Pengendalian RPM pada Motor DC Encoder dengan PID Controller berbasis Simulink

JTE UNIBA, Vol. 8, No. 2, April 2024 449 Pengendalian RPM pada Motor DC Encoder dengan PID Controller berbasis Simulink Tsany Ammar Rasyid1, Sheisya Rhieyanetta Divanny2, Kevin Raffie Saputra3, Muhammad Rizqi Dwi Arifuddin4, Hasna Annisa Hazmi5, Ardy Seto Priambodo6 Program studi Teknik Elektronika, Universitas Negeri Yogyakarta Kulon Progo, Daerah Istimewa Yogyakarta 55652 Email: Abstract- This research focuses on the development and implementation of a DC motor speed control system using the PID (Proportional Integral Derivative) approach in the C++ programming language. DC motors have a crucial role in various applications in the engineering and automatic fields. Accurate speed regulation on DC motors is the main key to achieving the desired results in various applications. In this research, we integrated the use of an encoder sensor to measure revolutions per minute (RPM) of a DC motor and implemented a PID algorithm using the C++ programming language to regulate the motor speed. The application of the PID method allows accurate and responsive control of desired speed changes, with the aim of achieving certain reference values. Experimental results show that this system is able to provide effective control and produce a consistent response to changes in speed, according to the desired RPM value. This research contributes to a deeper understanding of the application of PID in controlling DC motors and expands knowledge regarding the C++ programming language, which can be the basis for practical applications in various fields that require sophisticated control of DC motors. Intisari- Penelitian ini fokus pada pengembangan serta implementasi sistem kontrol kecepatan motor DC dengan memanfaatkan pendekatan PID (Proportional Integral Derivative) dalam bahasa pemrograman C++. Motor DC memiliki peran krusial dalam berbagai aplikasi di bidang teknik dan otomatisasi. Pengaturan kecepatan yang akurat pada motor DC menjadi kunci utama untuk mencapai hasil yang diharapkan dalam berbagai aplikasi. Dalam penelitian ini, kami mengintegrasikan penggunaan sensor encoder untuk mengukur putaran per menit (RPM) motor DC dan menerapkan algoritma PID menggunakan bahasa pemrograman C++ untuk mengatur kecepatan motor. Penerapan metode PID memungkinkan kendali yang akurat dan responsif terhadap perubahan kecepatan yang diinginkan, dengan tujuan mencapai nilai referensi tertentu. Hasil percobaan menunjukkan bahwa sistem ini mampu memberikan kendali yang efektif dan menghasilkan respons yang konsisten terhadap perubahan kecepatan, sesuai dengan nilai RPM yang ditargetkan. Penelitian ini berkontribusi pada pemahaman yang lebih dalam tentang penerapan PID dalam mengendalikan motor DC dan memperluas pengetahuan terkait bahasa pemrograman C++, yang dapat menjadi dasar untuk aplikasi praktis dalam berbagai bidang yang memerlukan pengendalian yang canggih pada motor DC. kata kunci– Motor DC, Bahasa C++, Encoder, RPM, PID. I. PENDAHULUAN Di era industri modern, hanya sedikit aplikasi industri yang tidak menggunakan motor arus searah (DC) [1]. Hal ini disebabkan kemudahan pengendalian, biaya rendah, dan ketahanan motor DC dalam berbagai aplikasi. Motor arus searah (DC) adalah perangkat yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanik. Motor DC memiliki banyak aplikasi di bidang robotika [2] dan aplikasi industri [3]. Aplikasi industri dimana motor DC biasa digunakan meliputi peralatan mesin, pabrik kertas, industri tekstil, kendaraan penggerak listrik, dan robotika[4]. Motor DC tersebar luas di wilayah kendali manufaktur untuk waktu yang lama, karena banyaknya karakteristik yang layak, reaksi tinggi, kemudahan untuk menjadi karakteristik kendali torsi awal linier, dll. [5]. Spesifikasi utama motor DC adalah kecepatan yang biasa diatur dengan mengubah tegangan yang diberikan[6]. Motor DC dengan encoder adalah jenis motor DC yang dilengkapi dengan perangkat encoder optik atau magnetik yang digunakan untuk mengukur putaran atau posisi motor dengan tingkat presisi yang tinggi. Motor DC encoder merupakan salah satu jenis motor DC yang memiliki encoder sebagai sensor kecepatan umpan balik pada sistem robotik [7]. Motor DC menghasilkan putaran per menit (RPM) dalam arah tertentu (searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam). Prinsip kerja motor DC sendiri adalah arah medan magnet rotor harus selalu berlawanan dengan arah medan magnet stator, sehingga saling tolak menolak dan juga luas kumparan tempatnya berada. Medan listrik dihasilkan, yang menciptakan medan magnet yang mengelilingi kumparan dalam arah tertentu. Kontrol kecepatan motor DC dicapai dengan mengubah nilai tegangan yang diberikan. Ketika diberi beban maka nilai tegangannya berkurang dan kecepatan motor DC juga berkurang. Oleh karena itu diperlukan suatu pengontrol yang dapat mencapai nilai kecepatan yang stabil meskipun beban pada motor DC berubah[8]. Salah satu pengendalian pada motor DC dapat menggunakan kendali PID, kendali ini telah memainkan peran penting dalam bidang kendali industri karena strukturnya yang sederhana, stabilitas tinggi, dan daya tahan yang tinggi [9]. Dalam berbagai aplikasi industri, terutama pada penggunaan motor DC, penyesuaian parameter dalam pengendalian PID sering diperlukan. Namun, dalam pengendalian PID konvensional, proses penyetelan parameter cenderung kompleks dan memerlukan waktu yang signifikan [10], dan akurasi kendali sering tidak mencapai tingkat yang diharapkan. Penggunaan pengendali PID memiliki peran yang signifikan ketika diterapkan pada motor arus searah (DC), di mana masalah utamanya adalah mengendalikan dan menjaga kecepatan sudut motor pada tingkat referensi tertentu. Kecepatan putaran motor DC dapat bervariasi tergantung pada faktor beban dan seringkali tidak stabil. Penyebab variasi ini Tsany Ammar Rasyid dkk: Pengendalian RPM pada Motor DC Encoder .......... E/P-ISSN: 2549-0842/2528 – 6498 JTE UNIBA, Vol. 8, No. 2, April 2024 sering kali dapat ditelusuri pada nilai tegangan masukan [11]. PID mempunyai parameter kendali proporsional (P), parameter kendali integral (I), dan parameter kontrol Derivative (D) [12]. Ketiga nilai tersebut menjadi parameter utama saat menggunakan pengontrol PID, yang masingmasing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Dengan begitu, nilai ketiga parameter ini dapat diubah sesuai kebutuhan program untuk menghasilkan keluaran respons yang responsif dan akurat. Adapun kelebihan masing-masing aksi kontrol ini yaitu aksi kendali proporsional mempunyai keunggulan rise time yang cepat dan mengurangi error keadaan stabil, aksi kontrol integral mempunyai kelebihan yaitu mengurangi error keadaan stabil dan aksi kontrol derivative mempunyai keunggulan untuk meredam overshoot. Dengan kelebihan yang terdapat pada sistem kontrol PID dan pengaruhnya terhadap kendali Motor DC, dimana PID merupakan salah satu jenis kontrol umpan balik yang dapat digunakan untuk mengatur posisi, kecepatan, maupun arah rotasi Motor DC. Pada penelitian ini, telah dilakukan pe (...truncated)