control prediktif untuk mengatur suhu
Post on 17-Jan-2016
67 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LAPORAN PENELITIAN
PERENCANAAI\ DAIY IMPLEMENTASI MODEL CONTROL PREDIKTIF'UNTT]K MENGATT]R TEMPERATT]RE AC MOBIL
Oleh:
KUSNO SURYADI
PROGRAM STUDI TEKMK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK
T]NIVERSITAS GAJAYANA MALANGMARET 2OO3
LEMBAR IDENTITAS DAI{ PENGESAHAN
LAPORAN PENELITIAN
l. Judul Penelitian
2. Bidang Ilmu
3. Ketua Peneliti
a- Nama Lengkap dan Gelar
b. Jenis Kelamin
c. GolonganlPangkat
d. Jabatan Fungsional
e. Fakultas/ProgramStudi
4. Jumlah Tim Peneliti
5. Lokasi/DaerahPenelitian
6. Jangka Waktu Peneliatn
7. Biaya yang dibelanjakan
Perencanaan dan Implementasi Model ControlPrediktif Untuk Mengatur Temperature ACMobil
Sistem Kendali
Kusno Suryadi
Laki-laki
frf."if / Teknik Elektro
I (satu)
Malang
5 bulan
Rp.3.000.000, 00; (Tiga Juta Rupiah)
Malang, 12 Maret 2003
Ketua PenelitiTeknik
Dahlan, M.T.***S
iL
€WvT#
PERENCANAAN DT\N IMPLEN{ENTASTMOT}ELKONTROL PREI}INT I F' I] NT II K lVT EI\ G AI' I] R
TEMPERATTJR AC MOBTL
Oleh: Ku-sno Suryndi, ST
Dalam penelitian ini mernbahas tentang air condition (AC) rnobil yangttekerjanya menggrmakan thermogate, dimana pada alat tersebut bekerjanya adattga bagiau yairu : lorv, uriddle dmr hi$r- Pada posisi low dau nriddle kalau kitaamati saklar bernmgsi sehagaimana mestinya laitu on dan off, hanya saja wali:tuoff untuk low lebih lama dibanding midle. sedangkan pada higtr saklar tidakberfimgsi sehingga AC mobil tersebut bekeria tidak automatis, bila ini seringdigunakan mengakibatkan adanya penyumbatan gas fluida yang mengalir.karena gas preonbisa mernbeku kalau ini sering digunakan.Penrdinginan yang diahr oleh therrnostate pada nmng ruang mobil baiklorv.middle nraupmr hip$r rnangfiasilkan lxndingan yang rnaksimum han3a ftctorwal,tu sajayangberbedadimanahiglr lebih cepat dibanding middle akupun lorv.Pemakaian Air Ccnditioning (AC) mobil di nepgra lndonesia yang beriktim tropistemp€ratunya pada siang hari bisa mencapai 40oC, sedangkan ktrndisi jalan diIndonesia tidaklah memadai dengan perkernbangan junlah kendaraan setiaptahrinnya bnhkm di da€rdh Jawa saja setiap bulannya lebih dari 10.000 kendaraanbam dari berbagni merli bernmnculan. Ilehun lagi di daerah lainnya sepertiSunatra. Kalirnanteru Sutawesi lrian, dan masih barlvak daerah lairurla" Hal inimengakl-batkan seringnya terjadi kemacetan di jalan raya. Dapat dibayangkanbilaruana terjadi pada siar4; bmi betapa pellasnya rualrg di dalarn rnobil.Sebagai jalm keluar dari uraian diatas maka digunakan mikro konroller sebagaipengontrol AC mobil yang berfimpi nruttilevel, dimana posisi high dapat trekerjaaufcmatis {rrn-off} sehingga besar temperatur yang digunakan pengguna {user)dapat diharaplcan
Kata Ktmei: Air (lorditten (A(), Sistem Konvensianal, Low, Middle, High,
KATA PENGANTAR
Dengnn mengrrcap syukur alharndullilaah Kcprda Allah SWT 1-*n;litian
j€rencrftran dan implementasi model *ontrol predihif untuh mengfltur air condition
rlO dapaf tersetesaikan. Masalah yang mendasar dalam membuat dan merencanakan
tar;'a ini didmari oleh penggunaan nri usndition(A() mobil dimana, perkembangan
;umlah kendaran di Indonesia yang sangat tinggi dari lrerbagai merli bennunculan
sedangkan perkembangran jalan raya tidak memadai atau tidali sebanding disamping itu
iklim di negara kita adalah trofis yang bisa mencapai hampir 40oCelcius, maka perlu
Ciciptakan suatu alm yang kerjanya lebih cepar dalam proses pendinginan ataupm
tresaran tennperatur yang diinginkan/diharapkan dapatlah tercapai bagi pengguna .
Dengan pesar4la perkembangan dunia elektronika dewasa ini yang sangat luar
biasa kami mencoba menuliskan suatu karya dengan segenap kemampuan untuk
menuangkan dalam tulisfln ini, tentunya masih banyak kekurangan yang tidak dapat kami
hindari. Atn yang terjadi selama ini pada umumnya setiap peneliti dalarn kegiatan tanpa
menyadari apa 1nang dilakukan atauprm mernanfaatkan hasil penelitian para peneliti lain
baik itu diperguruan tinggi atau pada tridang lain dari berbagai disiplin ilmu, dengan
adanya penulisan ini tentunya menambah wawastln dan munkin bermanfaat bagi orang
lain untuk menyempurnkan kembali karena ilmu pengetahuan sifatrya adalah
berkembangyangtiada henti dari waktu kewaktu
Dengan demikianlak lupa disampaikan rasa terima kasih yang sebesar - besarnya
dari berbagni pihak yang telah banyak membantu dalam penulisan ataupnn penelitian
baik dukungan secirxa moril ataupun spiritual.
