
kerusakan, mendapat hasil yang sesuai dengan yang diinginkan dan mengontrol
jalannya proses kendali.
2.3.3 Metode Pengukuran Temperatur
Metode pengukuran temperatur yang digunakan pada praktikum kali
ini terbagi dua yaitu metode pemuaian dan metode elektris.
2.3.1.1 Metode Pemuaian
Panas yang diukur menghasilkan pemuaian. Pemuaian dirubah
kedalam bentuk gerak gerak mekanik dan dikalibrasi kedalam skala
angka-angka yang menunjukkan nilai panas (temperatur) yang diukur,
seperti pada Gambar. II.2
Gambar. II.2 Metode Pemuaian

18. 9
2.3.1.2 Metode Elektris
Panas yang diukur menghasilkan gaya gerak listrik (Emf) yang
kemudian gaya gerak listrik dikalibrasi kedalam skala angka-angka
yang menunjukan nilai panas (temperatur) yang diukur, seperti pada
Gambar. II.3
Gambar. II.3 Metode Elektris
2.3.4 Jenis-Jenis Alat Ukur Temperatur
Secara sederhana, alat ukut temperatur yang digunakan pada
praktikum kali ini dibagi kedalam dua kelompok besaran yaitu:
1. Alat ukur temperatur dengan metode pemuaian (Termometer)
2. Alat ukur temperatur dengan metode elektris (Sensor Suhu).
2.9 Metoda Ziegler – Nichols
Ziegler – Nichols merupakan salah satu metode untuk menentukan
konstanta dari PID yaitu Kp, Ki dan Kd. Metoda ini mempermudah dalam proses
PID untuk memperbaiki respon yant terjadi dibandingkan dengan sebelum
identifikasi Ziegler – Nichols.
2.4.3 Ziegler – Nichols Tipe 1
Pada Ziegler – Nichols Tipe 1 Sistem disusun dengan cara open loop tanpa
memperhatikan keluaran dari sensor plant. Hal ini dimaksudkan untuk melihat
respon pertama terhadap setpint yang diberikan.
Gambar. II.4 Open loop

19. 10
Setelah kita mendapatkan responnya kemudian kita tarik garis linier atau
Tangent Line dari respon tersebut. Dari perpotongan garis Tangent Line dengan
sumbu X = 0 dan setpoint, pilihlah posisi tepat untuk penarikan garis untuk
menghasilkan respon yang baik. Maka akan didapatkan nilai dari T dan L yaitu
konstanta untuk membantu identifikasi dari Ziegler – Nichols Tipe 1 ini.
Gambar. II.5 Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 1
Setelah mendapatkan konstanta T dan L selanjutnya adalah menghitung Kp,
Ti dan Td. Berikut rumusan yang dipakai untuk setiap kontrol yaitu P, PI dan PID:
Tipe Kontrol Kp Ti Td
P ∞ 0
PI 0.9 0
PID 1.2 2L 0.5L
Tabel. II.1 Tabel rumus konstanta Kp, Ti dan Td Ziegler – Nichols Tipe 1
Sehingga untuk hasil akhir masukan konstanta yang telah dihitung untuk
kontrol yang dipakai dan proses selanjutnya adalah melakukan tuning untuk
respon yang lebih baik.
2.4.4 Ziegler – Nichols Tipe 2
Pada Ziegler – Nichols Tipe 2 Sistem disusun dengan cara close loop
dengan menggunakan penguat dan memperhatikan keluaran dari sensor
plant. Penguat diatur untuk menghasilkan sinyal dalam keadaan marginaly

