Pengenalan Simulink
Download as DOCX, PDF0 likes605 views
Dokumen ini membahas penggunaan perangkat lunak Simulink dan Scilab untuk pemodelan, simulasi, dan analisis sistem dinamis, serta cara menggunakan editor blok diagram Xcos di Scilab. Praktikum mencakup pengenalan dan eksperimen dengan manipulasi sinyal seperti integrasi, penguatan, penjumlahan, dan perkalian sinyal sinus. Hasil menunjukkan bahwa Scilab dan Xcos dapat digunakan sebagai alternatif untuk Simulink dalam melakukan berbagai operasi matematika pada sinyal.
Pengenalan Simulink
- 1. LUSIANA DIYAN NINGRUM 3 D4 TEKNIK KOMPUTER B FIRJA HANIF MAULANA 2210181051 BAYU SANDI MARTA PRAKTIKUM SISTEM PENGATURAN KOMPUTER 24 SEPTEMBER 2020 PRAKTIKUM 1 : PENGENALAN SIMULINK
- 2. BAB 1 DASAR TEORI Perangkat lunak SIMULINK dikembangkan oleh MATHWORK, untuk melakukan modelling, simulasi, dan analisis dinamika sistem proses. Dengan demikian sangat bermanfaat dalam perancangan kendali dan pemrosesan sinyal, baik dalam bentuk kontinyu maupun digital. Didalam folder MATLAB, Simulink menempati satu directory tersendiri, terlepas dari directory “TOOLBOX”, sehingga diperlukan perhatian tersendiri saat peng’instal’an paket program MATLAB. Penyajian “statement” dalam bentuk diagram blok, yang berinteraksi dengan function, mfile dalam MATLAB, juga dapat berinteraksi perangkat luar dengan pemrogram dalam bahasa C maupun fortran. Blok - blok statement dikelompokkan pustaka blok diagram (“Simulink Library Browser”). Setiap Blok Statement dilengkapi dengan minimal salah satu jalur I/O (“port input/output”), digunakan sebagai perangkat antarmuka dengan blok statement yang lain. Adapun parameter blok statement dapat diubah -ubah sesuai dengan kebutuhan saat melakukan simulasi. Semua kemudahan tersebut sangat didukung dengan sistem GUI (graphic user interface) yang ada dalam paket program MATLAB. Alternatif software yang dapat digunakan selain MATLAB yakni SCILAB. Scilab adalah suatu perangkat lunak yang dikembangkan untuk komputasi numerik dan visualisasi data. Pada awalnya Scilab dikembangkan oleh INRIA dan ENPC, Perancis, dan sekarang pengembangan dan pemeliharaan Scilab dilakukan oleh konsorsium Scilab. Alamat website Scilab adalah http://www.scilab.org. Kelebihan utama dari Scilab yaitu gratis (freeware) dan tersedia untuk berbagai sistem operasi seperti Windows, Mac OS/X, Unix dan Linux. Scilab dapat dijalankan dari menu Start > Scilab-X.Y.Z > Scilab-X.Y.Z, dimana X.Y.Z adalah versi dari Scilab. Cara lain untuk menjalankan Scilab adalah dengan melakukan klik ganda terhadap ikon Scilab yang terdapat pada jendela Dekstop. Setelah kita jalankan perintah tersebut maka akan muncul suatu jendela Scilab, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
- 3. Gambar 1. Tampilan Scilab dan XCOS Xcos adalah editor blok diagram dan GUI untuk pemodelan dan simulasi sistem dinamis. Xcos terdiri atas tiga elemen, yaitu Editor, Palette browser, dan Simulator. Editor merupakan tempat untuk mendesain sistem yang akan dibangun. Desain ini berbentuk flow chart, dimulai dari input sistem, proses, dan output sistem. Bagian kedua adalah Palette browser. Palette browser berisi blok- blok yang telah dikelompokkan berdasarkan kategori-kategori, semisal sistem kontinyu, sistem diskrit, operasi matematis, matriks, elektrikal, dan yang lain. Bagian terakhir adalah Simulator. Sistem dinamis yang telah didesain kemudian disimulasikan, dalam bentuk grafik misalnya, dengan menggunakan Simulator Xcos. Launch Xcos Untuk membuka jendela Xcos dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu dengan mengetik perintah “xcos” pada Scilab Console kemudian tekan tombol Enter atau Return. Cara yang lain yaitu dengan mengklik toolbar Xcos pada Scilab Console. Untuk dapat mendesain sebuah sistem dinamis di jendela Xcos, dibutuhkan blok-blok Palette browser. Palette browser dapat dipanggil dengan cara mengklik menu View di jendela Xcos, kemudian pilih Palette browser. Cara membuka Palette browser pada Xcos. Klik menu View, kemudian pilih Palette browser. Dalam jendela Palette browser (Gambar 4), terlihat beberapa blok-blok yang sudah dikelompokkan berdasarkan beberapa kategori, diantaranya adalah Commonly Used Blocks, Continuous time systems, Discrete time systems, Mathematical Operations, Electrical, Signal Processing, Sinks, Sources, dan lain-lain. Blok-blok dalam Palette browser tersebut untuk selanjutnya dapat digunakan sebagai komponen dalam membuat atau mendesain sebuah sistem dinamis pada jendela Xcos.
