PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM DENGAN MENGGUNAKAN PENGENDALI PID BERBASIS ARDUINO UNO

Abstract

Sistem ball and beam merupakan salah satu contoh klasik mengenai keseimbangan, dimana sebuah bola diletakkan pada sebuah balok, bola akan sulit menuju keadaan seimbang apabila tanpa kontroler. Penelitian ini digunakan untuk  mendesain sistem kendali yang dapat menyeimbangkan ball and beam. Sistem ini menggunakan input dari sensor ultrasonic. Output dari sensor tersebut berupa jarak atau posisi yang dikirim ke Arduino UNO. Jarak atau posisi yang didapat dibandingkan dengan nilai setpoint yang nilainya 0 cm. Nilai selisih dari setpoint dan jarak keluaran sistem dikontrol menggunakan kendali PID. Proses kendali ini diprogram pada software Arduino IDE yang hasilnya dikirim ke motor servo untuk mengatur kecepatan dan arah putaran motor servo untuk menyeimbangkan sistem ball and beam. Dari hasil pengujian diperoleh nilai parameter kontroler PID yang akan digunakan dari tunning nilai Kcr dengan metode Ziegler-Nichols adalah Kp = 2.50002, Ki = 1.3889 dan Kd = 1.125 dapat mengatasi keseimbangan pada sistem ball and beam mendekati nilai setpoint. Dengan nilai time response kurang dari 30 second saat diberikan gangguan.

Kata Kunci: Ball And Beam, Kontroler PID, Arduino UNO, Sensor Ultrasonik, Motor Servo

Abstract

Ball and beam system is one of the classic excamples of balance, in which a ball is placed on a beam, the ball will be difficult to balance if without controller. This research is used to design control system that can keep balancing of ball and beam system. This system uses input ultrasonic sensor. The output is distance or position then sent to Arduino Uno. Distance or position comparison is given by set point has value 0 cm. Difference between setpoint and output distance of control system use PID controller. The controller run in software of Arduino IDE and the result is sent to servo motor to control speed and direction of servo motor for balancing ball and beam system. Testing is given paramater values of PID controller will be used tunning Kcr value with Ziegler-Nichols method is Kp = 70, Ki = 466.67 and Kd = 2.625 can keep balancing of ball and beam system approach setpoint. With value of time response less than 30 second when given disturbance.

Keywords: Ball And Beam, PID Controller, Ultrasonic Sensor, Arduino UNO, Servo Motor