Penulis,
Kusno Suryadi, ST
DAFTAR ISI
Lenrhar ldrxrtita-s dan Pengesahxn
Abstnflk
Kata Pengnntar
Daftar tsi
DaftarGambu
Daftar Tabel
BAB I Pf,IYDAIITILTIAN
l.l Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 TujuanPenelitian
14 KonstnlmiPenelitian
BAB TT TTNJA.UANI PUSTAKA
2.1. Sistem Pendinginlir (:ffidttion (A{:}
?-2- Etrsiensi Temperatrn Air Clondition (AC)
2.3- Koffrol Prdiktif2.4. Modd Korfiol Predilctif
I
2
.J
3
4
4
5
5
6
7
I10
10
1t
12
14
2-4.1 Esthnasi Keadaan
2.42 Formulasi Modelhediktive Co*ol (MPC)
2.5. SisernPendinginPadaRuangMobil
2.6. Modd Dinarnik fiistem
2.6.1. Kompresor
2.6-2" Persanaan Ternperafur dar Tekanan Pada Pipa Output
2.6.3. Persarnamr Ternpe.zhn
2-6A- Proses Pangabutan
2.6.4.1. Alinan Masa Fluida
2.6.4.2. Penunrnan Tekanan PdaPipa Input
2-6.5. Pcrsamaan Ternperatrrr pada Evaparalor dan Ruang Mobil
2.6.5.1. Hukum Kesetaran Energi Panas pada Rnang mobil dan
t4
I4
l4
Evaporet'or t5
2"6.5.2. Errergi yang Masuk Melalui Dirrdirrg Mobil2.6.5.3. Eileryiyrng Masuk Krrena RBdiasi
2.6.5.4. Euergi yamg Dismap oleh Evaponttor
2.6.5-5. Penrbahan Energ Fanas dalam Ruang Motrf,2"6.6_ Model Matmanlk Sistem pedinginlC Motril
BAB TII METODOIOGI PENELM[AN
3- l- survqy pendah'ruan pengat*ran Konvension ar AC Mobil3.1.1" Kontrols Thermostate
3.1.2 Kontroler pIC dan VariableRestsrol
3.2- Merrncang perangkat Keras
3-3. Permodelm Sistem
3.4- Ma'ancangKontol prualiktif
3-5- Permcmgm Algoritna unnrk Simulasi
3.6. PredilaifKonrrol
3-7- Perencangan Sistem Untuk Implementasi
BAB IV IIASIL PNNGUJIAN DAN PEMBAHASAN
BAB V. PENUTUF
5.1. Keeiryulan
5.2. $aranpmgmhgnn
DAF'TARPUSTAKA
LAMPIRAN
15
l5
l6
t6
l7
t8
l920
20
2l22
22
23
23
25
28
2S
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Alir Mode/ /lrerlicrne (irnrm/ (lvfpe 6
Gambar 2.2. Diagram Fisik Sitem Pendingin lC Mobil l0ffir2-3 Kompresor l l
r 2-4 Diagpam Aliran Fluida Pip Outpul I I
fuar 2.5 Proses Pengkabrnan 14
fu2.6 Diagran sistem Pendingin pada Ruang Mobil. 15
6rbar3-1 Data Karakteristk Tempenatur Sistem Konvensional tgffiar3-2 sistem PengaturanlcMobil dengan Thermostate tgGmhr3-3 KontrolerKonvensionaldenganPit"Cldan YariabelRc.sisfrrr lg
ffiu 3.4 BlokDiagramPerangkatKeras 20
fmbr3-5 BlokDiagram PengendalianTemperatur denganMpc zzGmba 3.6 Blok Diagram Pengendalian Temperatur dengan Kontrol prediktif ?3
Grylhar3.7 Karakteristkyang Diinginkan 24
Cqnbar 3-8 Perencanaan Sistem mtuk lmplementasi Z+
c mhr 4.1 Bentuk Tampilan Program 25
Cnmhr 4.2 Response peruhhan suhu terhadap naktu pada suhu sering Z0oC 26
Crmbar 4.3 Reqpanseperuhhan suhu terhadap waktu pada suhu sedng l6t 26
DAFTAR TABEL
Penguj ian lviodul Temperatur
BAB IPET\DAHT]LIIAN
l.l l,atrrbclakrng
Kebenrdaan air cotdition ( Ac ) mohil nrdah merupakan kebutuhan
mutlak unn:k kenyamanan berkendaraan temtama pada daerah tropis seperti pada
ne8lma hdonesia, lorena tenperatur pada siang hari bisa mancapai 39"C-
Umunnr5ra koutmksi l(l mobil saat ini masih mangg3makmr sistan yang
konvensional karma hanya menggunaku) thermostdle untuk pengaturan cepat
dan lambatnya p€nunman tempsatur. Untuk menghasilkan effisiensi kojatemperatur lc mobil yang maksimal diperhrkan proses pendinginan yang
optimal karua pada temperatw AC mobil hanya diatur oleh thumostate yang
amat sederhana sekall sehingga hasil a$put tanrporatur tersebut lranya dapat
dioperasikan pada operasi rnaksimum.
Dililrat dari korutruksi .,4(.1 dirnana thermo,state terhubmg langsung
dangan sumber tqlangm sebesar 12 Volt urtuk mengatur kopting.{{.Jkandaman"
sedanglmn tempe'atur lc dihasilkan dari puaran mesin dengan kopling lctersebut, disamrying itu suhu atau ttrnperatrn pada ruangan mobil yang hanya
diatrr oleh saklar yang tertrubung dengan thermostste untr* rrmgatur posisi
law, middle dffi high. Hasil yang didapat menggunakan sistem ini menghasilkan
pendingimn yang maksimal baik yang I nw, m i tklle dan hi gh hanya &ktor waktr:
saja ymg membedakan dimana untuk /ow waktunya lebilr lama dicapai daripada
posisi high" Padaposisi /orr dan niddle ,4C mcbil dapat bekerja s€&rra automa.tis
sedangh pada posisi &rEft waktu yang ditempuh untuk On lebih lmna daripada
Ofbilaposisi hidr mt sering digunakan mengakr'batkan lC mobil mudah rusak
kareria gas preon sering tersrnbar
Masalah yang sering timbut pada sistern pardinginan air canditian
konvensioml pada mobil yaitn timbulnya dingm yang amat berlebihan (overcold)"
kuffirg dingin, tinglcat pendin$n trang kurang msrata pada ruangan kendaraml
pernborosfll bahfin bakara karena mesin bscbagi hasil antara tsnaga untuk
penggerak rcda maupnn tenaga rmark menggerakkan AC. mobil baik pada posisi
low, mirklle datwm posisi fiigi. Posisi high avsyang mengalir pada rhermostate
sanfnt besar sehinpgn rvaktu ()n lebih lama daripadfl C)f/ seciuir automatis kopling
tnk berftmgsi-
tintuk nrcngatasi ,4(' mobil yang mdrgliutrskirn sistem konvensional
tersebut prtu adanya kontnrl tempcratrrr .vang didisain sc{emikian rups ali:il
dapat n'rengntasi/mengenddikan temperatur ager sesuai dengnn ynng ditr.rapkan
oleh penggma (urer ) . sehingg'a pertbmrasi dari sistern I'aug dikendalikan ssuai
clengan spesifiktsi performasi yang diinginkan. Dalam hnl ini digSrnakan nrodel
kontrol prediktif denppn koordinator karena beberapa alasan anftrra lain tidak
memerlukm nratematr'ka ymrg runit, rnudah membacarrya karerra dilerrgkapi pula
alat penrrnjuk temperatur dan mudah memasanenya" mudah perbaikannya serta
tidak ban)4ak perubahan, disarnping i;u berfungsi sebagai aksesoris kendaraan.
Dengan model kontrol prediktif parameter data iryntt mauprln oiltput yang
tidaklah eksak dapat diolah menjadi variabel biasa- Dengan demikian notlelkontrol prediktifrnenriliki kamaupuan antara lain beropemsi arnat mudah karena
ada dma pilihan antara 16" sampai dengan 28" dengan intenal antan I"c - z"c,sehingga marrrpu rrenrattpptri sistem-sistem yang lebih kornplek ini rnemudahkan
bagi pengguna untrft memilih saiah satu tampilan temperatur yang diinginkan
secara adtrmatis. Berdasarkail pertimbangan tersebut maka dalarn penelitian ini
dipilih judul "?erencanaffn dan implementasi model kontrol prediktif untuk
m engatur tcmperatur ;l C mobil*.
12. Rumusan ft{asalah
Masalah yang sering timbul pada sistem pendinginan konvursianal yait*
timbulnya padinginur yarg berlebilran (over cold), pendinginan yang kurang
merdtq po$isi /rrglr kalau sering digunakar mangakibatkan patyumbatan gas freon
karena wahtu rr:tuk titik beku da$ fitik cair tidaklatr seimbang juga terjadisya
pemborosan bahan bakff karena ptrrgaluran low, middle dan higA menghasilkan
temperatur yang terdingin pada mobil tersebut- Untuk mengatasi akibat dari
keadaar/kondisi diatas temperatff,{C mobit perlu adanya pengendalian Dengan
meilgatur tenpenatur ,4(.1 mobil sesuai dangan ketenfuan akan trenrbllat .,4{;
ilraupm tresin rnobil mailpu rnanghasilkarr effisiensi yang tinggl. Pada saaf
mesin dlhidrykau dan posisi saklar temperatur on, kendaraan melaju dengan
llecepatan rendah maupur tittgg, temperahr pada mangan mobil akmr terjagr
tmuai dengan kondisi yang diinginkur.
lJ. Tnjuan Ps.'relitbn
Pmelitian ini nrempunyai beberapa tujuan yaitu :
l. Mengaplikasikan sistern kontrol prediktif terkoordinasi untuk pengaturan udara
lC pada nungan kendarnan .
