Perancangan dan Implementasi Prototipe Sistem Kontrol Posisi Motor DC Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Metode Fuzzy Logic

Abstract

Ketepatan kendali kecepatan pada motor DC menjadi faktor krusial dalam berbagai aplikasi otomasi industri seperti sistem konveyor, lengan robot, dan permesinan CNC, namun karakteristik motor DC yang nonlinier dan sensitif terhadap perubahan beban menyulitkan penerapan metode kendali konvensional seperti PID yang memerlukan pemodelan matematis presisi, sementara logika fuzzy menawarkan pendekatan alternatif yang mampu menangani ketidakpastian dan nonlinieritas tanpa model matematis eksplisit, namun implementasinya pada platform mikrokontroler murah seperti Arduino Uno masih terbatas dan belum terdokumentasi secara lengkap. Penelitian ini bertujuan merancang dan mengimplementasikan prototipe kendali kecepatan motor DC berbasis Arduino Uno dengan logika fuzzy Mamdani serta menguji kinerjanya pada dua kondisi setpoint berbeda. Metode penelitian menggunakan pendekatan Research and Development (R&D) dengan tahapan perancangan konsep sistem kendali loop tertutup, pemilihan dan integrasi komponen (motor DC encoder 120 PPR, Arduino Uno, driver L298N, LCD I2C), perancangan fuzzy logic controller dengan 2 input (error dan delta error) dan 1 output (PWM) menggunakan 5 himpunan fuzzy pada setiap variabel dan 25 aturan inferensi Mamdani dengan defuzzifikasi centroid, pengembangan perangkat lunak pada Arduino IDE dengan interrupt encoder untuk pembacaan kecepatan real-time, serta pengujian pada dua setpoint (150 dan 200 RPM) dengan 14 kali pengulangan masing-masing, dimana parameter yang diukur meliputi error, delta error, PWM, dan settling time yang kemudian dianalisis secara statistik (mean dan standar deviasi). Hasil pengujian menunjukkan sistem mampu mencapai error rata-rata 0,01 ± 0,51 RPM pada setpoint 150 dengan settling time 1,69 ± 0,22 detik, dan error 0 RPM pada setpoint 200 dengan settling time 2,14 ± 0,65 detik, dimana sistem berhasil mengoreksi error secara bertahap melalui mekanisme 25 aturan fuzzy dengan pola konvergensi eksponensial menuju setpoint pada kedua kondisi uji, sehingga membuktikan kelayakan logika fuzzy pada Arduino Uno untuk kendali kecepatan motor DC skala prototipe dengan akurasi tinggi (error ≤ 0,5 RPM). Kontribusi utama penelitian ini adalah dokumentasi lengkap implementasi FLC pada mikrokontroler murah yang dapat direplikasi untuk berbagai aplikasi otomasi skala pendidikan dan industri ringan, dengan keterbatasan penelitian meliputi pengujian tanpa variasi beban eksternal dan cakupan setpoint yang terbatas (hanya 150 dan 200 RPM), sehingga penelitian lanjutan disarankan untuk menguji sistem dengan variasi beban terstruktur dan rentang setpoint yang lebih luas (50-300 RPM) serta membandingkan kinerjanya dengan kontroler PID yang di-tune secara optimal.