20. 11
stable atau penguat diatur untuk mendapatkan sinyal respon keluaran sensor
yang berosilasi dengan titik puncak yang sama untuk setiap osilasinya.
Gambar. II.6 Close loop
Setelah kita mendapatkan responnya kemudian langkah selanjutnya
yaitu identifikasi sinyal untuk mendapatkan konstanta Pcr (perioda osilasi
respon) dan Kcr (nilai penguatan) berikut identifikasi sinyal respon yang
didapat.
Gambar. II.7 Identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 2
Setelah mendapatkan konstanta Kcr dan Pcr selanjutnya adalah
menghitung Kp, Ti dan Td. Berikut rumusan yang dipakai untuk setiap
kontrol yaitu P, PI dan PID :
Tipe Kontrol Kp Ti Td
P 0.5Kcr ∞ 0
PI
0.45Kcr 0
PID 0.6Kcr 0.5Pcr 0.125Pcr
Tabel. II.2 Tabel rumus konstanta Kp, Ti dan Td Ziegler – Nichols Tipe 2
Sehingga untuk hasil akhir masukan konstanta yang telah dihitung
untuk kontrol yang dipakai dan proses selanjutnya adalah melakukan tuning
untuk respon yang lebih baik.
2.10 Manual Tuning
Dalam manual tuning hal yang harus diingat adalah setiap konstanta PID
saling berpengaruh, khususnya untuk Kp sangat sensitif untuk setiap penambahan
atau pengurangan konstantanya yang berpengaruh pada nilai Ki dan Kd juga.

21. 12
Dalam hal tuning respon ini butuh pengalaman dan perhitungan yang tepat dengan
memperhatikan timbal balik untuk setiap penambahan konstanta.
Berikut tabel untuk manual tuning untuk memaksimalkan respon yang
diinginkan dengan pertambahan setiap variabel:
Parameter Rise Time Overshoot Settling Time
Steady-state
Error
Kp Berkurang Bertambah Minor Change Berkurang
Ki Berkurang Bertambah Bertambah Menghilangkan
Kd Minor Change Berkurang Berkurang Minor Change
Tabel. II.3 Parameter Manual Tuning

22. 13
BAB III
PERANCANGAN
3.5 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 1
Perancangan kontrol temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 1
menggunakan Ardino UNO sebagai pemberian nilai setpoint dan kontrol PID.
Berikut perancangan yang telah dibuat :
Gambar. III.1 Perancangan Open Loop Ziegler – Nichols Tipe 1
Gambar. III.2 Perancangan Pembacaan Plant dengan Arduino
Dalam perancangan ini software yang digunakan adalah Matlab yang telah
terkoneksi dengan Arduino. Dengan Bantuan Matlab dan Arduino sehingga untuk
mempermudah pengerjaan dapat menggunakan simulink dengan blok-blok sistem
yang sebelumnya telah terkoneksi. Berikut blok simulink yang dipakai :

23. 14
Gambar. III.3 Blok Diagram Simulink Ziegler – Nichols Tipe 1
Blok yang disusun pada perancangan ini terlebih dahulu dikurangi terlebih
dahulu dengan suhu ruangan yang terbaca oleh sensor sehingga respon yang
didapat dimulai dari sumbu Y = 0. Berikut respon yang didapat dengan
identifikasi Ziegler – Nichols Tipe 1 :
Gambar. III.4 Identifikasi respon Ziegler – Nichols Tipe 1
Dalam grafik ini untuk 1000 waktu matlab sebanding dengan 88 detik waktu
nyata sehingga didapat konstanta L dan T sebagai berikut :
Maka nilai L dan T :
L= 1092 - 967.6 = 124,4
T= 3476 - 1092 = 2384
Hasil yang didapat dari waktu matlab maka waktu aslinya yaitu :
s s

24. 15
3.6 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 2
Perancangan kontrol temperatur dengan Ziegler – Nichols Tipe 2
menggunakan Ardino UNO sebagai pemberian nilai setpoint dan kontrol PID.
Berikut perancangan dan simulink yang telah dibuat :
Gambar. III.5 Perancangan Close Loop Ziegler – Nichols Tipe 2
Gambar. III.6 Blok Diagram Simulink Ziegler – Nichols Tipe 2
Respon yang didapat setelah penguatan diatur sehingga respon berosilasi
sebagai berikut :
Gambar. III.7 Identifikasi respon Ziegler – Nichols Tipe 2 (Marginaly Stable)
Jika diperbesar dan ditarik garis lurus dari kedua puncak maka didapat
respon diatas maka apabila dilihat lebih jauh dengan menggunakan Zoom In maka
nilai yang didapat untuk garis awal dan akhir yaitu :

