Perancangan Logika Kabur untuk Memperbaiki Kinerja Proportional Integral Derivative (PID) Power System Stabilizer
DAFTARtSt (CONTENIS):
o
o
o
o
AktivitaskatalisNi/H.-NZAdan mekanismenyapada konversijelantahmenjadi
s e n y a w afra k s isol ardan bensi n denganumpanpanci ngan
j eni s metanoldan
butanol. The Activity of N)/Hs-NZAcatalyst and it'smechanism in the conversion of
waste cookingoil to dieseland gasoline f uel fraction withinmethanoland butanol as
catching-feed.
D. Setyawan PH,(134-142)
Kandunganproteindan lemak belut sawah (monopterusalbus, zuieuw) pada
berbagaiukurandari desaseyegansleman.The containsof proteinand lipidbelut
sawah (monopterusalbus,zuieuw) atvarious lengthfrom seyegansleman
YoniSuryani, (143-148)
s-Speedstructure: seismogramanalysisand fittingof earthquakec122zg7Aon
RARobservation
station.BagusJaya Santosa,(149-155)
optimalisasi
penggunaan
atomicphysicsequipmentdalampbmuntuk pengembangan life skills mahasiswa.The optimalisationof the use of atomic physics
equipmentin instructionalprocessto develop the life skiltof students.yusman
Wiyatmo,Warsono,dan Sukardiyono,(.156-162)
o s tu d i j e n i s ,k o m p osi si dan karaktersampahdi l i ngkungankampusU ni versi tas
NegeriYogyakarta
sertastraiegipengelolaannya.
Thestudyof kinds,compositions
and characters of wesfe at campus LlniversitasNegeri yogyakarta and its
managemen t sfrategies.H Yuli priyanto, (l 63-172)
o
o
o
Perancanganlogika kabur untuk memperbaikikinerja (propottionalintegral
derivativepower systemstabitizer).Design o'fluzzy logic to improveproportional
integralderivativepower systemstabilizerperformance.
Toto Sukisno & Agus
Ma ma n A b a d i(1
, 73-180)
Preparationand characterization
of lanthanum(lll) selectiveelectrodebaseo on
1,1j-diaza-4,7,13,16{etraoxa-cyclooctadecane-n,n'-diacetic
acidas an ionophore.
S u y a n ta Su
, s a n t ol .R ,B ucharidan IndraN ovi andri(181-1gZ)
,
Reactionsof cis-[Ptcl(1'Nl4r1lro;1-,theflrst cisplatin hydrolyteswith ihiols.
3 :re a c ti o nwsi thg lutathi one.
S utopoH adi ,(188-190)
$trtr$
ffiDffffitrMWWMDAtr
JURME
(JPMS)
ISS\: lj j, r_I \r,r,
Terakreditasi sebagai Jurnal llmiah
Berdasarkan Keputu s an D itjen DtKTt Depdikn as N o. 39/DIKTI/Kep/2004
Visi: Menjadi n-rediakomunikasr vang ntalnpu sec;trJ I.l\3t3 nlenlberikan sumbanganterhadap
si,l
\ IIP\ dr InJt'rne
bidangPendrdrkan
perkembangan
iffi
S.
rs3JiL
rcdr{
hehcr
iq!
MIPA.
hasil penelitiandan hastlkajian dalarrbidang Pendidikan
Misi: Menyebarluaskan
ffd
)"9
Diterbitkan oleh
Alam, Universitas \e-seri \b,eyakarta
FakultasMatematikadan Ilmu Pengetahuan
Ketua PenYunting:
Prof. Suryanto,Ed.D
Penyunting Pelaksana:
Prof. Suryanto,Ed.D
K.H Sugiyarto,Ph.D
Paidi,M.Si.
Dr. Hari Sutrisno
Dr. ZuhdanKun PrasetYo,M.Ed.
SukiYa,M.Si.
Fauzan,M.Sc.
DadanRosana.M.Si
Ahli:
Pen.v-unting
Prof. Drs. SugengMardiyono.MApp.Sc..Ph.D.tU\\-t
Prof.Dr. SoepamoDannauidjajatUG\It.
Prof. Dr. Ir. Djoko Nlarsono(UG\l)
Prof.Dr. \\'uryadi.\'1.S.(L\\')
Dr. YatemanArivanto (UGI\'I)
PembantuPelaksana:
Drs. Yudi Sutomo
Paekan
Luy out
Paidi
Hari Sutrisno
Alamat Dewan PenYunting:
Kampus FMlPAUniversitas Negeri Yogyakarta,Karangmalang,Yogyakarta,Gedung DOl
Telp. (0274) 548203,Fax.(0274) 540713
Semga arlikel ,vang dimuat dalarn Jurnal Pendidikan Matematika dan Sains sepenuhnya
anggotaDewanPenyunting'
jag,abpenulis,bukanpendapat
p.ndop.tdantanggung
merupakan
JPMS,EdisiTahun Xl, No. 1, Juni2006
ne\
klu
n
ina
der.T
A"\
l 9q
,
\\
\CANGAN LOGIKA KABUR ANTUK MEMPERBAIKI KINERJA
TIONAL INTEGRAL DEMVATIVE POWERSYSTEMSTABILIZER)
r OF FUZZY LOGIC TO IMPROVE PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE POWER
V STABILIZER PERFOB.MANCE)
snnrcnst), Agus Maman Abadi2)
FendidikanTeknik ElektroFT UNY Yogyakarta
FendidikanMatematikaFMIPA UNY Yoevakarta
r3 50
frs )
bud
Hid
ad h^:
nnart
ilin
F-
r
&r"iny
lr:nalb
InTp':.tlm
Lin
J,Mi
3
laft:Hrtr
'ga,mr
f/"{'Jfi,lml
e*.r;onm
lryuan penulisan artikel ini adalah untuk mendapatkanrancangan kendali logikfl fwzy guna menggantikan
; Froportional Inltegral Derivative Power SystemStabilizer pada sistem eksitasi.