2. Manguptirnalkan kerja sistem pendirrginan pada manppn mobil sehingpp
efisiensi kerja rrir tnndition drpat dicapai melalui skala prioritas sx,i/<:l/salilar.
3. Mernbuttikan pengsuran aliran kecepatan udara. ttir contlition dapat
mempcrbaiki kineqa sistern pendinginan yang lebih sempurna sehingga
temperatur @a ruangan mobil dapat mencapai harga yang stabil dan
ter*endali -
1.4. Konstribusi Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan konstnbusi pada
perkembangan telcnologi otomotif maupun eleLtronika yaitu :
l - Manperbafti sistem pendingrnan pada ruangan kendaraan yang ada yaitu dari
saklar uon dan 4f'" nrenjadi kantinyu dalam range temperaturtert€ntu,
sehingga mampu meningkatkan perJb rmance d(.' klususrnrya unhrk
mengatasi masalah over cald @a pengaturan level htgh dan pandinginaa
kunang merah pada ruangff mobil.
2. Mmgaplikasikm model kontrol prediktif terkoordinasi rmfiIk perrgendalia;r
temperahrr d*em p€ndingn pada air condition kendaraan-
3. Mendapmtmn furmulasi dmr Algoritna kontrol optimal prediktif unark
pengwdalian temperatur denpn Actuator On i Affmulti lepe!.
4. Mengimplemmtasikan dan merencanakan suatr kontml prediktif dan
algoritma optimal pada single micro controller.
BAB IITINJATIAN PTISTATL,\
2.1. Sistem Fendiqin Air Condition (AC) Mobil
Sdah banyak jurnal dan purelitian tentang pengendalian temperatrr l(:mobil yang dilakulian antara lain melalui penelitian pada tahun l9B3 oleh : Hans.Normnn tentflng mulem air corxlition Pacla tahun 1986 tentang penyegaran udara
oleh :Ari' Munandar, Wiranto meneliti tentiurg Fnyegarim udara .Tahur 1997
tentang air corulition applic-<ttion tuul design di London oleh : Amol . HVAC rll,.rrcm
orxl komgxtnent handlr<)r.rt di Newyolk cily pada tahun l99g oleh : I{c.Graw hil .
Refrigemlor oul sir condition oleh : Arora,C.P di Nervdelhi India pada tahgn 2000.
Hand hottk of AC and refrigemtion padatahun 2001 oleh : Mc. Grarc hil di BostonAmerika serikaf ru:tnk sistem AC kendaraan ini penelitian ini difollrskan pada
daerah tropir khususnya hrdonesia karena f,afa - rata kendaraan clidaerah fersebut
sangat donrinau dalarn peuggruaan dan suatu keburuhau mutlak ba,ik untuk rnobiipn-badi dinas , maupun angl-'utan urnum seperti taxi . bis kcta. dimana pada
kendaran yang disebutkan diatas rata - rata menggunakan sistem ,4C konvensionalbaik dan'jenis sedan atau kendaraan box sarnpai saat ini. Sedanglan j4nrlah
kendaraan yang akan diteliti dalam penelitian ini jlmlah da;i tah6 k*ahrin semakin
besar jumlahya adaptm kapasitas dari jalan tidak rnemadai / sebmding ,1mgan
jumkh kerdaraan yang meruFkibatkan kemacean diiaran raya tsrutama pada kota
- kota besar sqptrti Jakarta , Mdtrl , Surabaya dan banyalr kota lam di IndonesiaN{aka pengafiunan ternperatur ,4cr ke*draan perlu penanganan 1rotg mrksimal.Sistem pendingtn lC mobil t€rsu$m atas beberapa komponen pendingin melipurikopling kompressor, dan sistern kelistrikan dapat digambarkan sebagai adalah
berikut:
2J" Effisiensi TemperaturAC MobilDalarn,{c mobil untuk merubah enerel panas rnenjadi energ dingin atau
sebaliknya daPat dirubah menjadi temperatur yang terkendali, selebihnya energr
ptras yatg hilang melalui bebe'rapa proses misalnya melalui proses pendinginmr darsebagairrya, Apabila energi panas yang diberikan yaitu pada saat AC kendanan
mulai bekeria pftnas yang ada pada nrangan bcrkurang dan hilang kareana adalya
proses pendinginm yang berulang - ulang. rnaka perbandirrgan ini selanjutnva akalmenrmjukkan daya guna dari energi panfls tersebut yang clisebut effisiensi panas-
Misalnya mrugi panas saat l(l belrrm bekeda adalah el ilan eneryi yang panas
aqdalah Q2, maka energr panas yang berubah nrenjadi energr dingin adalah e I - e2.Sealanjutnya effrsicnsi pflnas ditunjukkan den6nn nuilrs :
rot-1o7ry" }fr xt(Ms6 (z.t)
Pada nrangnn tl*U.,*un effisiensi panas biasanya berkisar antara 30% sarnpni
dangpn 394/o. Semakin tresar effisierui panas dari ruang kendaraan semakirr besar
pula kern,mpuan daya dorong dari,{(.1 tersebut.
23. KondHikrif.Berdasarkan difinisi kontrol prediktif adalah $urtu sistem kontrol umpan
balik .rrofe optimal yang aksi kontrohya dirumuskau berdasarkan pada nilai prediksi
dmi nilai vanabel s'/crls untuk waLtu yang akan datang. Dalam sistern pengatunan
dftenal beberftpa konsep tsfthng kontrol predilcif diantaranla adatah Receding
H o'i zon (]ontrol {RHC ).
2.4. *fodel Prudirlive ContruI MPqM(xlel Preclicttve Contrcl (Ml'>ti) luga dikenat sebagai (iffiemli&tl Pretlictive
Contrcl ((-;P{) atau Rectz/ing Harizon Control (RH(:), adalah suatu konsep kontrol
prediktif yang tsr$tsm atas dua baglan yaitu bagian estimasi varjakl keadaan dan
bagan forrnulasi sinyal kontrol. Secara umum algoritma Mode! Pr:diaive (]ontrol
MPC) dapatdigarnffian dalam bentuk diagram atir sebagai rreriknt:
@ time .. t1
T'ake pro ce xs m ea-r.rrcm en I s
Prcses l|{odel : thyehive
{lon.s/rairts
Gambar 2.1 Diagram Alir Model Predictive Oontrol MPC)
2.4.1 Estimasi Kcadren {Starcl2l
Tujnan awat dcri stfite estimdror ialah mengestimasi nilai .Tfofs.x dari keluaran
ymg diukur. ,Slrre hanya bisa di-estimasi bila ia dapat diamati. Secara umum
p€rsflnam.srste sutru sistem s€sara umum dapa dituliskan sebagai:
t(t)=/('(rIll0}} t"2.2)
dr)= g('(t)"(r))
Dengan x:L.*i.n: g,*V,qa,f veknsr variabel keadaan. r,:[r*x-f adalah
Solve ahove aptimizalion prob\ernBest currcnt and.{utuw cantrol dc$nos
[mpleme"nt best cunent control action
Timc= ttal
vektor masnkan dan t: F.o, i.rs e4f adalfu ,-eklor keluaran. Banlak pengukuran
keluaran yang disertai juga dengpn derau. Oleh karena itu diperlulian sebuah y'/rer
urtuk mangfrilangkan dernu ini dan secara teliti rnang-estimasi nitai-nilni,qtrr/e. Teori
estirnasi linier telah dikenalkan oleh ,(olnan[2] serta Kalman dan Bucy tl"rlam ta]nrn
1960. mereka mangernbangkan ob.server linier optinul dalam persamaffn yang
mang-atimasi ;(r+rlr), skrle pada saat r+1 dengan menpgunakan pengukr-uan
keluarur sanpai pada t.
