Implementasi Sistem Kontrol Fuzzy-PID Hybrid Untuk Kendali Suhu Oven Listrik Berbasis FPGA Cyclone IV

Pengendalian suhu yang stabil pada oven listrik sangat penting dalam berbagai proses industri. Namun, karakteristik termal oven yang nonlinier sering kali memicu permasalahan seperti lewatan maksimum (overshoot) yang tinggi, waktu penetapan (settling time) yang lama, serta ketidakstabilan respons. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem kendali suhu oven listrik berbasis Field Programmable Gate Array (FPGA) Cyclone IV E dengan menerapkan algoritma Proportional Integral Derivative (PID) digital guna mencapai pemrosesan kendali real-time berpresisi tinggi. Sistem dirancang secara close-loop terintegrasi, menggunakan sensor RTD PT100 dengan transmiter 4 hingga 20 mA untuk pembacaan suhu yang presisi. Mikrokontroler ESP32 difungsikan sebagai gateway data untuk melakukan konversi sinyal dan mengirimkannya ke FPGA melalui komunikasi UART. Algoritma PID direalisasikan ke dalam perangkat keras menggunakan bahasa VHDL pada perangkat lunak Quartus Prime, dengan penalaan parameter awal menggunakan metode kurva reaksi Ziegler-Nichols Kp 1,88, Ki 0,005104, Kd 172,8). Keluaran PID dikonversi menjadi pengaturan sudut pemicuan fasa untuk mengendalikan aktuator AC Dimmer LSA 002 yang mengatur suplai daya ke tubular heater. Pengujian sistem menunjukkan performa terbaik pada setpoint 130°C, yang mampu menghasilkan overshoot terkendali sebesar 4,38 persen, settling time 441 detik, dan steady-state error yang sangat kecil yaitu 0,522 persen. Pengujian kestabilan waktu tunda (jitter) pada FPGA mencatatkan deviasi RMS sebesar 2,41 mikrodetik, jauh lebih superior dan deterministik dibandingkan mikrokontroler konvensional yang mencapai 59,99 mikrodetik. Implementasi algoritma PID murni pada FPGA terbukti mampu meningkatkan presisi aktuasi dan meredam fluktuasi daya. Hasil penelitian ini memvalidasi keandalan komputasi paralel perangkat keras dan menjadi landasan komprehensif bagi pengembangan sistem hibrida cerdas Fuzzy-PID di masa depan.