Sadi stabilitas yang tepat dan kontinyu sangat diperlukan untuk menganalisis sistem supaya dapat bekerja
efehif. Untuk mempelajari stabilitas dinamis yaitu stabilitas generator yang mengalami perubahan beban,
iigmakan pemodelan terhadap komponen-komponenseperti generator sinlvon, saluran transmisi, dan
",,mgditurunkan dari persamaan-persamaanmatematisyang mewakili perilaku dinamis sistem. Penurunan
persarTaan matematis yang mewakili perilaku dinamis sistem dapat dideslwipsikan dengan
n persamaan diferensial linear dan akibat yang terjadi yang berupa osilasi frekuensi rendah dapat
kembali dengan menambahkan sinyal kendali tambahan. Penambahan sinyal kendali tersebut
dengan menambahkan blok PSS berupa blok washout dan lead compensator dengan masukan berupa
kecep atan r ot or, p er ubahan fr ekuensi atau p er ubahan alrseIer asi daya.
"-p-va memperbaiki kompensator mendakului untuk sqat ini menggunakan kendali kompensator PID
Integral Derivative). Kendali PID dapat memperbaiki tanggapan nansien dan mengeleminasigalat
; wtak. Tetapi di sisi lain, PID juga mempunyai kelemahanyaitu timhulnya lonjakan yang relatif besar dan
rrru*nulrnccpaian kondisi tunak yang relatif lama. Berdasarkan kelemahan-kelemahantersebut, dalam tulisan ini
,wncoba mendesain iistem kendali logika kabur untuk menggantikan kendali PID yang diharapkan dapat
i kelemohan-kelemahanpada kendali PID.
lffim' {rrrrc i.' kendal i PI D, Iog i ka fuoy, kest abi I an.
'
.:
i
dmrr-u"lhis aim of this paper was lo obtain a design of fuzzy logic to replace the Derivative Integral Proportional
/flmhffisStstemStabilizer control at excitation system.
*ability study correctly and continuously very neededto analyze of systemso that can opeyateby effectively.
ilh, ru;rt: the dynamic stability that is generator stability experiencing load changing, hence used modeling to
uwqpmrentslike synchranize generator, transmission line, and load which derived from mathematical equations
rltWlrrisflrrdynamic behwior of electric power system. Derivation of mathematical equations represent dynamic
riffi*@Bmr
of systemcan elqborated by using equation of dffirential of linear and ffict that happenedwhich is in
Ittilh,.tirner
of low frequency oscillation can be re-stabilized by enhancing the addition control signal. The addition of
ilrl[niln"lu
signal done by enhancing PSSblock in theform washout block and lead compensator with the input in the
M,:y changeof rotor speed,change offrequency or change of power acceleration.
TW effort to improve the leod compensator in this time using the contol of compensator PID (Derivative
JrenC Proportianal). The control of PID can improve the transient response and eliminate error of steady state.
rn the other side, PID also have the weakness that is jump incidence which big relative and time of
mffirl,rment steady state which old relative. Based on the wealcness,in this article will try to design thefuzzy logic
{6ffinqr{rrstemto rbplace the PID control expectedcqn overcomethe weaknessof PID control.
,'iilicm'
runj'rdr.'PI D control, fuzzy logic, stab ility.
JPMS,EdisiTahunXl, No' 1, Juni 2006
t74
A. Pendahuluan
Salah satu permasalahanyang muncul pada
sistem tenaga tistrif adalah masalah stabilitas dan
dinamika siitem terhadapadanya gangguan'Sebuah
generator dikatakan bekerja balk bila kecepatan
irekanik dari rotor sama dengan kecepatan
ierputarnya medan putar stator' Dalam satu unit
g terhubung j aringan yang' mengandung
generator-yan
lain, jika putaranJotornya turun
generator-generator
iraka suduldayanyaakanberkurang'Gangguanyang
terjadi pada iistim tenaga listrik, misalnya pada
geirerator dapat menimbulkan osilasi terhadap
seperti tegangan'
f,arameter-parametersistem
kebutuhan sistem
padahal
daya,
frekuensi,'dan
tersebut
parameter-parameter
menghendaki agat
Oleh
tertentu'
operasi
titik
bernilai tetap paJa suatu
sistem
stabilitas
karena itu, permasalahandalam
tenaga adalah bagaimanaagar osilasi yang terjadi
akibat gangguantersebut dapat secepat mungkin
kembalistabil.