't*4r)= *(rlr-r)+ A k)* r[r,(r)-c:i(4r -r) (2.3)
L ialah penguatanli/ter Kalman diskrit yang meminirnisasi kesaiahan .rtare
ymtg di-estirnasi- ta dihitrmg dari penyelesaian per$ailraan Riccttti sftrrdy state Jilterdiskritdangan O* dan (,rnatrikskovarimuuruk "{) aan u(r),
t: rln- nc.{(:nc' + 4}'cnlar +G*ert (2.4\
L: AnC?((TI{:r +R,f'Rrnnusan Riccati dalam Persamaan (2.4) di atas manjaurin bahrva Elter akau stabil
bila R" > o,(x,r,') bisa didereksi dan ( n,o-glil Ui* disrabilisasi.\ "-"1Umpan balik keluaran diterapkan jil,a pengukuran keluaran digrmakan rurtgk
manperbaharui stale estirnasi. Perbedaan antara .y{r) , keluaran ferukur, dan
;{t*rk)=r-"{+t[r), ketuamu estinrasi, bila disebabkau oteh derau pengukuran afau
di'sturiane:e tak dinredelkan O&.semer optimal bisa menghilanp$rat derau semorketilm rneng+timasi.rfafe, tetapi ia tidak bisa rnenghilangkan pengaruh disturhance
yangtak dimodelkan-
2.4.2. Fomulasi aVodel hdiktive Control (MpqMHIaI PruJictive Clontml (MPt:| adalah paradigma kendali yang didasarkan
pada penyelsaian masalah-masnlah kendali optimal secara numerik on line. MulelPredictive (iontrul ialah straregi kendali yang meng{ptimalisasi indeks kinerja
t€rtentu tlalam s€buah himpunan masukan mendatang untuk meminimisasi deviasi
kelnarm ymg ditaaplan. MP{l pa{adasanrya beherja dalam tiga horizon be,rurutan:
horizon optimalisasi, horizon kendali dan horizryn prediksi. Sebuah optimalisasi or/me menempati pla horimn kendali dan linrasan keluaran yang akan datangdihitung pada horimn prsdikasi. kemudian kontrolcr melaksanakan masgkan kendali
yang p€rtama" dan menghitung kembali deretan masukan kendali berrlutnya pada
langkah wakhr selanjutnya- Karena intensitas perhitunpn akibat optinralisas i tm line,rnaka Mr{ secarfl tradisional dirnanftatkan rurtuk proies denpn lebar ialur(handwidlh) yang rcndah. Misalnya suatu sistem yang menrpunyai nlxlel non lirricrsebagai berikut:
*(')=f[.(i],(,)
{')= sGt},,ft)Dengnn x€R' : vektor wriabel keadaan. rr€R' : pekror masukan dan yeRP :
veklor keluanrt
Banyak pldnt wg beroperasi sesuai dargan nilai sasaran atau .re,t snint.y, unluk
keluaran t€rtendali dan jqa dengan sasamn masukan u, . nilai-nilai sasaran ini
adalah kondisi kerja yang diinginkan. Nilai yang diinginkan ini bisa bervariasi
dengan wakhr- Oleh karena iny tmcking adalah baglan penting dari teori kendali.
Tracking sasamn bisa dirrmruskan sebagai masalah optimisasi yang menggunakan
tujnan kinerja kuadratik rmtuk merninimisasi devisasi keluaran steady "r.tate dangan
nilai sasararnrya tndeks kinerja dari Persarnaar (2.1) juga bisa diknnbmgkan unhrk
spesifikasi tmcking:
./(x"r"rr) = j<rf r,e h !r*1bQY grftl*uft)'q, (,)h, (:2.6)
Dimana: .(t)= t(r)-y(r) iam perbedaan antara sinyal referensi dengan keluaran
sistenr. p{t}n(t}s(d adalah matriks definit pcsitif rmftik V,. dalam penelitian ini"
kendala-kendala untuk variahel .rlate dan sinyal masukan tidak diperhitrurgkan.
Dalam pesdek$m rcceding horinn, indeks kinerja (2.6) harus diaptinralkan secara
an ltne untnk menyelesaikan fungsi masukan kendali. selanjutnua frmgsi masukal
safit sektrmg akm diktcsmrakmr sebagai masukan kendali yang seberrfirnl.a,
o{x J, f) = fr E rqt 2^rstst +e rnirr.,r{-r, r" u )
Fnngsi hamiltonian:
(2.s)
(?.7)
n : ik YB'(r)* "!f n"(r)]+ x ft Q\,*))
Sinyal kendati optimal diperoleh dari { = gdu
(2.8)
+ = Rr(r)+ n'ft)Au \' -\'
Dengan u- ark'u), dengan dmrftian masukan kendali optirnar iarah,
Au
"(t)= -R'r';(r)Persamaan co.r'tafc bisa ditentul$n dari,
:r\ aHAUI_ __\/ ax
AQ) =crglr(r)- c'gc" 0) - A-' A{ )ata,u
iQ) : ctgrrQ ) - c'er- (r ) -,n';(r )
(2.e)
(2.10)
(2.1l)
(2.12)
(2.I3)
denstrr I =il(t;,)d
Pada penelitian yang akan dikembangkan kendali temperatur dengan model
kontrol prediktifyangdiaplikasikan pada sistem pendinginan,4C rnobil pada ruangan
mobil agar sirknlasi udara pada ruangpn agar mendapatkan temperahu yang merata-
Untuk kepeduan implementasi pada ruangan mobil tersebut dipasang dua buah
tensor mtuk pengrmbilan data ternperahff, pflrgaturan kecepatan blower sebagai
Io*, middle, dan high s€car& bergantian agar perolehan waktu pardinginallebih cqa sehinga effisiensi me*in sebagai penggerak roda dan sebagai penggerak
lClebih baft.
25. $isten Pendipginan Pada Ruangan Mobil.
Konponen- kornponen sistempandmginat pada ruangan rnobil terdiri dari :
dua bualr sensor terrperatur, fimgsi multi level ( mi.n / , da1 mi*o kontroller.
Rancangan p€masan$n komponen - komponen untuk pendektesian temperaturpada mobil adalah dua buah senslr yang dipasangkan pada bagian depan tlan
br"lakang turhr& mendapatlcan telnp€fratur mhu yang merata. s*agar ilustrasiihxtrasi bsllad ini gambar skema sistem pendinginan temperatrr pada nrangan
mobil
I
I
2.6. Model Dinemik Sistem Pendingin
Su,atu sisteil pendingin tersuswr atas bebenapa koniponen antflrg lain : motor
penggerak' ( k ), kondersoq pengabut, evaporuror. pada ,4c rnobil
motor pertg€Frak digantikan dengan mesin rnobil yang dikopling dengal kompresor^
Sisem pendingin ini dapat digambarkan sebagai benkut :
Gambar2.2 Diagg-am Fisik Sitem pendinginlC Mobil
untuk madap*kan model dinailik sistem secara kesehruhan akan
ditunmkardengprmodel dinamikpada tiap - tiap kornponan kornpresar. kolCensor.
pengabuq e,rqwfrordan mang mobil
2.6,1. Kompnesor"
Kompresor rnen4akan suatu kornponan yang berfimgsi mnnindahkalfluida (gas freon) pada sisi inpttke sisi uttpttt dengan debit alirmr tergantung pada
tekanan lluida dan kecepatan pufaran kompresor. Karena pada AC mobjl penggerak
kompresor adalah mesin mobil, maka dapat diasumsikan bahwa poro kompresor
berputm sesrui dengur kecepatan RPM mobil dan Torsi lawan pada kompresor tidak
menyebabkan penrrunflr kecepatrm mobil ( diatur oleh sistem mobit ).
