Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Media Pembelajaran Sistem Pengendalian Ketinggian Air T1 612012026 BAB IV

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dibahas mengenai pengujian alat serta analisis dari hasil pengujian. Tujuan dilakukan pengujian adalah mengetahui sejauh mana kinerja hasil perancangan yang telah dibahas pada Bab III serta mengetahui tingkat keberhasilan setiap spesifikasi yang telah diajukan. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian perbagian maupun keseluruhan sistem.

4.1.Pengujian Sensor Ultrasonik

Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil pembacaan sensor ultrasonik dengan penggaris yang didapat seperti yang ditunjukkan Tabel 4.1 di bawah ini:

Tabel 4.1. Hasil Pembacaan Sensor Ultrasonik

Pembacaan Penggaris (cm) Pembacaan Sensor Ultrasonik (cm) Ralat (cm)

5 4,98 0,02

6 6,29 0,29

7 6,98 0,02

8 7,88 0,12

9 8,91 0,09

10 9,88 0,12

11 10,84 0,16

12 11,88 0,12

13 12,98 0,02

14 13,95 0,05

15 14,84 0,16

16 16,16 0,16

17 16,91 0,09

18 17,88 0,12

19 18,84 0,16

20 20,16 0,16

21 21,12 0,12

22 21,81 0,19

23 22,71 0,29

24 24,09 0,09

25 24,98 0,02

4.2.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode On-Off tanpa Gangguan

Pengujian dilakukan dengan memvariasikan setpoint dari 5cm-25cm dan didapatkan hasil seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.1 Pengujian metode on-offtanpa gangguan dengan Setpoint 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 cm

Gambar 4.2. Pengujian metode on-offtanpa gangguan dengan Setpoint 11, 12, 13, 14, dan 15 cm

Gambar 4.3. Pengujian metode on-off tanpa gangguan dengan Setpoint 16, 17, 18, 19 dan 20 cm

Gambar 4.4. Pengujian metode on-offtanpa gangguan dengan Setpoint 21, 22, 23, 24 dan 25 cm

4.3. Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode On-Off dengan Gangguan

Pada pengujian ini katup buang air di sebelah kanan dibuka sehingga volume air yang keluar lebih banyak, di mana banyaknya air yang keluar diatur sebesar 10% dari maksimal air yg dikeluarkan pompa air. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan

Gambar 4.5. Pengujian metode on-off dengan gangguan dengan Setpoint 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 cm

Gambar 4.6. Pengujian metode on-off dengan gangguan dengan Setpoint 11, 12, 13, 14, dan 15 cm

Gambar 4.7. Pengujian metode on-off dengan gangguan dengan setpoint 16, 17, 18, 19 dan 20 cm

Gambar 4.8. Pengujian metode on-off dengan gangguan dengan setpoint 21, 22, 23, 24 dan 25 cm

4.4.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode PID tanpa Gangguan Pengujian dilakukan dengan memvariasikan setpoint dari 5cm-25cm dengan Kp = 90, Ki = 1, Kd = 5 dan didapatkan hasil seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.9. Pengujian metode PIDtanpa gangguan dengan Setpoint 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 cm

Gambar 4.10. Pengujian metode PIDtanpa gangguan dengan Setpoint 11, 12, 13, 14, dan 15 cm

Gambar 4.11. Pengujian metode PIDtanpa gangguan dengan Setpoint 16, 17, 18, 19 dan 20 cm

Gambar 4.12. Pengujian dengan metode PIDtanpa gangguan Setpoint 21, 22, 23, 24 dan 25 cm

Dari pengujian ini, didapatkan data seperti pada Tabel 4.2 dibawah ini, data diambil saat sistem mencapai steady state.