25. 16
Gambar. III.8 Garis Awal ≈ 5079 Gambar. III.9 Garis Akhir ≈ 5651
Pcr’ = Garis Akhir – Garis Awal
= 5651 – 5079
= 572
Perbandingan antara waktunya dengan waktu matlab yaitu 8 : 100 untuk
waktu sebenarnya : waktu matlab,sehingga Pcr yang sebenarnya yaitu
Pcr
Pcr
Untuk mengetahui Kcr Diperlukan Pengetesan dengan memberikan
masukan pada penguat sehingga dapat diketahui penguatan :
Vin = 2,3 mV
Vout = 71 mV
Penguatan =
Penguatan = = 30,86
Sehingga diperoleh penguatan Kcr (30,86) dan Pcr (45,76)
3.7 Perancangan Kontrol Temperatur dengan Script Matlab
Pada perancangan kontrol temperatur dengan Script Matlab rangkaian tiap
blok dapat di gambarkan dengan Blok Diagram Berikut :
Gambar. III.10 Blok Diagram Kontrol Temperatur

26. 17
Dalam Hal ini Arduino UNO diatur sebagai pemberi setpoint dan sebagai
kontrol untuk plant suhu. Setpoint diseting dengan menggunakan potensiometer
sebagai pembagi tegangan antara 5V dengan Ground atau GND sehingga arduino
dapat membaca tegangan menggunakan analog input, karena tegangan yang
dipakai dalam arduino UNO hanya 0V - 5V maka diperkuat dua kali dengan op-
amp untuk mendapat tegangan setpoint 0 - 10V. Setingan untuk pembacaan
respon berbeda dengan setpoint. Keluaran Respon setara dengan 1V/10o
C maka
saat suhu mencapai 70o
C keluaran respon sebesar 7V sedangakan tegangan yang
bekerja dalam arduino hanya 5V sehingga dibutuhkan pembagi tegangan sehingga
respon dapat dibaca oleh Arduino UNO.
Dari identifikasi sinyal yang dilakukan sebelumnya untuk mengetahui nilai
PID menggunakan Ziegler-Nichols Tipe 1. Sehingga dari perancangan
sebelumnya di dapat bahwa nilai T = s dan nilai L = s.
Dalam Hal ini Arduino UNO diatur sebagai pemberi setpoint dan sebagai
kontrol untuk plant suhu. Setpoint diseting dengan menggunakan potensiometer
sebagai pembagi tegangan antara 5V dengan Ground atau GND sehingga arduino
dapat membaca tegangan menggunakan analog input, karena tegangan yang
dipakai dalam arduino UNO hanya 0V - 5V maka diperkuat dua kali dengan op-
amp untuk mendapat tegangan setpoint 0 - 10V. Setingan untuk pembacaan
respon berbeda dengan setpoint. Keluaran Respon setara dengan 1V/10o
C maka
saat suhu mencapai 70o
C keluaran respon sebesar 7V sedangakan tegangan yang
bekerja dalam arduino hanya 5V sehingga dibutuhkan pembagi tegangan sehingga
respon dapat dibaca oleh Arduino UNO.
Dari identifikasi sinyal yang dilakukan sebelumnya untuk mengetahui nilai
PID menggunakan Ziegler-Nichols Tipe 1. Sehingga dari perancangan
sebelumnya di dapat bahwa nilai T = s dan nilai L = s.
Berikut Algoritma Script Matlab dan Flowchart :