Evqtorfror
Ruangan kendaraan
Pipa input
l0
Kornpresor
Gambar 2.3- Kompresor
Jfta kecepatan putarun konpresor diasumsikan berbanding lurus dengan
volurne ( AV ) gas yrilng dialirlian p€rsahnn wak-tu, rnaka dapat diftdiskan Sebagai
kikut:
Y! -- Kpa atau g. in : Kpa
N r r --r--
dimana {p : krrnsmrsakompresor
q.ln : debit aliran fluidayang dipindatrkan dari p2 ke pI.
{2.14}
2,6J.Persamnqn Teilperahr dqn Teksnan pad* ?iya OapatAliran fluida.dan energ pada pipa oulput dapt digambarkan sebagai berikut :
. Lltind-rn--,N
Q kondensorLVoatq.oul:
A/
Gambm 2.4 Diagnm Aliran Fluida Prpa?utpur
1. PersamaanTeknran
Untuk satuan waktc At, volume udara yang mas* L!'itr. vohune udara
yang keluar Aldout,ualca Frsamaan tekanau dan tan4lerahr pada ptpa ()utpat da4dijabarkan sebagai bsikut :
ll
I,lApin _ Ir2in-l/p _--...) p2irr: Alin . &.p'&n di, L'p fln
dimann Vp :vohnne pipr ot4rur clan d : temperatur.
2. Pengurangon Telcanan Pada Proses Pengkabutan
(2. r s)
(2.r6)
(2.17)
(2.r8)
(2.1e)
J.
PLt>ut.Vp _ Pl.Alront _._-* p2out: 41/out. .fu.r,e2 gl Yp Qin
Penrbahan Telanan Pada Pipa Outpttt
A/' : P2in * P2otl :P 4 ( or,, - Abntr )$in Vp'
0o Pl=_:_.:(qin_qout)frn Vp" 'N'2 dPT_a_Ar elt
2.63. Perramnan Tcmperafur-
Menggrmakan hukurn kesetimbangan energi panas, maka persamaax pailas
dapat didiftrisikm sebagibenhrt :
Energ yang masuk ke komprmor (Qin) - Eneryi panas yang kelaar ke pengabut
(Qrrrr) - eneqgi panas yang heluar metalui kondensor (ek) : perub*han energt panas
pada pipa ourput (Qp) datam selang waktu At, dapar ditentukan :
1. Energi 1'ang masuk melalui konryresor adalah :
ein: ry Ks (e-$n)N
Arr: rnassa ffuida dan K": kolstanta konveksi panas.
Lmin LVinl)tmana * :O
? ; p:rapetmasa(densitas)darifluida-
Nnin Atn
& -- q-m ----.-* -61 : P.+.nt
F.apat masa $udr gas tergautung pada tekanan qas tersebut. yaitu p : kp; dimana
kp adalah rapd. mas:r relative pada tekanan I atm. Dengpn demiliian persamaan
ini dapatditutis sebagai berkut :
Q.in *- Kp-PI.q.in Kv (9in-9tp) Lr
12
(2.20)
7. Energi yang keluar melalui pengnbut, sama denpn seperti pacla energi yang
rnasuh energi ynng keluar dapt dituliskan sebagai tlerikut :
Q.out -- Kp.P2.q.trrrf Ku ($p-&in) Ar (?.21)
Energi yang keluar melalui kondensor adalah energi panas yang dibuang
melalui kisi-kisi kondensor dengail luas Ak, dimana panas yang keluar berupa
panas konduksi dari kisi pendingln yang diserap oleh hembu-san udara hlowcr
yang rnelalui kisi pendingin dalam selarrg waktrLr A/ rnasa udara lalg rnengalir
melalui kondensor adalah :
+: Ak- p.utt. q.ud, dan q.ud -* Kh. aBN (2.22)
dimana g-ud: debit aliran udarq Kb :konstanta bkwer, alB: kecepatan bkwer
atau &/r : Akp.ul.KB. aB N e.Z3)Ercrgi panas yang diserffp udara dalarn selang naktu Ar adalah:
Qkond : Arn .C.ud (9tp - fii.ud )dfunmra, C"ud: kapasitas jaris panas udara.
Subtitusi Persamaan (2 -23) ke Persama an (2.24),didapat:
Qkond : Ak. p.ud . Kh . aB . (t.ud (fiip - &.utt ) Lt
(2.24)
t2.2s)Penrbahan energi panas pada pipa oarwr adalah e = rvlgp.cg.a6p, dirnana cgadalah kapasitas panas jenis gas dan Mgp adalah masa gas dalanr pipa yaitu:
Mgp : pVp rlmgatrp : KF.P2, ata*Mgp :Kp. p2.l/p, sehitgga:
Qp: f,p.PZ Vp. Cg Adp tZ.Z6)Dengan menggunakan Pcrsamaan (2.20). {2.21), (Z.Zst dan (2.26) dapnt
dituliskm Persanraan temperatur pada pipa ou lplr t, adalah:
Qin * Q,ntt - Qkond : Bp atau dapat pula dituliskan sebagai berikut.
Kp. K*{ flin - gip ) P l.q. in. N - Kp. K* ( *ip - fitin ) p 2.q.ottt. N
- Akprl -Kb.olt.tiul(0ip - Qi.ud ) N : Kp.P2.Irp.C:g A0 p tZ.Z7\
sehingga didapat,
(Kp.Kr. P l.q. in + Kp. Kt,.P2.q.att) 0{ n
dfu - t {-*o*r.or.qmrr+Ak.pud.Kh.curl.wB}dt Kp.t'p-CEl2 L
' - -- -- --r'-' tu-l'utl.?nl I
& zs1
- Ak.pud.Kh.aB-(
l3
2.6.4 Froses Pcnghsbutnn
Pruses peflghbutan adalah proses penunnlan temperatur tlan tekanmr pada
pengkabutan i pendinginarr dapat digambarkan adalah setragai trcrikut :
P2
--------{>
Gambar 2.5 Proses Pengfrabutan
Proses p€ngkabutan/pendinginan ini dapat dijelaskan atas proses penunrnan
tekanan dan penurumn temperatur.
2.6.4,1. Aliran il{ffa Fluida.
Menuntr. hukum Snellius debit aliran melalui celah berbeda tekanan (P2 - Pl ) dengan
resistansi celah (Rc) adalah :
l_q.in -* _ 4I'2 - I'l .Rc : Resistansi celah'Rct1.ottt: debit aliran yang keluar.
2.6.42. Penunrnan Tckanan Prida ?ip Input
sep€rti pada kenaikan temp€ratur pada pipa oriwr, penurunan tekanan inidryat ditulis sebagai berfrrut :
dPl - otn P2 ( a.orrt u. iir )dt 0pWin" ' .t (2.2e)
2.65. Fersarul&n Temperatnr Pall* Evaporafirr elan Ruang Mobit
Sistern pertdinglnan dalam nmng mobil dapat digarnbarkan dalam bentnk
diagram fisik ben'*xrt:
14
Garnbar 2-6- Diagpam Sistam Pandingin Pada Ruang lMobil.