Tabel 4.2. Hasil Pengujian menggunakan metode PID tanpa gangguan. Setpoint (cm) Hasil Pembacaan Sensor(cm) Ralat

5 4,91 0,09

6 6,02 0,02

7 6,91 0,09

8 8,16 0,16

9 9,13 0,13

10 10,02 0,02

11 11,05 0,05

12 12,02 0,02

13 13,05 0,05

14 14,02 0,02

15 14,84 0,16

16 16,09 0,09

17 17,08 0,08

18 18,09 0,09

19 19,12 0,12

20 20,16 0,16

21 21,15 0,15

22 22,02 0,02

23 23,19 0,19

24 24,02 0,02

25 25,26 0,26

Rata-rata ralat: 0,094

4.5.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode PID dengan Gangguan Pada pengujian ini katup buang air di sebelah kanan dibuka sehingga volume air yang keluar lebih banyak, di mana banyaknya air yang keluar diatur sebesar 10% dari maksimal air yg dikeluarkan pompa air. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan

setpoint dari 5cm-25cm dan kp , ki, kd sama dengan pengujian tanpa gangguan kemudian didapatkan hasil seperti gambar di bawah ini

Gambar 4.13. Pengujian metode PIDdengan gangguan dengan Setpoint 5, 6, 7, 8, 9 dan 10 cm

Gambar 4.14. Pengujian metode PIDdengan gangguan dengan setpoint 11, 12, 13, 14, dan 15cm

Gambar 4.15. Pengujian metode PIDdengan gangguan dengan Setpoint 16, 17, 18, 19 dan 20 cm

Gambar 4.16. Pengujian metode PIDdengan gangguan dengan Setpoint 21, 22, 23, 24 dan 25 cm

Dari Pengujian ini didapatkan data seperti pada Tabel 4.3 dibawah ini, data diambil saat sistem mencapai steady state.

Tabel 4.3 Hasil Pengujian menggunakan metode PID dengan gangguan.

Setpoint (cm) Hasil Pembacaan Sensor(cm) Ralat

5 4,7 0,3

6 5,6 0,4

7 6,8 0,2

8 7,8 0,2

9 8,9 0,1

10 10 0

11 11,1 0,1

12 12 0

13 13,1 0,1

14 14,1 0,1

15 15,1 0,1

16 16 0

17 17,1 0,1

18 18 0

19 19,1 0,1

20 20 0

21 21 0

22 22 0

23 23,1 0,1

24 24,1 0,1

25 25,1 0,1

Rata-rata ralat: 0,10

4.6.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode Fuzzy tanpa Gangguan

Pengujian dilakukan dengan memvariasikan setpoint dari 5cm-25cm dan didapatkan hasil seperti gambar di bawah ini

Gambar 4.17. Pengujian metode fuzzy tanpa gangguan dengan setpoint 5, 6, 7, 8, 9, 10 cm

Gambar 4.19. Pengujian metode fuzzy tanpa gangguan dengan setpoint 16, 17, 18, 19, 20 cm

Gambar 4.20. Pengujian metode fuzzy tanpa gangguan dengan setpoint 21, 22, 23, 24 ,25 cm

Tabel 4.4 Hasil Pengujian menggunakan metode fuzzy tanpa gangguan. Setpoint (cm) Hasil Pembacaan Sensor(cm) Ralat

5 4,91 0,09

6 6,02 0,02

7 7,05 0,05

8 8,02 0,02

9 8,91 0,09

10 10,02 0,02

11 10,84 0,16

12 11,81 0,19

13 12,84 0,16

14 13,81 0,19

15 14,91 0,09

16 15,67 0,33

17 16,84 0,16

18 17,74 0,26

19 18,78 0,22

20 19,67 0,33

21 20,84 0,16

22 21,74 0,26

23 22,71 0,29

24 23,64 0,36

25 24,71 0,29

Rata-rata ralat: 0,18

4.7.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode Fuzzy dengan Gangguan

Pada pengujian ini katup buang air di sebelah kanan dibuka sehingga volume air yang keluar lebih banyak, di mana banyaknya air yang keluar diatur sebesar 10% dari maksimal air yg dikeluarkan pompa air. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan

Gambar 4.21. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 5, 6, 7, 8, 9, 10 cm

Gambar 4.22. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 10, 11, 12, 13, 14, 15cm

Gambar 4.23. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 16, 17, 18, 19, 20 cm

Gambar 4.24. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 21, 22, 23, 24, 25 cm

Dari Pengujian ini didapatkan data seperti pada Tabel 4.5 di bawah ini, data diambil saat sistem mencapai steady state.

Tabel 4.5 Hasil Pengujian menggunakan metode fuzzy dengan gangguan.