27. 18
%Praktikum Sistem Kendali Digital
%Teknik Elektronika POLBAN
%Menggunakan desain Ziegler Nichols
%Dengan Tool Box Matlab yang memiliki performance magus pada simulink
%========START========
%Pin 6 Sebagai keluaran PWM (DC)
%A (5) sebagai pembaca umpan balik
clf %menghapus figur jika masih ada yang tertampil
%Time Sampling
Ts = 5/100; %besarnya sampling
pinMode(a,3,'output') % set pin 6 arduino sebagai output kendali
pinMode(a,9,'output')
digitalWrite(a,9,1);
%seting parameter PID
Kp = 60;
Ki = 1;
Kd = 175;
%============kondisi error awal
error_sebelum = 0;
errorI_sebelumnya = 0;
%============set untunk plot
y1=0; %plot nilai Setpoint
y2=0; %plot nilai Respons
t=0; %waktu looping
x=0;
start = digitalRead(a,8);
while(start==1) %600 merupakan nilai pengulangan tergantung jenis plant untuk
suhu bisa melebihi
%=========================================================
%Penentuan PV
x = x+1;
SP = analogRead(a,0);
SP = (SP * 0.0049) * 2;
PV = analogRead(a,5);
PV = (PV * 0.0049) * 2; %untuk nominal 0-1023 setara 0-5V
%hitung Error
error = SP - PV;
%Menghitung Error Integral
errorI_sekarang = ((error + error_sebelum)/2)*Ts; %Luas Error sekarang
errorI = (errorI_sekarang) + (errorI_sebelumnya); %Error Integral Total
%menghitung Error Diferential
errorD = (error - error_sebelum)/Ts;

28. 19
%Kendali PID
outP = Kp*error;
outI = Ki*errorI;
outD = Kd*errorD;
outPID = outP + outI + outD;
outPID = outPID/10
%====================================================
%membatasi agar nilai PID tidak lebih dari 255
if outPID > 10
outPID = 10;
else
outPID = outPID;
end
%membatasi agar PID tidak kurang dari 0
if outPID < 0
outPID = 0;
else
outPID = outPID;
end
outPID = outPID/2
outPID = round(outPID*51); %fungsi 'round' agar outPID bilangan bulat, krn
out pwm 0-255
%=====================
%Menulis Hasil PID ke Arduino
analogWrite(a,3,outPID);
% pause(0) %fungsi dari pause(x) untuk mendelay x detik
%===========plot respons dan setpoint==========-
y1 =[y1,SP]; %nilai SP baru akan ditambahkan pada variabel/matrik y1
y2 =[y2,PV]; %nilai SP baru akan ditambahkan pada variabel/matrik y1
t =[t,x]; %nilai akan ditambah sesuai perulangan x
plot (t,y1,t,y2); %Menentukan Axis Gambar x= dari 0-600, y=0-3
axis ([0 x+100 0 10]);
grid
drawnow;
error_sebelum = error;
errorI_sebelumnya = errorI;
start = digitalRead(a,8);
end
analogWrite(a,3,0);

29. 20
Gambar. III.11 Flowchart untuk Script Matlab

30. 21
3.8 Perancangan Stand Alone Kontrol Temperatur dengan Script Arduino
Dalam praktikum kali ini yang dibutuhkan untuk memodifikasi Arduino
Uno untuk dibutuhkan Shield Arduino Uno untuk membantu untuk menampilkan
ke LCD.
Dalam praktikum kali ini yang dibutuhkan untuk memodifikasi Arduino
Uno untuk dibutuhkan Shield Arduino Uno untuk membantu untuk menampilkan
ke LCD.
Gambar. III.12 Shield Arduino UNO
Gambar. III.13 Tampilan LCD pada Arduino UNO dilengkapi dengan Shield
Penerapan Stand Alone dalam sistem kendali digital menggunakan arduino
dapat dilakukan dengan memasukan pemograman yang tepat pada arduino.
Berikut program yang dipakai :

31. 22
Gambar. III.14 Program Stand Alone
Sebagai deklarasi variabel tipe data
yang digunakan untuk masing-masing
variabel yang digunakan dalam ssistem
kendali Stand Alone.
Kp = 60
Ki = 1
Kd = 175
Deklarasi pin 6 sebagai output dan LCD
yang dipakai yaitu LCD 16 x 2
Void Loop atau program yang terus
akan mengalami pengulangan. Program
PID dimulai dari pendeklarasian
Setpoint dan Feedback, dan dikonversi
kembali menjadi bentuk Celcius.
Kemudian pembacaan Error,
perhitungan Error Integral, Error
Diferensial dan Kendali PID.
Pembatasan nilai dalah mal ini range
batas yaitu 0-10V.
Kemudian deklarasi kembali untuk
errorsebelum = error dan errorIsebelum
= errorI untuk perhitungan yang akan
kembali di looping
Kodingan Untuk penampilan data ke
LCD