2.65.1Hukum l(metrran Energi Panas Pada Ruang Mobil drn Evnporator
Kesefaram ener$ dalsn ruilg mobil dapat dituliskan sebagai berrkut:
"Energi yang masuk melalni dinding motril kmena konduksi (Qril) + ener;i yang
masuk nielalui dinding mobil karena radiasi matahari (Qrl) - energi yang diserap
oleh eroTxtratrrr (Qev) : perubahan energl panas dalam ruang mabil (Qm)*.
2,65'2 Encrgi Y*ngMa-quhMelalni Dinding Mobil
Fned yang masuk melalui dind'ng mobil denggn luas Am $ecara konduksi
dapat ditulishan sehgai berikut :
e.ud: 4 *o {&ur-&.m}N-td
dimana,
Am : luasdindingmobil.
ld : tebal dindingmobil dan
Kd : konstanta korduksi panas dinding.
(5.30)
2.65.2 Energr Yang Masuk Karena fiadiasi
ftreryi lamg masuk kmana radiasi yang mengeffli dindfug seluas A+rn dapat
dituliskan sebagai bsilcut :
Qrl : Atm Kr. ir At (5.31)
15
Dinrana.
Am: luas dinding yang terkena radiasi.
Kr : kons(anta radiasi dinding.
lr : intensitas catraya matahari.
2"654. Energ l'tng Diserap Oleh fur;mralarJiLa dia-surnsil'an balrwa tidak terjadi keraikan temperatur pada
(pipa peirdingin) maka untuk luasan kisi pendingin sebesar Aev dan
hlower (roB), energi yang diserap oleh eua;xrralor adalah :
Qev : Aev. p.ud.K*B. co*B.C.ud (&m - ffln ) At
Dimana,
p-ud: rapmmasaudara-
K*B: konstanta hlawer dalammobil.
ro*B : kecepatan hktwerdalam mobil.
C.ud : kapasitas panas jnris udara.
pipa rilpnl
kecepatm
(2.32)
2.655 Peruhhan Energi Panas tlelam Ruang Mobit
Perubahan Energt paftrs dalam ruang mobil dapat dimuruskan sebagai
berikrt:
A* : m.ad.{.ud-L?m (2.33)
Dimana,
rnud : masa udaa dalam mobil yaitu rn.ud - p.ud vrn. Dangan demihim
Qm dqatpula dinriliskan sebagai
Qm : p.udVm.{.ud-A0m {2"1+)Dengan menggunahan Persamaan {2.30), {2.31). {2.32) dan (2.34} dapat ditnlispersailraan tanrperaturpada erwporqror dan ruang rnobil adalah :
Q.ttd+QrI-Q.ev:Qm,fu:u
p.wt C.utl.Yn- A,0 m : ff xaf Aut - $.tn )
'rA+mKr-ir A,t -Aev.p.ud_K*B.ut* R.C.ud(&*t - &.in ) Naau dapat ditulisl.-an sebagai bentut :
l6
c&n - I {e"n.p.oc-t<*B.to+B.C.u a- 4!|Kd)ftr
dt ptd"Ctd.Vm t ld
-Aev.p.ud.K+B.ro*B.C.u6gu*9 g-6dr,/1+ A*mKr-ir (2--35)
)
2.6.6. Modd hlatematik Sistem Pendingin dCl|lobil
Dengan meryr11snn kembali Persanaan (2.17), (2.28), (2.29) dan (2.35) dapat
ditlliskan model matematik sistem pendingin crs mobil dalzun benhrk empat buah
Persamaan D deferensial Sirnulten, yaifti sebagai berikut:
dP2 : q, . Pl ( s.in _ q.out )dt frn Vp
-Aev. p. ud- K* B. at+ B.t! - tuI Tin * 4y ful g.ud I +,4 *rnrtr irI
(2.36)
t7
BAB IIIl\l ETODOLOGI PENB LIT lr\N
Dalam melaksansk&n penelitisn ini dilakukan betrerapa tahapan penelitian
nrulai dari pengumpulan data, dan .nrrvsu lapang;an untuli menrpelajari karakteristik
air urxlition mobil, melakukan perancBngan perarrgkat keras, nrelakukan experfunent
untuk mendapatkan model matematik yang kongkrit. memformalasikan
pemrasalahan dalam bentrk p€rerrcannan kontroler rnent{u Algoritrna kontrol
sampai dengan merancang softu'rne mtuk simulasi dan implementasi"
3.1. ^9rrvqy Pendahuluan Pengaturan -fi(rnpensrianul AC Mo[ril
Dari hflsil percobaat urhikpengaftFan temperahr pada ,4{l fu{obil diperoleh
dda karakteristik rmhrk |ow, middle, dan high memrnjukkan tingkat pendinginan
yang paling maksimum. Dirnana waktu unhrk IoN lebilr larna djban&ng Middle,
sedangkail rmtrnk fi;S/, lebih cepat dari pada Middle. Data karakteristih dapat dilihat
pada pambar ditraurah ini.
Temperat*r{"C}
50
&gl
n10
o
t0 m 30 40 50 60 tnenitGambm 3-t Data Karakterisrft Temperat$r Sistem Konvensional
s High
*@- l*iddle*"1* low
l8
iil Tr iriLii.lL
KoplittgKotnpresor
Air(lamJition
II
t
+
i
{
Pipa gas prson
:
Pengatur la w, h{ i ddl e dan h i gh
Gambar32SistemPengpturanlC]MobilDengnnTher7lllostiltt.
3.1. Kontrol s Thsnnstnte
Thetmo$mesebagaipengdur2ndan?ffpada.4C]mobildipasangpada
ev^atxtrat(rr 1'ang dftelilingi pipa gas preon dan pada bagian belakang terpasang
kipas yang sering disebut dengail hlo*'er. Dirnaila saat.4C: bekerja terjadi peuekanan
oleh gas pre{fi pada lempeng peritratas lhennoslsle sefti1gga lempeng tersebrf
menekan parla lernpeirg tainnya akhirnya berftmgsi sebagai skakelsr biasa on dan
w. KarfjJta thermos:faLr: dipasang pada evaponrf:or yallg dikeliggi oleh pipa gas
pf€on sehinggn fung$i on dan rtff thermostate dapat bekerja secara koatmlu
Garnbr 3.3- Kontroler Konvsn-sional dengnn PT{l dan varishel Resistor
{!I1
I
1
Ir-!*ltl
Ke Sunrber
KaplirgKompresor
AirConditirsn
19
3.ll Kontrolcr fflC dan Fan?D/e rtesirtor
Sistem dan prinsip kerjanya , antara lhermostute: dengan P?(] t&nr l,ariablt:Rt:srilor sama karena l''lt.l tersebut juga dkelilirrgi oleh oipa gas preon sehilgganilai dari /'7(l tersebut bisa benrbah nilai dari P7(l itu sendiri , bila pfC nilairesistornya berllrrang maha anrs dapat mengplir pada kumparan magnet koplingyang selanjutnya lC lnobil bekerja dernikian sebaliknya clan ini terjadi benualgulang atau kontirDr&
3.2. ll{erancarg Pernnglcat Kerns
Ada beberapa perangkat keras yang harus disiapkan untuk mendukungpelaksanaan penelitian ini , yainr bagian rnekanik dan elektrik. Bagial rnekanik
terdiri dari engine stand dan konponen sistem pendingin, sedangkan bagian
elektnk meliputi; sensor temp€ratur . .Span antl zero, AD(, micro *ontrol/rrr, dmr
layar matnk Blok diagram hasil pererncangan perangkat keras untuk sistern
elektronft ymg akan dibual *peni pada Gambar 3.4
Gambar 3.4. BIok Diagra:n perangkat Keras
sensor ternperahu yang digunakan untlk mengetahui ten:pratrr pada
ruangan nrcbil adalah transistoF llpe Ltt4 35, dimana range oatput besaran tegang:ur
I'ang diperal* sangat kecil dalanr sstuan nillj Vclt unh* mendeteks.i kelernbaban
udara panas me*ruju dirgfu atau !'1atg sebalil,arya . Unhrk tranyesaaikan dgxrgalronge AD{: 0 - 5 !'olt rnaka perlu digrnakan ratgkaiarr span and zerv. {}utput AN.'berupa data 8 bit mtuk prosss wmptrng dari ,ryxrn emd zcro yang dirnnpankan pada
miero kontmller. Dalamr micnt kontroller terdapat program konkcl prediktif yang
digunakan mtuk mengontrol ternperatur dalam ruangan mobil" yaitu dorgan
mffigatrr kece,patan (speed ) multi level secara automatic. Setting point ( Sp) ,
AirCondition
KipasPandingin
20
otttput temperatur, error, D-ernlr sistem akan dirnorritor oleh progfinn pada mikro
kontroler. Sesaat setelah SP dirna-sukan (melalui papan tornbol) kedalarn sistenr*
maka sistem t€rsebut akan menghitrmg error dan D+:rror. Kedua r.cnoile ini akan
menjadi iryrut dalam kontnrl predfttif.