Setpoint

(cm)

Hasil Pembacaan

Sensor(cm) Ralat

5 4,91 0,09

6 6,02 0,02

7 7,05 0,05

8 8,02 0,02

9 8,91 0,09

10 9,95 0,05

11 10,78 0,22

12 12,02 0,02

13 12,98 0,02

14 14,09 0,09

15 14,91 0,09

16 15,81 0,19

17 16,78 0,22

18 17,74 0,26

19 18,78 0,22

20 19,74 0,26

21 20,78 0,22

22 21,67 0,33

23 22,71 0,29

24 23,6 0,4

25 24,54 0,46

Rata-rata ralat: 0,182

4.8.Analisis Hasil Pengujian

Sistem telah berhasil bekerja sesuai dengan spesifikasi yang sudah ditentukan, hanya saja untuk setpoint di atas 10 cm terdapat banyak noise mengakibatkan grafik seperti naik turun , tetapi saat diukur dengan menggunakkan penggaris nilai ketinggian air tetaplah sama. Respon sistem pada alat ini lama jadi dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai setpoint yang tinggi ataupun merubah setpoint dari ketinggian yang tinggi ke ketinggian rendah.

Berdasarkan percobaan dengan tiga metode yaitu on-off, PID, dan Fuzzy dapat disimpulkan bahwa:

1. Pada metode on – off hasil terlihat sangat berosilasi karena hanya terdapat 2 kondisi yaitu on dan off yang mengakibatkan ketinggian air pada wadah air berosilasi juga. Kelebihan dari metode ini adalah metodenya yang mudah diterapkan dan mudah dipahami.

2. Pada metode PID terlihat bahwa metode ini sudah mampu mengontorol ketinggian dengan baik,yaitu dapat membuat ketinggian air stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan dan tidak berosilasi seperti pengendalian dengan metode on – off, meski terdapat noise pada grafik yang ditunjukkan tetapi nilai ketinggian air jika diukur dengan penggaris adalah sama. Kelemahan metode PID pada alat ini adalah saat mengubah setpoint menjadi lebih tinggi maka akan terdapat overshoot, sebagai contoh saat diubah dari setpoint 5cm ke 10 cm maka akan terdapat overshoot. Hal ini terjadi karena nilai integral error yang bertambah terus, untuk memperkecil

overshoot bisa dilakukan dengan memperkecil nilai Ki atau memperbesar nilai Kd. 3. Pada metode fuzzy terlihat bahwa metode ini juga mampu mengontrol ketinggian

dengan baik, yaitu dapat membuat ketinggian air stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan dan tidak berosilasi seperti pengendalian dengan metode on – off, noise yang ada pada grafik sama dengan yang ada pada grafik dengan metode PID , tetapi nilai ketinggian tetap sama seperti yang diukur dengan menggunakan penggaris. Kelemahan metode fuzzy pada alat ini adalah saat setpoint tinggi sistem tidak mampu mencapai setpoint tersebut, sebagai contoh saat setpoint 25cm sensor hanya mencapai 24.67cm, hal ini disebabkan semakin tinggi setpoint maka semakin banyak air yang keluar dari keran sedangkan penentuan logika fuzzy adalah tetap untuk setiap setpoint. Untuk membuat hasil menjadi lebih akurat adalah dengan mengggunakan logika fuzzy dengan 2 input yaitu error dan perubahan error. Dengan menambah perubahan error sebagai masukan fuzzy, maka sistem pengendalian dapat lebih antisipatif sehingga memperhalus osilasi.

Tabel 4.4 Hasil Pengujian menggunakan metode fuzzy tanpa gangguan. Setpoint (cm) Hasil Pembacaan Sensor(cm) Ralat

5 4,91 0,09

6 6,02 0,02

7 7,05 0,05

8 8,02 0,02

9 8,91 0,09

10 10,02 0,02

11 10,84 0,16

12 11,81 0,19

13 12,84 0,16

14 13,81 0,19

15 14,91 0,09

16 15,67 0,33

17 16,84 0,16

18 17,74 0,26

19 18,78 0,22

20 19,67 0,33

21 20,84 0,16

22 21,74 0,26

23 22,71 0,29

24 23,64 0,36

25 24,71 0,29

Rata-rata ralat: 0,18

4.7.Pengujian Pengendalian Ketinggian Air dengan Metode Fuzzy dengan Gangguan

Pada pengujian ini katup buang air di sebelah kanan dibuka sehingga volume air yang keluar lebih banyak, di mana banyaknya air yang keluar diatur sebesar 10% dari maksimal air yg dikeluarkan pompa air. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan setpoint dari 5cm-25cm dan didapatkan hasil seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.21. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 5, 6, 7, 8, 9, 10 cm