Studi stabilitasyang tepat dan kontinyu sangat
diperlukanuntuk menganalisissistem.supayadapat
denganefektif. Untuk mempelajaristabilitas
Uet r,. . ' . ' . -. (ll)
'[+ sr ,I
Ada batas sudut fasa agar sebuah blok
kompensasidapat ditetapkandan Z, tidak bisa
Sebagai contoh untuk
terlalu kecil.
Tz=0,2secondan Tr =10T2, dan sudutfasa
f.
Menganalisis nilai eigen pada sistem (sistem
dengan sinyal tambahandan sistemtidak dengan
sinyal tambahanu,. ).
4.
Kendali
Proportional
Integral
Derivative
(PrD)
Sistem yang terkarakteristikkan oleh hubungan
masukan dan keluaran dikarenakan hubungan
intemalnyatidak signifikan. Kendali sederhanaseperti
proportional, integral atau derivative ataupun
gabungannya'dapatdigunakan sebagaipengendali.
Kendali PID rnenggabungkankeseluruhankebaikan
dari masing-masing komponen pembentuknya.
Kendali tersebut digunakan untuk rnemperbaiki
isyarat galat e(t) dengan cara mengintegralkandan
menurunkan isyarat galat untuk memperoleh isyarat
JPMS,EdisiTahun Xl, No. 1, Juni 2006
1'r8
galat yang mendekatinol. Persamaankendali dengan
aksi gabunganitu diberikan oleh persamaan:
=y,"1,,
* x,r,#
* I"tt'tat
u(t)
f'
dimana , K, : penguatanproporsional;
-
Ti = waktu integral;
r,
= waktu turunan
Kendali proportional akan memberikan efek
mengurangiwaktu naik, tetapi tidak menghilangkan
kesalahan keadaan tunak. Kendali integral akan
memberikanefek menghilangkankesalahankeadaan
tunak, tetapi berakibat memburuknya respon transient.
mernberikan efek
akan
derivative
Kendali
mengurangi
sistem,
meningkatnya stabilitas
overshoot,dan menaikkanrespontransfer.
Diagramfungsi alih dari sinyal PIDPSSdapat
perancang mengetahui data kuantitatif tentang
hubungan masukan dan keluaran seperti yang
diperlukan dalam metode konvensional. Metode
pengaturan dengan logika kabur merupakan metode
pengaturanyang menyamakancara berpikir manusia
dengan melibatkan ketidakpastianpada sistem fisik.
Pengendalikabur membuat keputusansebagaisinyal
atur berdasarkanmasukan dan keluaran yang telah
terjadi dalam bentuk variabel linguistik dengan
menggunakanaturan yang dijabarkan secara umum
dalam bentuk:
Jika e dan de, maka u
e : kesalahankeluaransistem
de : perubahankesalahankeluaransistem
u : sinyal atur pengendalikabur
Aturan yang disusun pada sistem pengendali
kabur bersifat bebas asalkan menjamin konsekwensi
logis dari hubungan antar variabel yang terlibat.
Struktur logika kabur yang digunakan dapat
digambarkansepertiditunjukkan dalam gambar7.
sd
ffi
ry
ll
fr
{t
rrd
EI
!l
dinyatakan sepertipada gambar 6.
Aro
dAco
FPIDPSS
Gambar7: Strukturpengendali
l+ s7 - )
PIDPSS
6. Blokdiagram
Gambar
5. PengaturandenganLogika Kabur
Rancangan pengaturan dengan metode
konvensionalmenghadapipermasalahanpenurunan
model matematik dalam mendeskripsikansistem
sehinggamemerlukanpemahamanyang mendalam
mengenai proses fisis dinamika sistem beserta
yang terlibat. Metodetidak selalu
variabel-variabel
mudahterlebihlagi jika sistemsangatkompleksdan
rumit.
Rancanganpengaturandengan logika kabur
meliputi pemodelan sistem secara kabur yang
menyangkuthubunganmasukandan keluarandan
sekaligusmengumpulkanbanyak parametersistem
Pengaturanberbasislogika
secara bersama-sama.
baru yang
kabur memberikanmodel peranoangan
sangatbergunabagi sistem yang komplekstanpa
C. Perancangan Kendali Logika Kabur Sebagai
Pengganti PIDPSS
Data yang akan digunakan sebagai pijakan
dalam perancangan kendali logika fuzzy untuk
meningkatkankendali PID ini merujuk pada data
buku Electric Power System Dynamic (Yu, 1983).
yaitu:
"{il
{
.01
G
Generator: M : 9,26; T' 6o: 7,76; D = 0;
X6 = 0,973I x'd= 0,190; xo: 0,550
: Kn: 50; Ta:0,05
SistemEksitasi
danbeban:R = -0,034,
transmisi
Saluran
X = 0,997:'G:
B = 0,262
KondisiAwal : Pro: 1,0 ; Qro= 0,015;
N
)A gt r
vt z
V,o= 1,05
Berdasarkandata tersebutmaka diperolehnilai: Kr :
0,5442;Kz = 1,212;Kt = 0,6584;Kq= 0,'7037I K:: 0,0945; dan Ko = 0,815,dan parameterPSSadalahT
= 3,0; Tr : 0,6581i Tz = 0,1 i Kc = 7,0911.