33. Permodelnn Slstem.
Model maternatik sistem pndingin telah didapatkan sepefii yang dinrrunkan
pada BAB [[, yaitu :
dPz_fu Pl/d'
: a"' vP
( q'tn - q'out 'l
dq' : I | -6p.xr.rz.eottt :' Ak.Putt.Kh.Cutt.t*B) 0p -dr Kp.l{p.r:g-P2l'
ftip.Kv-PI.rq.i2 + fi4r-Kv- I'2.q.out) Ttn + Akpucl.Kh"wB.C'wl. elo IdPr fin Pz J
dr 0p VPin' '
dOnr
{e*.n.r'a.x
* B. af B.(,t.t,a - ff r<4 a,dt ptd.Cul.Vm
-Aev-p-ttd-K+B-ri}8.(-indfi, - A,',' KdL.udl* A*mKr.ir (3.1)rdl
IDari model matematk tersebut tampak bahwa hubungan antara variahle
sistem adalah non linier dengan nilai parameter belum diketahui. Karena kontrol
yang akan didisain berbariskan model natematik dalam benhrk sistem linier, maka
pada panelitimr irri akmr dilakukm b*barya tahapan pennodelan yaitu .
1- Mendapatkan nilai pararneter pla* rnelalui e.xperiment.
2. Melakukan prrrs€s linierisasi model matematik plant pada sekitar titik kerja
hingga diilapat model lni er pndekdan sistem.
3. Jika cara {l) dan ( 2) Sapl dila}nlian karena terbatasnya peralatan ukur unfl*
esperimenl, model pendekatan linier akan dilalnrkan nielalai identifikasi
pffrarneter-
21
f.4- Merancuq Kontrrl Prcdiktit
Kontrol prrv.tiltif yang akan digrmakan dirancang rnenggurakan algoritma
mulel pr,::dit:tivt c.unrnr/ yang ditur k te{adi perrdirrginan },ang t o*rtebihan .sehingga
menyebalian tersumbatnya kisi - kisi pendingin. Sehingga proses on - olf aktuator
jup dibatasi durlxan kondisi temperatur pendingin yaitu :
I . Aktutor dapat rn - ,rf jfta temperatur kisi g in" > 00t-.
2. ALtuator akarr selalu a-fljika &n < 00C.
Kontroler mtrilel prediltif konrol yang akan tlirancang dengan konstrain
tersebut, adalah konnul -vang diinginkan. Dengan demikian blt*i diagSam sistem
pengendalian temperatur dapat digambarkan sebagai berikut :
( a )(httswt
l0-'c-29''C
Sr {t+a}
(T
Gambar 3.5. BtokDiagrarn Pengendalian Temperahr Dengan Mpc
35. Perancangan Algoritma untuk Simulasi
Sebehrm melahrkan implementasi sistem pada penelitian i*i akan dilakpkan
terlebih dahulu simulasi sistem menggrurak an safiware simu[ink. Tahapan iuttrhsimulasi ini dapat diuraikan sebapi berihrt :
1. Menyatakan plant d,alam bentuk model rnatematik yang kong!-rit" selanjutnya
mengggnhadcm dengan diagpam simu link.
Mensnbahkam algoritma kontroler dalam bentuk diagpam simulink
Mensimulasftan sistem dengan safx'are si nrulin k.
Algrrritma kontrol prediktif disusun melalui formulasi Mrxlel Prediktive
hasil identifikasi parameterC.ontrol MPC dengn pfirameter p/arr didapat dari
menggxm-akan strulrtrlr,4B&1,4 sfile 2"
7.
3.
22
. Dengan pendekatan .4IL{'1,4 orde 2. rrrrxlel pertdekatan plrnrt Om (k) dapat
dituliskan sebattri berrliut :
fu(k) .,-ar &n(k-l) ,tt.&n(k 2) t b,,Il(k d) t hr.(t(k <I-l)
Dcngan mutggunalian metrxle identifika^si lixtemlt:d 1.irrr.s/ &Tttrrt:
ditemukan 8r, fle tro, try sehingp dapat dibuat model prediksi.
en (k, d) .- u t.*n (k r d. I ) <t s. &n (k I d- 2.), b," {/ (k,) + h 1. LI (k. l,)
atau dapatjuga dituliskan sebagai berikut :
(3.1)
17i1J). dapat
(3.3)
(3.4)
(3.5)
&n(t+ a )-- <tt.&n(t)- a2.&n(r - ts) + h*(/(t) + bt. U(t-t.s)
3.6, Prediktif Kontrol
Hasil penjabaran dari model prediktif kontrol tersebut mendapatkan hasil
matematika adalah sebagai benlkut :
dy'.r) ,, Idt
tt- Qr(t) . t-: - QC-x(t) - A - A{t).'
Gambar 3.6. Btck Diagram Pengendalian Tanperatur Dangan K*ntrol Prediktif
3.7. Pertncangan Sistem nntuk Implementasi
Pada percncanaan sistem untuk implemmtasi ini bertujuan untuk mengatur
besaran ternprdur yang t€rtrendali Aau sezuai dengan keinginan pengguila, besaran
temperatur tersebut dapat dilihat pada data karakeristik t€mperanlr yang
ditunjul,lkan pada Gambar 1.7. Adapun perenca&ran irnplementasi dan sim*lasi
adalah sebagaibenkut
Om(t+ a)
23
.-.-40 -.--{{}.-_18 t6- r40 -r*40 --*-40 -+-40 -r-40t6 16 16
-3lo*sogms10b0cl
L
tl L2 t3 14 r5 t6 L7 t8 t8 t9 1.10 LllWattu(menit)
Gambar 3.7 Karakteristik yatg difurgiukau
Untuk mengimplementasikan sistem tersetrut akan digxrnakan mikro kontroler
yang algpritma kontrolnya sesuai dengan hasil perancangan setrelumnya. sehingga
sistmr yang akmr diirrplernentasikan dapat digambarkan sebagai beri*ilt
Micra (ltnlroller(Single Chfp)
Ruangh4obil
Gambar 3-B Peremtraan Sistem rmtuk lmplemantasi-
24
BAB IV
HASIL PENGTIJIAN
Pada peaelilian ini bertujuan untuk mengetahui performa dari kinerja
sy$em cfiitrol png diaplftasikun pada pengaturan suhu. pada porgujian ini
t€rdnpd bebemnpo pf,rame*er lang harus ditentukan, seperti halnl'a, suhu udara
luar, dan suhu ymg dial$:batkan ole,h rnesin- psda p€n$riian ini sdhu udam luar
ditentulwr 30t dan suhu mesfui adalah 40t, seperti yang dituqinl*an pada
Gunbar4.I.