32. 23
Gambar. III.15 Flowchart untuk Stand Alone Script Matlab

33. 24
BAB IV
REALISASI DAN ANALISA
4.5 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 1
Dari perancangan yang telah dibuat dan nilai T dan L yang sudah diketehui
sebelumnya maka berdasarkan rumus perhitungan Ziegler – Nichols Tipe 1 nilai
untuk setiap konstanta PID adalah sebagai berikut:
Kp Ti Td Ki Kd
23,01191956 21,88 5,47 1,05173307 125,8752
Tabel IV.1 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 1
Berikut respon yang terbentuk :
Gambar. IV.1 Respon Awal Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 1
Respon yang dihasilkan memiliki overshoot yang besar hingga 10 o
C maka
perlu perbaikan dengan melakukan tuning pada PID, dengan parameter yang telah
dibahas sebelumnya untuk menurunkan vershoot maka Td diubah menjadi 12
untuk memperkecil over shoot dan didapat grafik setelah tuning sebagai berikut :
Gambar. IV.2 Respon Kontrol Temperatur ZN-1 setelah tuning

34. 25
Kemudian proses selanjutnya untuk menguji ketahanan plant apakah plant
tahan terhadap gangguan atau tidak maka diberi gangguan berupa kipas yang
diberikan saat mencapai steady-state sehingga di dapat respon sebagai berikut :
Gambar. IV.3 Respon Kontrol Temperatur ZN-1 setelah tuning diberi gangguan
Dari respon yang di dapat gangguan kipas menyebabkan keluaran dalam
plant turun menyebabkan harga error kembali naik, tetapi sistem akan
menyesuaikan dengan mengurangkan hasil error dengan nilai setpoint sehingga
PID akan memberi daya lebih untuk plant untuk memacu suhu kembali naik
sesuai dengan setpoint. Dalam mempertahankan suhu plant mempunyai
keterbatasan kemampuan ada kalanya plant tidak bisa memacu kembali karena
gangguan yang diluar batas kemampuan plant.
4.6 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 2
Dari perancangan yang telah dibuat dan nilai Kcr dan Pcr yang sudah
diketehui sebelumnya maka nilai untuk setiap konstanta PID berdasarkan rumus
Ziegler – Nichols Tipe 2 adalah sebagai berikut:
Kp Ti Td Ki Kd
18,54 22,88 5,72 0,81 106,04
Tabel IV.2 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 2

35. 26
Berikut respon yang terbentuk :
Gambar. IV.4 Respon Awal Kontrol Temperatur Ziegler – Nichols Tipe 2
Respon yang terlihat, dapat diidentifikasi bahwa waktu settling time dan
waktu steady-state yang dibutuhkan cukup lama dan memakan waktu. Maka
diperlukan proses tuning untuk memperbaiki gelombang respon yang diinginkan,
tetapi perlu diingat bahwa plant suhu memiliki karakteristik yang berbeda dengan
plant lain, selain waktu responnya yang lama juga laju dari kenaikan dan
penurunan suhu yang lambat karena saat suatu benda yang memiliki panas apabila
didinginkan tidak akan langsung mencapai suhu yang diinginkan tetapi akan
bertahap secara lambat.
Dalam proses tuning akan terkonsentrasi pada pengurangan waktu settling
time dan waktu untuk mencapai steady-state yang cepat maka nilai PID yang
didapatkan yaitu Kp = 30, Ti = 40 dan Td = 14.
Sehingga didapat Respon sebagai berikut :
Gambar. IV.5 Respon Kontrol Temperatur ZN-2 setelah tuning
Dari respon yang didapat dapat ditentukan bahwa lebih baik dari
sebelumnya. Dalam tuning kali ini terdapat kesulitan dalam penyesuaiaan

