RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL MOTOR AC TIGA PHASE DENGAN LOOP TERTUTUP BERBASIS ALGORITMA PID DAN MENGGUNAKAN PROTOKOL KOMUNIKASI MODBUS RTU GUNA MENUNJANG MATA KULIAH SISTEM KONTROL TERDISTRIBUSI

Fadhil, Ilham (2024) RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL MOTOR AC TIGA PHASE DENGAN LOOP TERTUTUP BERBASIS ALGORITMA PID DAN MENGGUNAKAN PROTOKOL KOMUNIKASI MODBUS RTU GUNA MENUNJANG MATA KULIAH SISTEM KONTROL TERDISTRIBUSI. Diploma thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text Final _ILham Fadhil 2042201100 (Revisi & Siap Dibukukan).pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Dalam konteks sistem industri, pengendalian motor memiliki peran krusial di berbagai sektor yang mengandalkan motor sebagai perangkat penggerak. Pemahaman terhadap konsep ini menjadi penting bagi mahasiswa, namun terdapat kendala dalam ketersediaan modul pembelajaran yang memadai. Sebagai solusi, telah dirancang sebuah modul praktikum untuk mata kuliah Sistem Kontrol Terdistribusi dengan fokus pada Sistem Kontrol Motor AC Tiga Fasa menggunakan Loop Tertutup berbasis Algoritma PID, serta memanfaatkan Protokol Komunikasi ModBus RTU. Dalam pelaksanaan eksperimen ini, sebuah sistem kontrol motor otomatis dikembangkan dengan memanfaatkan Variable Speed Drive (VSD) sebagai pengatur kecepatan motor. Sistem yang telah dirancang, menggunakan algoritma PID untuk perbaikan otomatis guna meminimalisir error yang diperoleh. Perancangan Model PID dilakukan dengan menggunakan metode matematis First Order Plus Dead Time (FOPDT) yang kemudian dilanjutkan dengan melakukan tuning PID menggunakan Metode Ziegler-Nichols serta sebagai filter tahap akhir untuk perbaikan hasil penampilan grafik, digunakanlah Moving Average Filter (MAF). Dari sepuluh uji tes yang dilakukan, lima di antaranya digunakan untuk menguji performa saat motor mengalami gangguan dengan memperbesar nilai error hingga rata-rata 50, yang diperbaiki menggunakan Algoritma PID untuk mengarahkannya menuju nilai nol. Lima uji lainnya dilakukan untuk menguji respons grafik tanpa beban. Hasil dari lima uji performa PID yang melibatkan error menunjukkan respons sistem terhadap perubahan setpoint dan beban. Terdapat variasi overshoot antara 32.5% hingga 112.56%, dengan error akhir berkisar dari 1.28% hingga 4.76%. Respons sistem yang cepat menunjukkan potensi dalam merespons perubahan, namun penyetelan parameter PID yang tepat diperlukan untuk mencapai stabilitas optimal dan mengurangi overshoot. Rata-rata error akhir dari kelima uji adalah sekitar 3.428%, dengan performa terbaik tercatat pada uji ketiga dengan error akhir sebesar 1.28%. Selain itu, pengujian PID dengan berbagai nilai parameter input menunjukkan adanya trade-off antara kecepatan respons dan stabilitas. Input seperti kombinasi dengan PID 4, 0.2, serta 18 menunjukkan stabilitas tanpa overshoot signifikan meskipun dengan waktu tunda yang panjang dan galat keadaan tunak yang tercatat. Sebaliknya, kombinasi input 2.2, 0.6, serta 0.4 menunjukkan respons cepat namun dengan overshoot besar dan galat keadaan tunak yang masih dapat diterima. Kemudian untuk input 1.8, 4.2, 0.6 juga menunjukkan respons cepat tetapi dengan overshoot yang sangat besar. Analisis ini menyoroti pentingnya penyetelan PID yang tepat untuk mengoptimalkan kinerja sistem dengan mengurangi overshoot dan meminimalkan galat keadaan tunak, sehingga respons yang stabil dan optimal dapat tercapai.
========================================================================================================================
In the context of industrial systems, motor control has a crucial role in various sectors that rely on motors as driving devices. Understanding this concept is important for students, but there are obstacles in the availability of adequate learning modules. As a solution, a practicum module for the Distributed Control System course has been designed with a focus on the Three-Phase AC Motor Control System using a PID Algorithm-based Closed Loop,and utilizing the ModBus RTU Communication Protocol. In the implementation of this experiment, an automatic motor control system was developed by utilizing a Variable Speed Drive (VSD) as a motor speed regulator. The system that has been designed, uses the PID algorithm for automatic improvement to minimize the error obtained. The design of the PID model is carried out using the First Order Plus Dead Time (FOPDT) mathematical method which is then continued by performing PID tuning using the Ziegler-Nichols Method and as a final stage filter for improving the results of graphical appearance, a Moving Average Filter (MAF) is used. Of the ten tests conducted, five were used to test the performance when the motor was disturbed by increasing the error value to an average of 50, which was corrected using the PID algorithm to steer it towards zero. The other five tests were conducted to test the no-load graph response. The results of the five PID performance tests involving errors show the response of the system to changes in setpoint and load. There was a variation in overshoot between 32.5% and 112.56%, with final errors ranging from 1.28% to 4.76%. The fast response of the system shows potential in responding to changes, but proper tuning of the PID parameters is required to achieve optimal stability and reduce overshoot. The average final error of the five tests was about 3.428%, with the best performance recorded in the third test with a final error of 1.28%. In addition, testing the PID with various input parameter values showed a trade-off between response speed and stability. Inputs such as combinations with PID 4, 0.2, and 18 showed stability without significant overshoot despite the long delay times and steady state errors recorded. In contrast, the input combinations of 2.2, 0.6, and 0.4 show fast response but with large overshoots and acceptable steady state errors. Then for inputs 1.8, 4.2, 0.6 also showed a fast response but with a very large overshoot. This analysis highlights the importance of proper PID tuning to optimize system performance by reducing overshoot and minimizing steady state error, so that a stable and optimal response can be achieved.

Item Type:	Thesis (Diploma)
Uncontrolled Keywords:	Kata kunci: Algoritma PID, ModBus RTU, First Order Plus Dead Time (FOPDT), Ziegler-Nichols, Tuning, Variable Speed Drive ============================================================ Keywords: Algoritma PID, ModBus RTU, First Order Plus Dead Time (FOPDT), Ziegler-Nichols, Tuning, Variable Speed Drive
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK3070 Automatic control
Divisions:	Faculty of Vocational > Instrumentation Engineering
Depositing User:	Ilham Fadhil
Date Deposited:	08 Aug 2024 01:20
Last Modified:	08 Aug 2024 01:20
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/110113

Actions (login required)

View Item