1..1!,;1 .r,1 ,,1,,,
illg:,.i' i,'r't:Jrti:ri:9i
llilir;r iir.i"r,,r i rrri i30*
'.rrf"1 ir.'rr,.,.. *rliir lA--
1 it:: r.r i i, i
l,rlrr*,lr?
Rtm
iar-*"lnli -[Let* i
tq8fk T$rrf,Er d1-tr !.{r{d
o I 2 5 4 5 6 7 fi S10111213.t4151611181S:flfi?l?32i125&
Gamhar 4.1 Bentuk tampilan prografll
Ganbtr 4.1 mmu4inl*m b€ntuk tampilan program yang menunjukkan grafik
respot$e peruUatru urhu (celcrrn) terhadap wakhr- Berd*sarkat pelrentumr
panm€{tr awal rcrsebul" seffior mgtdeteksi keadaan awal suhu ruangan mobii
s€besar 2793Mt, kemudian langkah selanjutrrya menentukan saing nrtnr
ruangan lnang diinginkan Dalam percobaan pada penelitian ini seting suhu
ruilgan diubalr-ubah untuk rnengetahui kitrerja dari systanr- Beberapa lrasil
pffigqiian dalampmelitian ini adalah s€bagai berikr*:
?5
,}.*1,* ll:rnFirittr Ll{.I:..d
slt154035
3sIE2sl'()20
t5t05o
sethg udru nrangau rucbil ditentukan sebesar 20"c, dengan suhu arval pada
mangen mobil seb€sar ?7,9304t, dari hasit perngujian response perubahan
subu tohadap waftu dinmjukkan pada Gambar 4.2.
.ib%_^,_---r__
1 2 3 1 5 6 t I S I 01 1l fi 3r lrl 51 6r ?"t$l C02l 2223"ffi-2r28a$m1 3233t3$$nffi9{o4142439
Gambar4-2 Respcnse perubahan suhu terlradap rvaltu pada suhu seting 20oc.
B€rdasadian hasil pengujian pada gambar 4.2, menunjuldcan bahwa suhu
bsubah terhfidry waktu dmi zuhu awal 2?,9304t kernudim mengalami
perubahan hinggB mencapai suhu seting yaitu 20t, dari proses perutrahan suhu
terscbut utsltu yang dibutuhkan hingga mencapai sutru seting adalah 33 detik
dangan tingLatkesalahan 0,0?626t atarr sebesar 2,6%"
Untuk prngr{isill kdua seting suhu ditentukan sebesar lSt, denga$
k$tdisi avnal sthnnrangan mobil $eeerti pada seting suhu pada permtrann pertama
''aitu sebesar 20t (suhu nxmgan pada kondisi seting percabaar psrtama).
Response pwubahan suhu terhadap waktu adalah seperti yang ditunjukkan pada
Gambtr 4-3,
I 2 3 it s 6 7I9.tD1t12 13.14 15k.tD.l7 18192DulT22B?425B.2728?s
Sambr 4-3 Responss $rhu fe*radap waktu pada r,nhu seting lOt
gI454035
q?oE?5at+.r dl
t5l05o
t-: i,liii lejr,i-'?f st.r r,..1t{:'d
26
Pada Gmrbar'l-3 rnenuqiulikrrt penrbnhan suhu clari ?0"C urenuiu sulir setilgyaitu l0t- Dari hasil pngujian *ahlu yang dibutuhkan rnencapai seting a6alah
10990 detik dergalr kesalahan ssb&Mr 0,02245"C atau tingkat kesa]ahzur sebesa:.
2-224-596 berdassrkan hasil bcberapa hasil pengujian lanra rvaktu I'ang dibutuSkan
untuk mencapai seting (targpt) ditentrrkan oleh selisih suhu an'al ruang3n nrobil
terhadnp nrhu seting. Semakin dekat selisih maka waktu I'ang clibgtuhkal
semahin cepat.
Data hasil pengr{ian unhrli beberapr pengrriian ditrn ju}han pnda table 4.1.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian
N{o. Suhu ruansfin Setine suhu Suhu aktual Enar (%)I 27.93Mt 25"C 25,0076336"L-- 0,?6336%2. 25*C 220C 22,02939 "C 2"838%t ??t 20'c 20.074958 7-4958%4. ?0"C 1g"c 18-041269 4-136q"/"5. rsc l5'c 1s.05513 5.5130rt6. l5'r l0"c 10"0318964 3"t8964%
Kesalahan rata-rsfa 3-98774or'"
27
BAB \/
KESIMPIJ I,,.\N DAN SARAN
5.1 Kesimprrlnn
Dflri lnsil Bnalisa dan uraian pada bagian sebelurnnya. maka rJapat ditarikkesimpulan dan saran untuk pengernbanggn setragpi berikut :
I - Dari hasil penguliuran temperatur didapat error sebesar 0 olo - 4 0,6.
2. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik target dipengamhi oleh besar
selisih suhu nrangan terhadap nrhu seting.
3- Pemakaian pou\,r nrppfi: ymg baik sangat diperlukan dalam sistem pirmrri
elettronika analog dmr digitat.
4- Kalibrasi temperaturhanrs menggunakan peralatan luar sebagai acgim standar
agar dryamrnentukan nilai yang sebenarnla.
5.2. $aran
I - Hasil dari erperiment percobaan dari alat ini masih perlu adanya
p€tryemprmman baik dari segi metode pengendalian mauFun dari segi
mekanik- misalnya digmakan aktuator yaug kontinyu.
2- Fert$ adanya kujasama dibidang telurologi yang trerkel*njltan, agar
meng$asiltnn sistern pengendalian,4{t mobil yang jauh lebih baik.
28
DAFTAR PI.JSIAKA
HyA(: Syskrm rnd [-'onrpxrnenl HorrrJ]<xrh N.,lc- Grarchill Nenryorfi (f1y
An'SantOSO,2A00-" Estimasi untuli Proses Non f inier dengpn Menggrrnakan
Metode MHSE.'' lng>mn Penelition lnhorabrium Teloik Stslent
Pengatunm JTE I-fS.
Aris Mmandar, Wiranto,l9g7 . I'enyegarrtn l.ldara, Pradrrya Pararnita Jakarfa
Arnol,l997 - Air Conclitim Application arul Desipgr London
Arora Cp, 2000. Refrigemttor aruj Air (ondition. New Delhi tndia
Htrris, Nonnar\ 1983- ModernAirCondition, Mc. Graw Hill' Totryo
Maciejowsky. Jrn, 2002. Predictive (iontml with constrainfs, Prentice Ffalt
So€tefto€h Romld, lWZ. Prcdictive Control : A. Llnitetl Aproach"PrmticeHall
Wang Shan- K, 2001- Handbrnk of Air Condition awl Re.frigerotion, Mc.GrartFlill Bostorr Atrerika serikat
top related