NETWORKED CONTROL SYSTEM DENGAN MEDIA GELOMBANG RADIO TUGAS AKHIR – TE091399 NETWORKED CONTROL SYSTEM DENGAN MEDIA GELOMBANG RADIO Oleh: Iskak (2207 100 627)

Agenda presentasi Kesimpulan Pendahuluan Perancangan Sistem Pengujian Sistem

Pendahuluan

Latar Belakang Ketertarikan untuk mengkombinasikan antar sistem pengaturan dengan jaringan komunikasi. Masih jarang diaplikasikanya sistem pengaturan berjaringan dengan menggunakan komunikasi radio Memudahkan setup dan konfigurasi ulang

Struktur dasar NCS

Keuntungan NCS Mengurangi pengkabelan Proses pemeliharaan yang mudah Keamanan dalam pengoperasian Biaya implementasi yang murah

Aplikasi NCS Otomasi Industri dan kontrol proses Telerobotics

Permasalahan Penjadwalan Waktu tunda Data yang hilang Tunggal dan banyak paket Pengaturan pengiriman paket data Mengatasi efek waktu tunda dan kehilangan paket data

Tujuan Membangun NCS dengan media komunikasi radio. Penjadwalan pengiriman paket menggunakan sistem rolling (bergantian). Mengatasi efek waktu tunda dan kehilangan paket data menggunakan algoritma sistem memori dan fungsi time out.

Perancangan Sistem

Penjadwalan pengiriman paket data Rolling system bergantian antara kontroler dan plant. Memudahkan pengaturan trafik. Memudahkan pelacakan terhadap paket yang hilang. Waktu tunda jaringan Network Controller Plant p p

Waktu tunda dan paket hilang - Fungsi Time out - Algoritma sistem memori Paket yang hilang - Sistem Handshaking

Struktur sistem Kontroler Plant Fungsi Time Out Sistem Memori Air Packets: ≤ 143 bits total, 8 bits payload ≤ 147 bits total, 5 bytes payload Fungsi Time Out Sistem Memori Sistem Memori

Flowchart kerja sistem Algoritma sistem memori Plant Kontroler Fungsi Time Out Algoritma sistem memori

Identifikasi Plant Dengan jaringan Tanpa jaringan

Grafik identifikasi dan simulasi Dengan jaringan Secara langsung

Respon sistem tanpa kontroler

Sistem dengan kontroler PI ……..(1) Dengan memilih Dan menyelesaikan persamaan (1) diperoleh nilai Kp=0,901

Pengujian Sistem

Pengujian komunikasi radio Dua model pengujian 8 bits dan 5 bytes Pengiriman 1000 paket data Time out 20ms Untuk mengetahui waktu pengiriman paket data Mekanisme pengujian: Data dikirim dari komputer (kontroler) ke MCU (plant) Plant akan mengirimkan data yang diterima, jika > 20ms tidak diterima oleh komputer = packet loss Dilakukan 5 kali pengujian dalam 1 sesi

Hasil pengujian komunikasi radio Untuk mengetahui lama pengiriman dan kehilangan paket data pada jarak pengujian

Pengujian sistem keseluruhan Secara langsung Dilakukan sekali dengan komunikasi serial RS 232 Berjaringan Dilakukan di dalam ruangan, di luar ruangan, dan di dalam dan di luar ruangan dengan berbagai jarak Mekanisme pengujian: - Memberikan masukan sebesar 35 rps - Dijalankan selama 1000 iterasi - 1 iterasi = 10 ms

Simulasi dan implementasi Respon sistem menggunakan kontroler PI Time constant = 112.5 ms Setling Time Ts(5%)= 354.5 ms Kesalahan keadaan tunak(%Ess) Langsung Respon sistem menggunakan kontroler PI Waktu pengiriman = 1ms Paket yang hilang = 0 Time constant = 159 ms Setling Time Ts(5%)= 496 ms Kesalahan keadaan tunak (%Ess)

Implementasi dengan jaringan 1 Respon sistem menggunakan kontroler PI Di luar ruangan pada jarak ±20 meter Paket hilang = 34 paket Waktu pengiriman = 8.56 ms Time constant = 171 ms Setling Time Ts(5%)= 423 ms Kesalahan keadaan tunak (%Ess) Respon sistem menggunakan kontroler PI Kontroler di luar dan plant di didalam ruangan pada jarak ±7 meter Paket hilang = 204 paket Waktu pengiriman = 8.56 ms Time constant = 179 ms Setling Time Ts(5%)= 324 ms Kesalahan keadaan tunak (%Ess)

Implementasi dengan jaringan 2 Handshaking Dilakukan 7 kali pertukaran (handshake) Di dalam ruangan pada jarak ±3.5 meter Paket hilang = 0,1,2,0,2 paket Waktu pengiriman = 21.4 ms Time constant = 25.2 ms Setling Time Ts(5%)= 1100 ms Kesalahan keadaan tunak (%Ess) Respon sistem menggunakan kontroler PI Plant dan kontroler terpisah, jarak ±10 → ±7 meter Waktu tunda = 8.97 ms Data yang hilang = 543 paket Over shoot = 15 rps Setling Time Ts(5%)= 2743 ms Kesalahan keadaan tunak(%Ess)

Implementasi dengan jaringan 3 Tanpa sistem memori Di luar ruang = ±15 meter Rata-rata pengiriman = 8,4 ms Data yang hilang = 46 Sistem tidak stabil

Kesimpulan SPB berfungsi dengan baik pada pengujian di luar ruangan tanpa halangan pada jarak 80 meter, di dalam ruangan pada suhu kamar dengan jarak 4 meter, saat kontroler di luar dan plant di dalam ruangan sistem berfungsi dengan baik saat pengujian pada jarak < 7 meter. Teknik handshaking dapat mengurangi packet loss, Tetapi waktu pengiriman data lebih lama = 21.4 ms. Penggunaan sistem memori dan fungsi timeout terbukti dapat mengatasi efek waktu tunda.

Terima Kasih ! ! !

Identifikasi Plant Jaringan Langsung

Desain kontroler Proporsional Integral (PI) Jika dipilih maka

Desain kontroler Proporsional Integral (PI) Kesalahan keadaan tunak (% ) dimana nilai untuk → Settling Time ( ) Ukuran waktu yang menyatakan respon telah masuk ±5% atau dari respon keadaan tunak

Hasil pengujian komunikasi radio Pengujian di luar ruangan - Kondisi udara yang tidak menentu - Adanya fedding yang tidak merata Pengujian di dalam ruangan Pengujian di dalam dan di luar ruangan

Pengujian berbeban

Pengujian dengan delay Delay konstan plant = 50, dan kontroler = 50 Delay acak plant = 0-50, dan kontroler = 0-50

Tampilan Software pengujian komunikasi 8 bit 5 bytes

Efek waktu tunda Respon motor DC tanpa melalui jaringan Respon motor DC melalui jaringan Dengan efek waktu tunda

Pengaruh AWGN Pengaruh Gaussian noise dengan penguatan 30x