{
JPMS,EdisiTahunXl, No.1, Juni 2006
:n9
Perubahan
SudutRotor
Gambar
9b.HasilSimulasi
Selenjutnya,data-datatersebut dimasukkan ke dalam
biok fungsi alih perangkat lunak Matlab/Simulink,
scpertiditunjukkan pada gambar 8.
15
05
10
Cmrbar8. Diagram Fungsi Alih Dalam Perangkat
DayaElektrik
Gambar9c. HasilSimulasiPerubahan
LunakMatlab/Simulink
Grafik perubahankecepatanrotor, perubahansudut
ruor, perubahan daya elektrik dan perubahan
bgangan terminal pada kondisi awal dari kendali
PIDPSSditunjukkanpadagambar9.
1.4
1.2
1
0.s
0.6
0.01
04
om5
0.2
0
0
{.m5
2
4
6
S
10
Tegangan
Gambar9d. HasilSimulasiPerubahan
Terminal
{01
{.015
10
KecepatanRotor
Gambar9a.Hasil SimulasiPerubahan
:
:
1t' ' ""' : """"
t.
t:
t:
'{,-
"
I
t
"
"'r
"
"
'
[:
''tt: /\:
l/\'+
l/
:
\/i
10
Berdasarkanhasil running dari kendali PIDPSS,
selanjutnya
diperolehnilai-nilaiyang akandijadikan
sebagai anggota himpunan dalam variabel input
fuzzy.Dalamkendalifuzzy ini, adaduavariabelinput
(variabel perubahan kecepatan rotor dan delta
perubahankecepatanrotor) dan satuvariabeloutput.
Definisi fungsi keanggotaansecaradiskrit dalam
sistemkendali logika fuzry berdasarkandatarunning
denganmenggunakan
kendali PIDPSSditunjukkan
padatabel1 dantabel2.
JPMS, Edisi Tahun Xl, No. 1, Juni 2006
180
u
Tabel 1. Definisi Fungsi Kenggotaanuntuk Variabel Input Aar
P
7r
N
-0.011057 -0.008169 .0.004318 -0.00143 0.0014s8 0.005309
i1
0,3
0
0
0
0
o7
0,3
0,7
0,3
0
0
0
0
0,3
4.7
I
1
)-008197
I
0
0
Tabel2. Definisi Fungsi Kenggotaanuntuk Variabel Input dLa
P
7,
N
-0.000807 -0.000539 -0.000181 0.000088
0
0
0
0
0;l
0,3
0
0
0,3
0.7
I
0.000691
0.7
0.000346
0,3
0,3
0.1
0
0
0.000950
0
0
-rll
Selanjutnya,dari definisi fungsi keanggotaantersebut
di atas kemudian disusun "fruty rule yang
menghubungkan besaran masukan dan keluaran,
sepertiditunjukkan pada tabel 3.
semakin meningkat yang salah satunya ditunjukkan
dengan waktu osilasi perubahan kecepatan rotor,
perubahansudut rotor, perubahandaya elektrik dan
perubahanteganganterminal yang semakincepat.
u
{
nr
L
D. Kesimpulan
Berdasarkanura,iandari pembahasantersebut
dapat disimpulkan bahwa sistem kendali fuzzy dapat
sebagaipengganti
digunakandan diimplementasikan
kendali Proportionol Integral Derivative Power
System Stabilizer pada sistem eksitasi' Kinerja dari
kendali fuzzy ini sangat dipengaruhi oleh ketepatan
susunanfungsi keanggotaandan pembobotannya.
FuzzyRule
Tabel3.Susunan
N
N
Z
P
MF1
MF2
MF3
Z
MF4
MF5
MF6
P
MF7
MF8
MF9
Visualisasisusunan
fuzzy rule tersebutdi atasdalam
ditunjukkanpadagambar10.
Matlab/Simulink
f:----*-l
[-----]
r---l
m
tr---l
t-:-----l
t-.---___l
t--l---_--1
l---:-l
n:. '_ ]
1 0€5
Daftar Pustaka
'
G
F
3t
u
m
K!
'
Abadi, A. M. (2004).,Koordinasi Pengendali Eksitqsi
dan Governor.D engan MenggunakanLogika
Fuzzy.Laporan BBI.
Brunelle, Patrice. (2000). Power System Blockset.
Canada:Teqsim lnternastional.
Saadat, Hadi. (1999). Power System Analysis.
Singapore:McGraw-Hill Co
Yao-nan Yu, ( I 983). Electric Power System
Dynamics"New York: Academic Press.
Ih
u
,lh
d
,fu
g
lE
pr
sC
K,
3.64?