- 4. BAB 2 PERALATAN Peralatan yang digunakan untuk praktikum ini diantaranya : 1. PC / Komputer 2. Software Matlab yang dilengkapi dengan Simulink (Bisa juga diganti dengan software serupa, disini saya menggunakan Scilab dan XCos)
- 5. BAB 3 EXPERIMENTAL SETUP Memulai dan membuat model dengan XCos a. Buka dan jalankan Scilab b. Jalankan XCos dengan men-klik icon XCos pada menu Application seperti dibawah ini c. Akan muncul jendela “Pallete Browser ”
- 6. d. Buat file baru melalui menu File > New Diagram e. Drag and drop simbol yang terdapat pada kolomkanan jendela library ke jendela file f. Buat model rangkaian integrator seperti pada gambar di bawah ini g. Untuk menjalakan simulasi maka klik icon h. Kemudian akan tampil gambar sinyal hasil operasi
- 7. BAB 4 HASIL PENGUJIAN PERCOBAAN a. CONSTANT dan GAIN Gambar Rangkaian Model Value = 2
- 8. Value = 1 Value = 3
- 9. Value = 4 b. SINE WAVE Gambar Rangkaian Model
- 10. Amplitudo = 2, Frekuensi = 1 Amplitudo = 5, Frekuensi = 1
- 11. c. STEP Gambar Rangkaian Model Step time = 1, Value = 4
- 12. Step time = 2, Value=5 d. RAMP Gambar Rangkaian Model
- 13. Slope = 0, Value = 4 Slope = 2, Value = 5
- 14. TUGAS 1. Penguatan Sinyal Sinus Amplitudo = 5 Frekuensi = 1 rad/s Gain = 1
- 15. 2. Pelemahan Sinyal Sinus Amplitudo = 5 Frekuensi = 1 rad/s Gain = 0.5 3. Penjumlahan dua sinyal sinus
- 16. Amplitudo1 = 5 Amplitudo2 = 2 Frekuensi1 = 1 rad/s Frekuensi1 = 1 rad/s 4. Perkalian dua sinyal sinus Amplitudo = 5 Frekuensi = 1 rad/s Gain = 2
- 17. BAB 5 ANALISA DAN KESIMPULAN Pada praktikum pertama ini bertujuan untuk mengetahui fungsi Simulink pada Matlab untuk membuat model matematika dari suatu sinyal. Akan tetapi pada praktikum ini saya menggunakan Scilab sebagai alternative software yang memiliki fungsi sama dengan Matlab, sedangkan untuk pengganti Simulink dapat menggunakan XCos dimana fungsi – fungsi pada software ini memiliki kemiripan dengan Simulink hanya berbeda pada penamaan. Melalui XCos, dapat dilakukan beberapa manipulasi sinyal menggunakan integrator dan gain, mengenal jenis sinyal seperti sinyal sinus, step dan ramp, serta mengenal beberapa operasi dasar sinyal seperti penjumlahan dan perkalian. Rangkaian model pertama yang dibuat yakni rangkaian integrator yang tersusun dari constant, integrator, scope dan clock. Fungsi scope pada rangkaian ini untuk menampilkan sinyal hasil operasi. Integrator berperan sebagai pengintegral input terhadap waktu sehingga dapat menghasilkan suatu bentuk gelombang output yang merupakan hasil dari pengoperasian sinyal masukan dari constant. Pada percobaan ini nilai constant adalah 1. Output dari model integrator tersebut sangat bergantung dengan input dari constant. Ketika input konstan bernilai 1 maka output yang diperoleh dari integrator juga konstan sama dengan 1. Dimana penghitungan ini diperoleh dari penghitungan integral dari ∫ 1 𝑑𝑡 = t, sehingga ketika t = 1 diperoleh y = 1 sama halnya ketika t bernilai 5 maka y memiliki nilai 5 juga. Hasil dari pemrosesan ini dapat dilihat pada grafik sinyal di bawah ini.
