Aero pendulum adalah sejenis pendulum yang dirakit dengan motor baling-baling di ujung pendulum. Dengan demikian, ia berputar di sekitar titik tetap dengan menggunakan gaya dorong. Gaya dorong dihasilkan oleh baling-baling efek aerodinamik. Kontroler PID adalah salah satu cara untuk mengontrol posisi sudut pendulum. Posisi sudut pendulum pada bidang tunggal akan distabilkan terhadap gravitasi untuk setiap posisi yang diinginkan dengan menggunakan propeller bertenaga motor brushless DC. Selain itu data respon sistem tidak bisa dilihat secara real-time karena harus dipindahkan dahulu dari serial monitor ke Matlab untuk bisa dilihat datanya.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencari parameter kontroler Proportional-Integral-Derivatif (PID) dari hasil simulasi model matematika sistem Aero Pendulum berdasarkan spesifikasi hardware yang didesain. Kemudian nilai parameter kontroler PID yang sudah diketahui dimasukkan kedalam sketch Arduino IDE untuk pengujian respon dan pengambilan data. Selain itu, ketika Aero Pendulum sedang melakukan self Stabilizing control, respon dapat ditampilkan secara real time dengan GUI LabVIEW.
Software yang digunakan dalam penelitian ini adalah LabVIEW 2014 yang digunakan untuk mencari parameter kontroler PID dari hasil simulasi model matematika Aero Pendulum. Selain itu LabVIEW 2014 digunakan sebagai GUI untuk pengambilan data respon dan menampilkan respon Aero Pendulum secara real time dalam bentuk grafik.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai parameter kontroler PID dari hasil simulasi model matematika dengan menggunakan second method Ziegler-Nichols didapatkan nilai Kp=0.06, Ki=5 dan Kd=0.05. Parameter PID yang telah didapatkan akan dimasukkan pada sketch Arduino IDE dan hasilnya lengan Aero Pendulum dapat mempertahankan posisinya agar stabil pada sudut yang ditentukan sesuai setpoint.
Respon terbaik dihasilkan pada data dengan setpoint 45˚, yang mana mempunyai waktu tunda (td) sebesar 1,71 detik, waktu naik (tr) sebesar 5,421 detik, waktu tunak (ts) sebesar 7,403 detik, dan error steady state (Ess) sebesar 0.017%. Pada pengujian beban respon memiliki error steady state (Ess) sebesar 0.069%.
Aero pendulum is a type of pendulum that is assembled with a propeller motor at the end of the pendulum. As such, it rotates around a fixed point using thrust. Thrust is produced by the propeller aerodynamic effect. The PID controller is one way to control the position of the pendulum angle. The position of the pendulum angle in a single field will be stabilized to gravity for each desired position using a DC brushless motorized propeller. Besides, the system response data cannot be seen in real-time because it must be moved from the serial monitor to Matlab to be able to see the data.
The purpose of this study was to find out the Proportional-Integral-Derivative (PID) controller parameters from the simulation results of the mathematical model of the Aero Pendulum system based on the hardware specifications designed. Then the known PID controller parameter values are entered into the Arduino IDE sketch for testing response and data retrieval. Besides, when Aero Pendulum is performing a self-stabilizing control, the response can be displayed in real-time with the LabVIEW GUI.
The software used in this study is LabVIEW 2014 which is used to find PID controller parameters from the simulation results of the Aero Pendulum mathematical model. Besides, LabVIEW 2014 is used as a GUI for retrieving data responses and displaying Aero Pendulum responses in real-time in graphical form.
The results showed that the PID controller parameter values from the simulation of mathematical models using the Ziegler-Nichols second method obtained Kp=0.06, Ki=5 and Kd=0.05. The PID parameters that have been obtained will be inserted into the Arduino IDE sketch and the result is that the Aero Pendulum arm can maintain its position to be stable at the specified angle according to the setpoint.
A good response is generated on data with a 45˚ setpoint, which has a delay time (td) of 1,71 seconds, rise time (tr) of 5,421 seconds, sample time (ts) of 7,403 seconds, and steady-state error (Ess) amounting to 0.017%. In response load testing has a steady-state error (Ess) of 0.069%.