Gambar10. VisualisasiFuzzyRule dalam
Matlab/Simulink
kendalifuzzyir'i adalah
Tahapakhirdariperancangan
mengimplementasikanhasil rancangan ke dalam
perangkat lunak simulink guna melihat hasil
responnya. l{asil yang diharapkan dari rancangan
sisiem kendali fuzzy yang berfungsi menggantikan
kendali PIDPSS ini adalah kinerja sistem yang
*)
o
o
o
o
AktivitaskatalisNi/H.-NZAdan mekanismenyapada konversijelantahmenjadi
s e n y a w afra k s isol ardan bensi n denganumpanpanci ngan
j eni s metanoldan
butanol. The Activity of N)/Hs-NZAcatalyst and it'smechanism in the conversion of
waste cookingoil to dieseland gasoline f uel fraction withinmethanoland butanol as
catching-feed.
D. Setyawan PH,(134-142)
Kandunganproteindan lemak belut sawah (monopterusalbus, zuieuw) pada
berbagaiukurandari desaseyegansleman.The containsof proteinand lipidbelut
sawah (monopterusalbus,zuieuw) atvarious lengthfrom seyegansleman
YoniSuryani, (143-148)
s-Speedstructure: seismogramanalysisand fittingof earthquakec122zg7Aon
RARobservation
station.BagusJaya Santosa,(149-155)
optimalisasi
penggunaan
atomicphysicsequipmentdalampbmuntuk pengembangan life skills mahasiswa.The optimalisationof the use of atomic physics
equipmentin instructionalprocessto develop the life skiltof students.yusman
Wiyatmo,Warsono,dan Sukardiyono,(.156-162)
o s tu d i j e n i s ,k o m p osi si dan karaktersampahdi l i ngkungankampusU ni versi tas
NegeriYogyakarta
sertastraiegipengelolaannya.
Thestudyof kinds,compositions
and characters of wesfe at campus LlniversitasNegeri yogyakarta and its
managemen t sfrategies.H Yuli priyanto, (l 63-172)
o
o
o
Perancanganlogika kabur untuk memperbaikikinerja (propottionalintegral
derivativepower systemstabitizer).Design o'fluzzy logic to improveproportional
integralderivativepower systemstabilizerperformance.
Toto Sukisno & Agus
Ma ma n A b a d i(1
, 73-180)
Preparationand characterization
of lanthanum(lll) selectiveelectrodebaseo on
1,1j-diaza-4,7,13,16{etraoxa-cyclooctadecane-n,n'-diacetic
acidas an ionophore.
S u y a n ta Su
, s a n t ol .R ,B ucharidan IndraN ovi andri(181-1gZ)
,
Reactionsof cis-[Ptcl(1'Nl4r1lro;1-,theflrst cisplatin hydrolyteswith ihiols.
3 :re a c ti o nwsi thg lutathi one.
S utopoH adi ,(188-190)
$trtr$
ffiDffffitrMWWMDAtr
JURME
(JPMS)
ISS\: lj j, r_I \r,r,
Terakreditasi sebagai Jurnal llmiah
Berdasarkan Keputu s an D itjen DtKTt Depdikn as N o. 39/DIKTI/Kep/2004
Visi: Menjadi n-rediakomunikasr vang ntalnpu sec;trJ I.l\3t3 nlenlberikan sumbanganterhadap
si,l
\ IIP\ dr InJt'rne
bidangPendrdrkan
perkembangan
iffi
S.
rs3JiL
rcdr{
hehcr
iq!
MIPA.
hasil penelitiandan hastlkajian dalarrbidang Pendidikan
Misi: Menyebarluaskan
ffd
)"9
Diterbitkan oleh
Alam, Universitas \e-seri \b,eyakarta
FakultasMatematikadan Ilmu Pengetahuan
Ketua PenYunting:
Prof. Suryanto,Ed.D
Penyunting Pelaksana:
Prof. Suryanto,Ed.D
K.H Sugiyarto,Ph.D
Paidi,M.Si.
Dr. Hari Sutrisno
Dr. ZuhdanKun PrasetYo,M.Ed.
SukiYa,M.Si.
Fauzan,M.Sc.
DadanRosana.M.Si
Ahli:
Pen.v-unting
Prof. Drs. SugengMardiyono.MApp.Sc..Ph.D.tU\\-t
Prof.Dr. SoepamoDannauidjajatUG\It.
Prof. Dr. Ir. Djoko Nlarsono(UG\l)
Prof.Dr. \\'uryadi.\'1.S.(L\\')
Dr. YatemanArivanto (UGI\'I)
PembantuPelaksana:
Drs. Yudi Sutomo
Paekan
Luy out
Paidi
Hari Sutrisno
Alamat Dewan PenYunting:
Kampus FMlPAUniversitas Negeri Yogyakarta,Karangmalang,Yogyakarta,Gedung DOl
Telp. (0274) 548203,Fax.(0274) 540713
Semga arlikel ,vang dimuat dalarn Jurnal Pendidikan Matematika dan Sains sepenuhnya
anggotaDewanPenyunting'
jag,abpenulis,bukanpendapat
p.ndop.tdantanggung
merupakan
JPMS,EdisiTahun Xl, No. 1, Juni2006
ne\
klu
n
ina
der.T
A"\
l 9q
,
\\
\CANGAN LOGIKA KABUR ANTUK MEMPERBAIKI KINERJA
TIONAL INTEGRAL DEMVATIVE POWERSYSTEMSTABILIZER)
r OF FUZZY LOGIC TO IMPROVE PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE POWER
V STABILIZER PERFOB.MANCE)
snnrcnst), Agus Maman Abadi2)
FendidikanTeknik ElektroFT UNY Yogyakarta
FendidikanMatematikaFMIPA UNY Yoevakarta
r3 50
frs )
bud
Hid
ad h^:
nnart
ilin
F-
r
&r"iny
lr:nalb
InTp':.tlm
Lin
J,Mi
3
laft:Hrtr
'ga,mr
f/"{'Jfi,lml
e*.r;onm
lryuan penulisan artikel ini adalah untuk mendapatkanrancangan kendali logikfl fwzy guna menggantikan
; Froportional Inltegral Derivative Power SystemStabilizer pada sistem eksitasi.