36. 27
gelombang respon dengan yang kami inginkan hal ini dapat disebabkan oleh
keadaan plant yang sudah berubah atau penguatan yang tidak sesuai.
Dari respon yang didapat waktu steady-state yang diinginkan lebih cepat
juga selting time yang didapat dengan menaikan harga Kp, Ti dan Td dengan
perkiraan menurunkan sedikit overshoot dan menurunkan sedikit harga Ki dengan
menaikan harga Ti.
Dalam tuning PID dibutuhkan kemahiran dan perkiraan yang baik mengacu
pada teori yang telah disampaikan terkait dampak dari tuning PID. Karakteristik
plant juga menentukan dalam proses tuning.
4.7 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur dengan Script Matlab
Dari perancangan yang telah dibuat sebelumnya data yang telah didapat dari
Ziegler – Nichols Tipe 1 yaitu nilai T dan L yang sudah diketehui maka
berdasarkan rumus perhitungan Ziegler – Nichols Tipe 1 nilai untuk setiap
konstanta PID adalah sebagai berikut:
Kp Ti Td Ki Kd
23,01191956 21,88 5,47 1,05173307 125,8752
Tabel IV.3 Konstanta PID Ziegler – Nichols Tipe 1 untuk Script Matlab
Setelah diketahui nilai PID dari respon, kemudian masukan nilai PID pada
Script matlab yang telah dirancang dengan Time Sampling 0.1 sebagai nilai awal
sebelum mentukan Time Sampling sebenarnya. Maka didapat respon sebagai
berikut:
Gambar. IV.6 Respon Awal Kontrol Temperatur ZN-1 dengan Script Matlab

37. 28
Respon yang didapat mempunyai overshot yang besar karena dalam hal ini
respon mengalami kendali ON-OFF dengan nilai Kp= 23,01191956,
Ki=1,05173307, Kd=125,8752, maka perlu tuning manual sehingga mendapat
respon yang diinginkan, perlu perkiraan yang tepat mengacu pada perubahan
setiap konstanta PID karena antara Kp, Ki dan Kd saling berhubungan, perubahan
satu variabel dapat mempengaruhi variabel yang lain maka diperlukan komposisi
yang proposional dan hal ini perlu latihan dan pengetesan yang terus menerus
untuk mendapat respon yang sempurna.
Analisa waktu yang didapat dalam 100 skala waktu matlab setara dengan 5
detik dalam waktu nyata, maka Time Sampling Perlu diubah menjadi Ts = 5/100
dan didapat respon :
Gambar. IV.7 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab untuk Ts = 0.05
Respon diatas merupakan hasil perubahan Time sampling menjadi 0.05
sehingga respon yang didapat akurasinya lebih tinggi dibandingan sebelumnya.
Proses selanjutnya yaitu melakukan tuning manual untuk mendapatkan
respon yang diinginkan. Dalam hal ini perlu perkiraan yang tepat dalam
pengubahan Kp, Ki dan Kd karena perubahan satu variabel saja dapat
berpengaruh pada variabel lainnya terutama Kp yang memiliki sifat sensitif
apabila berubah sedikit saja maka dapat merubah nilai Ki dan Kd.
Dalam proses tuning yang dilakukan maka dari nilai yang didapat yaitu Kp
= 15, Ki = 0.9, Kd = 175. Berikut respon yang dihasilkan :

38. 29
Gambar. IV.8 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab tuning pertama
Dari Respon yang didapat overshoot dan selting time yang didapat lebih
kecil dibandingkan sebelumnya. Dalam hal ini terlihat bahwa error yang
dihasilkan dalam perhitungan PID = ∫ semakin kecil
terhadap waktu tetapi pada respon ini untuk mencapai steady state dibutuhkan
waktu yang lama.
Proses tuning kedua bertujuan untuk mempercepat keadaan steady state dan
selting time dengan mengubah Kp = 60, Ki = 1, Kd = 175. Didapat respon sebagai
berikut :
Gambar. IV.9 Respon Kontrol Temperatur dengan Script Matlab tuning kedua
Maka didapat grafik diatas dengan overshot yang rendah, steady state dan
selting time yang cepat. Grafik diatas dapat mempresentasikan sifat dari kendali
temperatur, dimana apabila saat diberi panas selanjutnya heater off maka sifat
panas tersebut masih ada dan menyebabkan overshoot pada respon, tidak seperti
motor apabila motor melambat maka respon yang akan terbaca cepat. Pengenalan
karakteristik plant sangat penting guna mempermudah saat tuning manual.