Gambar 4.22. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 10, 11, 12, 13, 14, 15cm

Gambar 4.23. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 16, 17, 18, 19, 20 cm

Gambar 4.24. Pengujian metode fuzzy dengan gangguan dengan setpoint 21, 22, 23, 24, 25 cm

Dari Pengujian ini didapatkan data seperti pada Tabel 4.5 di bawah ini, data diambil saat sistem mencapai steady state.

Tabel 4.5 Hasil Pengujian menggunakan metode fuzzy dengan gangguan. Setpoint

(cm)

Hasil Pembacaan

Sensor(cm) Ralat

5 4,91 0,09

6 6,02 0,02

7 7,05 0,05

8 8,02 0,02

9 8,91 0,09

10 9,95 0,05

11 10,78 0,22

12 12,02 0,02

13 12,98 0,02

14 14,09 0,09

15 14,91 0,09

16 15,81 0,19

17 16,78 0,22

18 17,74 0,26

19 18,78 0,22

20 19,74 0,26

21 20,78 0,22

22 21,67 0,33

23 22,71 0,29

24 23,6 0,4

25 24,54 0,46

Rata-rata ralat: 0,182

4.8.Analisis Hasil Pengujian

Sistem telah berhasil bekerja sesuai dengan spesifikasi yang sudah ditentukan, hanya saja untuk setpoint di atas 10 cm terdapat banyak noise mengakibatkan grafik seperti naik turun , tetapi saat diukur dengan menggunakkan penggaris nilai ketinggian air tetaplah sama. Respon sistem pada alat ini lama jadi dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai setpoint yang tinggi ataupun merubah setpoint dari ketinggian yang tinggi ke ketinggian rendah.

Berdasarkan percobaan dengan tiga metode yaitu on-off, PID, dan Fuzzy dapat disimpulkan bahwa:

1. Pada metode on – off hasil terlihat sangat berosilasi karena hanya terdapat 2 kondisi yaitu on dan off yang mengakibatkan ketinggian air pada wadah air berosilasi juga. Kelebihan dari metode ini adalah metodenya yang mudah diterapkan dan mudah dipahami.

2. Pada metode PID terlihat bahwa metode ini sudah mampu mengontorol ketinggian dengan baik,yaitu dapat membuat ketinggian air stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan dan tidak berosilasi seperti pengendalian dengan metode on – off, meski terdapat noise pada grafik yang ditunjukkan tetapi nilai ketinggian air jika diukur dengan penggaris adalah sama. Kelemahan metode PID pada alat ini adalah saat mengubah setpoint menjadi lebih tinggi maka akan terdapat overshoot, sebagai contoh saat diubah dari setpoint 5cm ke 10 cm maka akan terdapat overshoot. Hal ini terjadi karena nilai integral error yang bertambah terus, untuk memperkecil overshoot bisa dilakukan dengan memperkecil nilai Ki atau memperbesar nilai Kd.

3. Pada metode fuzzy terlihat bahwa metode ini juga mampu mengontrol ketinggian dengan baik, yaitu dapat membuat ketinggian air stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan dan tidak berosilasi seperti pengendalian dengan metode on – off, noise yang ada pada grafik sama dengan yang ada pada grafik dengan metode PID , tetapi nilai ketinggian tetap sama seperti yang diukur dengan menggunakan penggaris. Kelemahan metode fuzzy pada alat ini adalah saat setpoint tinggi sistem tidak mampu mencapai setpoint tersebut, sebagai contoh saat setpoint 25cm sensor hanya mencapai 24.67cm, hal ini disebabkan semakin tinggi setpoint maka semakin banyak air yang keluar dari keran sedangkan penentuan logika fuzzy adalah tetap untuk setiap setpoint. Untuk membuat hasil menjadi lebih akurat adalah dengan mengggunakan logika fuzzy dengan 2 input yaitu error dan perubahan error. Dengan menambah perubahan error sebagai masukan fuzzy, maka sistem pengendalian dapat lebih antisipatif sehingga memperhalus osilasi.