Sadi stabilitas yang tepat dan kontinyu sangat diperlukan untuk menganalisis sistem supaya dapat bekerja
efehif. Untuk mempelajari stabilitas dinamis yaitu stabilitas generator yang mengalami perubahan beban,
iigmakan pemodelan terhadap komponen-komponenseperti generator sinlvon, saluran transmisi, dan
",,mgditurunkan dari persamaan-persamaanmatematisyang mewakili perilaku dinamis sistem. Penurunan
persarTaan matematis yang mewakili perilaku dinamis sistem dapat dideslwipsikan dengan
n persamaan diferensial linear dan akibat yang terjadi yang berupa osilasi frekuensi rendah dapat
kembali dengan menambahkan sinyal kendali tambahan. Penambahan sinyal kendali tersebut
dengan menambahkan blok PSS berupa blok washout dan lead compensator dengan masukan berupa
kecep atan r ot or, p er ubahan fr ekuensi atau p er ubahan alrseIer asi daya.
"-p-va memperbaiki kompensator mendakului untuk sqat ini menggunakan kendali kompensator PID
Integral Derivative). Kendali PID dapat memperbaiki tanggapan nansien dan mengeleminasigalat
; wtak. Tetapi di sisi lain, PID juga mempunyai kelemahanyaitu timhulnya lonjakan yang relatif besar dan
rrru*nulrnccpaian kondisi tunak yang relatif lama. Berdasarkan kelemahan-kelemahantersebut, dalam tulisan ini
,wncoba mendesain iistem kendali logika kabur untuk menggantikan kendali PID yang diharapkan dapat
i kelemohan-kelemahanpada kendali PID.
lffim' {rrrrc i.' kendal i PI D, Iog i ka fuoy, kest abi I an.
'
.:
i
dmrr-u"lhis aim of this paper was lo obtain a design of fuzzy logic to replace the Derivative Integral Proportional
/flmhffisStstemStabilizer control at excitation system.
*ability study correctly and continuously very neededto analyze of systemso that can opeyateby effectively.
ilh, ru;rt: the dynamic stability that is generator stability experiencing load changing, hence used modeling to
uwqpmrentslike synchranize generator, transmission line, and load which derived from mathematical equations
rltWlrrisflrrdynamic behwior of electric power system. Derivation of mathematical equations represent dynamic
riffi*@Bmr
of systemcan elqborated by using equation of dffirential of linear and ffict that happenedwhich is in
Ittilh,.tirner
of low frequency oscillation can be re-stabilized by enhancing the addition control signal. The addition of
ilrl[niln"lu
signal done by enhancing PSSblock in theform washout block and lead compensator with the input in the
M,:y changeof rotor speed,change offrequency or change of power acceleration.
TW effort to improve the leod compensator in this time using the contol of compensator PID (Derivative
JrenC Proportianal). The control of PID can improve the transient response and eliminate error of steady state.
rn the other side, PID also have the weakness that is jump incidence which big relative and time of
mffirl,rment steady state which old relative. Based on the wealcness,in this article will try to design thefuzzy logic
{6ffinqr{rrstemto rbplace the PID control expectedcqn overcomethe weaknessof PID control.
,'iilicm'
runj'rdr.'PI D control, fuzzy logic, stab ility.
JPMS,EdisiTahunXl, No' 1, Juni 2006
t74
A. Pendahuluan
Salah satu permasalahanyang muncul pada
sistem tenaga tistrif adalah masalah stabilitas dan
dinamika siitem terhadapadanya gangguan'Sebuah
generator dikatakan bekerja balk bila kecepatan
irekanik dari rotor sama dengan kecepatan
ierputarnya medan putar stator' Dalam satu unit
g terhubung j aringan yang' mengandung
generator-yan
lain, jika putaranJotornya turun
generator-generator
iraka suduldayanyaakanberkurang'Gangguanyang
terjadi pada iistim tenaga listrik, misalnya pada
geirerator dapat menimbulkan osilasi terhadap
seperti tegangan'
f,arameter-parametersistem
kebutuhan sistem
padahal
daya,
frekuensi,'dan
tersebut
parameter-parameter
menghendaki agat
Oleh
tertentu'
operasi
titik
bernilai tetap paJa suatu
sistem
stabilitas
karena itu, permasalahandalam
tenaga adalah bagaimanaagar osilasi yang terjadi
akibat gangguantersebut dapat secepat mungkin
kembalistabil.