39. 30
4.8 Realisasi dan Analisa Kontrol Temperatur Stand Alone dengan Script
Arduino
Pada realisasi dan analisa kontrol temperatur Stand Alone tidak berbentuk
grafik tetapi hanya tampilan dalam LCD. Dan pada kondisi ini hanya dapat
memutuskan kondisi saat suhu mulai naik, overshoot dan steady-state.
Dari program Stand Alone dengan Script Arduino maka didapat kondisi
sebagai berikut :
Gambar. IV.10 Respon Stand saat suhu mulai naik
Gambar. IV.11 Respon Stand saat suhu mengalami overshoot
Gambar. IV.12 Respon Stand saat suhu steady-state

40. 31
BAB V
PENUTUP
5.3 Kesimpulan
Berdasarkan dari perancangan, realisasi dan analisa praktikum yang telah
dilakukan pada sistem kendali digital untuk kontrol temperatur dengan metode
Ziegler – Nichols menggunakan Matlab dan Arduino, maka dapat disimpulkan :
1. Sistem kendali digital dapat dilakukan menggunakan mikrokontroler
seperti Arduino UNO dengan terlebih dahulu mengalami identifikasi
dengan Matlab menggunakan metode Ziegler – Nichols.
2. Arduino Uno Berfungsi sebagai pemberi intruksi setpoint dan sebagai
kontrol PID yang dilengkapi dengan Algoritma PID dan perhitungannya.
3. Respon terbaik dicapai dengan metode Ziegler – Nichols Tipe 1 dengan
Script Matlab dengan nilai PID Kp = 60, Ki = 1, Kd = 175.
4. Penggunaan metode Ziegler – Nichols bertujuan untuk menciptakan
sistem yang stabil dan tahan akan gangguan.
5. Dalam proses tuning mengikuti parameter tuning yang ada dengan
memperhatikan sifat plant temperatur dan time sampling yang diberikan
dikondisikan dengan mikrokontroler (Arduino UNO).
5.4 Saran
Untuk mencapai hasil praktikum yang maksimal, dibutuhkan perbaiki serta
pengembangan dalam praktikum yang akan dilakukan, maka penulis memberi
saran sebagai berikut :
1. Melakukan pengecekan alat sebelum praktikum dan perlakuan pada alat
sesuai prosedur saat melakukan praktikum untuk mencapai praktikum
yang berjalan dengan baik.
2. Membaca terlebih dahulu materi praktikum yang akan dilaksanakan guna
memberi pemahaman sehingga mengetahui apa yang harus dilakukan saat
praktikum selain lebih efektif juga dapat memaksimalkan waktu yang
tersedia.

41. 32
3. Manajemen waktu dan pemanfaatan waktu saat praktikum sehingga dalam
praktikum pemahaman yang didapat akan sistematis dan lebih mengerti.

42. DAFTAR PUSTAKA
[1] ”Sistem Kendali Digital”
http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/05/pengertian-sistem-
kendali.html Diakses pada Senin, 06 juli 2015
[2] Bayusari. Ike, Caroline, S. Romli, dan Y. S. Bhakti, “Perancangan
Sistem Pemantauan Pengendali Suhu pada Stirred Tank Heater
menggunakan SCADA”, Makalah, Universitas Sriwijaya, 2013
[3] Saifulloh, Miftah, “Implementasi Metode Kuzzy Logic Sugeno pada
Pengaturan Suhu Ruang Penyimpanan Berbasis Mikrokontroler”,
Makalah, Universitas Pendidikan Indonesia, 2013
[4] “PID” https://id.wikipedia.org/wiki/PID Diakses pada Senin, 06 juli
2015
[5] “Arduino UNO” http://belajar-dasar-
pemrograman.blogspot.com/2013/03/arduino-uno.html Diakses pada
Selasa, 07 juli 2015
[6] “Sistem Kendali Digital” http://elisa.ugm.ac.id/community/show/eks-
kontrol-digital-ika-candradewi/ Diakses pada Selasa, 07 juli 2015
[7] “PID (Proportional–Integral–Derivative)”
https://putraekapermana.wordpress.com/2013/11/21/pid/ Diakses pada
Selasa, 07 juli 2015.