page1
Pemodelan dan Simulasi Sistem Kendali Kecepatan
BLDC Daur Tertutup menggunakan
PI Controller
Andi Fauzan Alim
1
Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin
Gowa, Sulawsi Selatan
A. Ejah Umreaini S.
2
Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin
Gowa, Sulawesi Selatan
Rhiza S. Sadjad
3
Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin
Gowa, Sulawesi Selatan
Abstrak—Motor BLDC banyak digunakan di berbagai
bidang seperti bidang otomasi industri, otomotif, komputer,
penerbangan, dan peralatan rumah tangga karena memiliki
efisiensi
yang
tinggi,
kepadatan
daya
yang
tinggi,
umur
operasi yang lama, dan biaya perawatan yang rendah. Motor
BLDC
bekerja
tanpa
menggunakan
sikat
sebagai
alat
komutasinya, tetapi menggunakan komutasi elektronik. Hal
ini
mengakibatkan
motor
BLDC
membutuhkan
sistem
pengendalian
yang
lebih
kompleks.
Pada
penelitian
ini
dilakukan
pemodelan
sistem
kendali
motor
BLDC
daur
tertutup menggunakan PI controller. Skema pengendalian
motor BLDC ini menggunakan metode six step commutation.
Simulasi
sistem
dilakukan
dalam
kondisi
beban
yang
berubah. Parameter K
p
dan K
i
didapatkan melalui pencarian
dengan meminimalkan fungsi objektif J. Didapatkan nilai K
p
= 1.75 dan K
i
= 4.125 dengan nilai RMSE = 49.91; RMSU =
244.6; dan J = 249.6401. Berdasarkan hasil simulasi, dengan
nilai K
i
dan K
p
tersebut membuktikan bahwa performa sistem
dengan pengendali daur tertutup lebih baik dibandingkan
dengan sistem tanpa pengendali.
Kata kunci—motor BLDC, daur tertutup, PI controller, six
step commutation, fungsi objektif.
I.
P
ENDAHULUAN
Seiring
bertambah
majunya
teknologi
di
bidang
otomotif khususnya pada kendaraan listrik, kebutuhan akan
penggunaan
motor
BLDC
semakin
meningkat.
Motor
BLDC
banyak
digunakan
di
berbagai
bidang,
seperti
otomasi industri, komputer, otomotif, penerbangan, dan
peralatan rumah tangga [1] [2], karena memiliki kepadatan
daya, keandalan, dan efisiensi yang tinggi, perawatan yang
rendah, tingkat kebisingan rendah dan umur operasi yang
lebih lama dibanding motor lainnya [3].
Tidak seperti motor DC pada umumnya, motor BLDC
memiliki sistem pengendalian yang lebih kompleks karena
motor BLDC bekerja tanpa menggunakan sikat sebagai alat
komutasi yang bekerja secara mekanis, tetapi dikendalikan
secara
elektronik menggunakan
controller
dan inverter
sebagai catu dayanya [4] [5]. Oleh karena itu, dibuatlah
model simulasi untuk memudahkan dalam mempelajari dan
menganalisis
karakteristik dari motor BLDC. Sehingga
dapat
dihasilkan
model
yang
akurat
dan
skema
pengendalian yang tepat [4].
Dalam jurnal penelitian ini akan dibahas mengenai
pemodelan
sistem
kendali
motor
BLDC
pada
aplikasi
Simulink/MATLAB
dan perancangan
PI controller
sebagai
pengendali kecepatan motor daur tertutup.
II.
R
ANCANGAN
S
ISTEM
Secara
umum,
motor
dengan
magnet
permanen
dibedakan jadi dua jenis yaitu motor BLAC dan motor
BLDC.
Perbedaan
atara
keduanya
yaitu
terletak
pada
karakteristik
back EMF
motor. Motor BLDC termasuk
dalam
jenis
permanent
magnet
synchronous
motor
(PMSM)
dengan
karakteristik
back
EMF
berbentuk
trapezoid [2] [6]. Teknik dalam pengendalian motor BLDC
dibedakan menjadi dua berdasarkan cara mendeteksi posisi
rotor, yaitu menggunakan sensor atau tanpa menggunakan
sensor
(
sensorless
)
[4].
Pada
penelitian
ini,
kami
menggunakan motor yang dilengkapi dengan
hall sensor
untuk
mendeteksi
posisi
rotor.
Berikut
ini
merupakan
diagram blok sistem secara garis besar.
Gambar 1. Diagram blok sistem kendali motor BLDC
Motor
BLDC
ini
menggunakan
inverter
tiga
fasa
sebagai catu daya untuk menghasilkan
quasi-square wave
[2]
yang
pola
pensaklarannya
ditentukan
berdasarkan
sinyal
dari
hall
sensor
.
Hall
signal
dibangkitkan
berdasarkan
posisi
rotor
pada
motor.
Hall
signal
ini
kemudian digunakan dalam proses komutasi elektronik
yang diatur pada blok
control system
. Kemudian algoritma
pengendalian
PI controller
disematkan dalam blok
control
system
sebagai
pengendali
daur
tertutup
untuk
mengendalikan kecepatan motor pada kondisi beban yang
berubah. Struktur pengendali kecepatan motor BLDC daur
tertutup
menggunakan
PI
controller
ditunjukkan
pada
Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Struktur pengendali kecepatan motor BLDC daur tertutup
dengan Pengendali PI
[jangan disingkat]
Motor