Studi stabilitasyang tepat dan kontinyu sangat
diperlukanuntuk menganalisissistem.supayadapat
denganefektif. Untuk mempelajaristabilitas
Uet r,. . ' . ' . -. (ll)
'[+ sr ,I
Ada batas sudut fasa agar sebuah blok
kompensasidapat ditetapkandan Z, tidak bisa
Sebagai contoh untuk
terlalu kecil.
Tz=0,2secondan Tr =10T2, dan sudutfasa
f.
Menganalisis nilai eigen pada sistem (sistem
dengan sinyal tambahandan sistemtidak dengan
sinyal tambahanu,. ).
4.
Kendali
Proportional
Integral
Derivative
(PrD)
Sistem yang terkarakteristikkan oleh hubungan
masukan dan keluaran dikarenakan hubungan
intemalnyatidak signifikan. Kendali sederhanaseperti
proportional, integral atau derivative ataupun
gabungannya'dapatdigunakan sebagaipengendali.
Kendali PID rnenggabungkankeseluruhankebaikan
dari masing-masing komponen pembentuknya.
Kendali tersebut digunakan untuk rnemperbaiki
isyarat galat e(t) dengan cara mengintegralkandan
menurunkan isyarat galat untuk memperoleh isyarat
JPMS,EdisiTahun Xl, No. 1, Juni 2006
1'r8
galat yang mendekatinol. Persamaankendali dengan
aksi gabunganitu diberikan oleh persamaan:
=y,"1,,
* x,r,#
* I"tt'tat
u(t)
f'
dimana , K, : penguatanproporsional;
-
Ti = waktu integral;
r,
= waktu turunan
Kendali proportional akan memberikan efek
mengurangiwaktu naik, tetapi tidak menghilangkan
kesalahan keadaan tunak. Kendali integral akan
memberikanefek menghilangkankesalahankeadaan
tunak, tetapi berakibat memburuknya respon transient.
mernberikan efek
akan
derivative
Kendali
mengurangi
sistem,
meningkatnya stabilitas
overshoot,dan menaikkanrespontransfer.
Diagramfungsi alih dari sinyal PIDPSSdapat
perancang mengetahui data kuantitatif tentang
hubungan masukan dan keluaran seperti yang
diperlukan dalam metode konvensional. Metode
pengaturan dengan logika kabur merupakan metode
pengaturanyang menyamakancara berpikir manusia
dengan melibatkan ketidakpastianpada sistem fisik.
Pengendalikabur membuat keputusansebagaisinyal
atur berdasarkanmasukan dan keluaran yang telah
terjadi dalam bentuk variabel linguistik dengan
menggunakanaturan yang dijabarkan secara umum
dalam bentuk:
Jika e dan de, maka u
e : kesalahankeluaransistem
de : perubahankesalahankeluaransistem
u : sinyal atur pengendalikabur
Aturan yang disusun pada sistem pengendali
kabur bersifat bebas asalkan menjamin konsekwensi
logis dari hubungan antar variabel yang terlibat.
Struktur logika kabur yang digunakan dapat
digambarkansepertiditunjukkan dalam gambar7.
sd
ffi
ry
ll
fr
{t
rrd
EI
!l
dinyatakan sepertipada gambar 6.
Aro
dAco
FPIDPSS
Gambar7: Strukturpengendali
l+ s7 - )
PIDPSS
6. Blokdiagram
Gambar
5. PengaturandenganLogika Kabur
Rancangan pengaturan dengan metode
konvensionalmenghadapipermasalahanpenurunan
model matematik dalam mendeskripsikansistem
sehinggamemerlukanpemahamanyang mendalam
mengenai proses fisis dinamika sistem beserta
yang terlibat. Metodetidak selalu
variabel-variabel
mudahterlebihlagi jika sistemsangatkompleksdan
rumit.
Rancanganpengaturandengan logika kabur
meliputi pemodelan sistem secara kabur yang
menyangkuthubunganmasukandan keluarandan
sekaligusmengumpulkanbanyak parametersistem
Pengaturanberbasislogika
secara bersama-sama.
baru yang
kabur memberikanmodel peranoangan
sangatbergunabagi sistem yang komplekstanpa
C. Perancangan Kendali Logika Kabur Sebagai
Pengganti PIDPSS
Data yang akan digunakan sebagai pijakan
dalam perancangan kendali logika fuzzy untuk
meningkatkankendali PID ini merujuk pada data
buku Electric Power System Dynamic (Yu, 1983).
yaitu:
"{il
{
.01
G
Generator: M : 9,26; T' 6o: 7,76; D = 0;
X6 = 0,973I x'd= 0,190; xo: 0,550
: Kn: 50; Ta:0,05
SistemEksitasi
danbeban:R = -0,034,
transmisi
Saluran
X = 0,997:'G:
B = 0,262
KondisiAwal : Pro: 1,0 ; Qro= 0,015;
N
)A gt r
vt z
V,o= 1,05
Berdasarkandata tersebutmaka diperolehnilai: Kr :
0,5442;Kz = 1,212;Kt = 0,6584;Kq= 0,'7037I K:: 0,0945; dan Ko = 0,815,dan parameterPSSadalahT
= 3,0; Tr : 0,6581i Tz = 0,1 i Kc = 7,0911.