- 18. Selanjutnya, pemodelan untuk rangkaian Gain. Gain adalah satuan kemampuan sebuah rangkaian (berupa penguat) untuk memperbesar daya atau amplitudo sinyal dari masukan ke keluaran. Gain pada rangkaian pemodelan ini berfungsi sebagai pelemah atau penguat sinyal masukan pada pemodelan tersebut. Gain berfungsi sebagai penguat jika nilai gain lebih dari 1 (G > 1), sedangkan gain sebagai pelemah apabila nilainya kurang dari 1 (G < 1). Gambar di sebelah kiri menunjukkan sinyal yang konstan karena memiliki Gain bernilai 1 sedangkan gambar di sebelah kanan menunjukkan sinyal gain yang berfungsi sebagai penguat karena nilai gain sama dengan 2. Dari perbandingan dua sinyal tersebut, dapat diketahui bahwa nilai yang gain mempengaruhi nilai inputan atau constant. Jika nilai constant = 1 dan gain bernilai 2 maka pada scope nilai constant akan dikuatkan sebanyak 2 kali. Sebaliknya untuk memanfaatkan gain sebagai pelemah sinyal dapat dilakukan dengan memberi nilai kurang dari 1 1 > G > 0. Selanjutnya percobaan untuk membuat pemodelan sinyal sinus dengan menggunakan fungsi Sine Wave. Sinyal sinus merupakan fungsi matematika yang berbentuk osilasi halus berulang. Gelombang sinyal sinus dapat dihitung menggunakan rumus berikut . Gelombang sinus terbentuk dari sebuah lingkaran dibagi menjadi 8 bagian dengan sudut 45o (360o/8). satu putaran lingkaran atau satu bukit dan satu lembah pada gelombang sinus disebut satu periode (T). Satu periode gelombang sinus terjadi dalam 360o atau 2π radian Selain sinyal sinus, pada praktikum ini juga mencoba proses dari sinyal step dan ramp. Sinyal step memiliki respon yang bersifat sementara. Respon fungsi step terhadap respons cenderung lebih stabil. Sehingga, fungsi step dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑢(𝑡) = 1, 𝑡 > 0 = 0, 𝑡 < 0
- 19. Dari potongan gambar sinyal di atas dapat diketahui bahwa perubahan amplitude pada step berjalan secara bertahap. Berdasarkan model sinyal yang memili step value = 1 dengan besar amplitude = 4 dihasilkan sebuah sinyal yang mengalami pergantian amplitude ketika berada dalam t = 1 s dengan peningkatan amplitude sebesar 4 satuan. Sedangkan fungsi sinyal ramp memiliki sifat berubah bertahap terhadap waktu berfungsi untuk mengetahui pergerakan sinyal yang memiliki kecepatan perubahan yang konstan sehingga dapat diketahui bahwa perubahan sinyal ramp tampak seperti grafik. Perumusan pergerakan sinyal pada fungsi ramp dapat dihitung menggunakan formula berikut : 𝑡𝑢(𝑡) = 𝑡, 𝑡 ≥ 0 = 0 => 𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘 𝑡𝑒𝑟𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑠𝑖 Untuk membuat pemodelan penjumlahan dua sinyal sinus menggunakan operasi penjumlahan seperti biasa dengan memanfaatkan operasi yang telah disediakan oleh XCos. Pada percobaan ini, frekuensi dari kedua sinyal sama yakni bernilai 2 rad/s dengan besar amplitude yang berbeda. Besar amplitude sinyal1 adalah 6 sedangkan amplitude sinyal2 bernilai 2. Hasil dari proses penjumlahan ini menunjukkan bahwa dua sinyal yang dijumlahkan mengalami peningkatan nilai amplitudonya. Sehingga dari output penjumlahan dua sinyal ini dapat diperoleh rumusan matematika untuk penjumlahan dua sinyal adalah 𝑦(𝑡) = 𝑥1 (𝑡) + 𝑥2(𝑡).
- 20. Gambar Model Penjumlahan Sinyal Sinus Output dari penjumlahan kedua sinyal di atas akan membentuk sinyal dengan besar amplitude yang mengalami peningkatan seperti yang ditunjukkan gambar di bawah ini. Amplitudo sinyal yang baru bernilai 10. Gambar Sinyal Sinus Hasil Penjumlahan Sedangkan untuk membuat pemodelan perkalian dua sinyal, secara matematis dirumuskan dengan 𝑦 = 𝑥1 (𝑡) .𝑧1(𝑡). Dimana operasi ini akan mengalikan semua komponen dari kedua sinyal tersebut. Sinyal1 yang memiliki nilai amplitude = 3 dan besar frekuensi = 2 rad/s dikalikan dengan Sinyal2 yang memiliki amplitude = 4 dan besar frekuensi = 1 rad/s.
- 21. Gambar Rangkaian Perkalian Dua Sinyal Sinus Hasil dari perkalian kedua sinyal di atas adalah sinyal sinus dengan rentang amplitude bernilai 10 seperti yang terlihat pada gambar sinyal di bawah ini. Gambar Sinyal Perkalian Dua Sinus KESIMPULAN Scilab dapat digunakan sebagai aplikasi untuk membuat simulasi pemodelan yang memiliki berbagai macam operasi matematika seperti gain, step, ramp, penjumlahan, pengurangan,perkalian, penguatan dan pelemahan untukmensimulasikan output suatu operasi sinyal dan mengetahui analisa dari suatu sistem berdasarkan konsep matematika.