{
JPMS,EdisiTahunXl, No.1, Juni 2006
:n9
Perubahan
SudutRotor
Gambar
9b.HasilSimulasi
Selenjutnya,data-datatersebut dimasukkan ke dalam
biok fungsi alih perangkat lunak Matlab/Simulink,
scpertiditunjukkan pada gambar 8.
15
05
10
Cmrbar8. Diagram Fungsi Alih Dalam Perangkat
DayaElektrik
Gambar9c. HasilSimulasiPerubahan
LunakMatlab/Simulink
Grafik perubahankecepatanrotor, perubahansudut
ruor, perubahan daya elektrik dan perubahan
bgangan terminal pada kondisi awal dari kendali
PIDPSSditunjukkanpadagambar9.
1.4
1.2
1
0.s
0.6
0.01
04
om5
0.2
0
0
{.m5
2
4
6
S
10
Tegangan
Gambar9d. HasilSimulasiPerubahan
Terminal
{01
{.015
10
KecepatanRotor
Gambar9a.Hasil SimulasiPerubahan
:
:
1t' ' ""' : """"
t.
t:
t:
'{,-
"
I
t
"
"'r
"
"
'
[:
''tt: /\:
l/\'+
l/
:
\/i
10
Berdasarkanhasil running dari kendali PIDPSS,
selanjutnya
diperolehnilai-nilaiyang akandijadikan
sebagai anggota himpunan dalam variabel input
fuzzy.Dalamkendalifuzzy ini, adaduavariabelinput
(variabel perubahan kecepatan rotor dan delta
perubahankecepatanrotor) dan satuvariabeloutput.
Definisi fungsi keanggotaansecaradiskrit dalam
sistemkendali logika fuzry berdasarkandatarunning
denganmenggunakan
kendali PIDPSSditunjukkan
padatabel1 dantabel2.
JPMS, Edisi Tahun Xl, No. 1, Juni 2006
180
u
Tabel 1. Definisi Fungsi Kenggotaanuntuk Variabel Input Aar
P
7r
N
-0.011057 -0.008169 .0.004318 -0.00143 0.0014s8 0.005309
i1
0,3
0
0
0
0
o7
0,3
0,7
0,3
0
0
0
0
0,3
4.7
I
1
)-008197
I
0
0
Tabel2. Definisi Fungsi Kenggotaanuntuk Variabel Input dLa
P
7,
N
-0.000807 -0.000539 -0.000181 0.000088
0
0
0
0
0;l
0,3
0
0
0,3
0.7
I
0.000691
0.7
0.000346
0,3
0,3
0.1
0
0
0.000950
0
0
-rll
Selanjutnya,dari definisi fungsi keanggotaantersebut
di atas kemudian disusun "fruty rule yang
menghubungkan besaran masukan dan keluaran,
sepertiditunjukkan pada tabel 3.
semakin meningkat yang salah satunya ditunjukkan
dengan waktu osilasi perubahan kecepatan rotor,
perubahansudut rotor, perubahandaya elektrik dan
perubahanteganganterminal yang semakincepat.
u
{
nr
L
D. Kesimpulan
Berdasarkanura,iandari pembahasantersebut
dapat disimpulkan bahwa sistem kendali fuzzy dapat
sebagaipengganti
digunakandan diimplementasikan
kendali Proportionol Integral Derivative Power
System Stabilizer pada sistem eksitasi' Kinerja dari
kendali fuzzy ini sangat dipengaruhi oleh ketepatan
susunanfungsi keanggotaandan pembobotannya.
FuzzyRule
Tabel3.Susunan
N
N
Z
P
MF1
MF2
MF3
Z
MF4
MF5
MF6
P
MF7
MF8
MF9
Visualisasisusunan
fuzzy rule tersebutdi atasdalam
ditunjukkanpadagambar10.
Matlab/Simulink
f:----*-l
[-----]
r---l
m
tr---l
t-:-----l
t-.---___l
t--l---_--1
l---:-l
n:. '_ ]
1 0€5
Daftar Pustaka
'
G
F
3t
u
m
K!
'
Abadi, A. M. (2004).,Koordinasi Pengendali Eksitqsi
dan Governor.D engan MenggunakanLogika
Fuzzy.Laporan BBI.
Brunelle, Patrice. (2000). Power System Blockset.
Canada:Teqsim lnternastional.
Saadat, Hadi. (1999). Power System Analysis.
Singapore:McGraw-Hill Co
Yao-nan Yu, ( I 983). Electric Power System
Dynamics"New York: Academic Press.
Ih
u
,lh
d
,fu
g
lE
pr
sC
K,
3.64?
Gambar10. VisualisasiFuzzyRule dalam
Matlab/Simulink
kendalifuzzyir'i adalah
Tahapakhirdariperancangan
mengimplementasikanhasil rancangan ke dalam
perangkat lunak simulink guna melihat hasil
responnya. l{asil yang diharapkan dari rancangan
sisiem kendali fuzzy yang berfungsi menggantikan
kendali PIDPSS ini adalah kinerja sistem yang
*)