IMPLEMENTASI PENGENDALI FUZZY SEBAGAI PENYETEL PARAMETER PID PADA KENDALI SUHU OVEN LISTRIK BERBASIS FPGA CYCLONE IV

Pengendalian suhu pada oven listrik memerlukan pendekatan yang adaptif karena karakteristik dinamis oven yang memiliki inersia termal tinggi, respons lambat, dan distribusi panas yang tidak selalu seragam, sehingga pengendali Proportional-Integral-Derivative (PID) konvensional dengan parameter tetap cenderung kurang optimal ketika terjadi perubahan kondisi operasi. Penelitian ini merancang dan mengimplementasikan sistem kendali Hybrid Fuzzy-PID berbasis FPGA Cyclone IV, dengan logika fuzzy Takagi-Sugeno Orde-Nol berfungsi sebagai auto-tuner parameter Kp, Ki, dan Kd secara real-time berdasarkan nilai error dan delta error suhu oven listrik Maspion 901S terhadap setpoint 130°C. Sistem inferensi fuzzy dirancang dengan lima himpunan linguistik (Negative Big, Negative Small, Zero, Positive Small, Positive Big) pada masing-masing variabel masukan, menghasilkan 25 aturan IF-THEN dengan metode implikasi min dan defuzzifikasi weighted average, serta diimplementasikan dalam arsitektur fixed-point integer menggunakan VHDL agar dapat dieksekusi secara paralel dan deterministik. Pengujian dilakukan dengan membandingkan performa sistem Hybrid Fuzzy-PID terhadap PID konvensional closed-loop pada kondisi pengujian yang identik. Hasil pengujian menunjukkan sistem Hybrid Fuzzy-PID mencapai setpoint lebih cepat (393 detik) dibandingkan PID konvensional (421 detik), namun menghasilkan overshoot yang lebih besar (4,76%; puncak 136,2°C berbanding 2,69%; puncak 133,5°C) serta galat kondisi tunak yang lebih besar (1,69% atau ±2,20°C berbanding 0,28% atau ±0,37°C). Di sisi lain, sistem Hybrid Fuzzy-PID menghasilkan konsumsi daya rata-rata keseluruhan yang lebih rendah (≈220,3 W berbanding ≈276,1 W), terutama pada fase steady-state. Perbandingan konfigurasi lima dan tiga membership function pada sistem Fuzzy-PID juga menunjukkan bahwa peningkatan resolusi partisi fuzzy secara signifikan menekan overshoot (dari 20,0°C menjadi 6,2°C) dan galat kondisi tunak. Penelitian ini menyimpulkan bahwa pengendali Fuzzy-PID berhasil diimplementasikan secara penuh pada FPGA Cyclone IV dan memberikan keunggulan pada kecepatan respons transien serta efisiensi konsumsi daya, meskipun masih memerlukan optimasi lebih lanjut pada aspek presisi kondisi tunak dibandingkan PID konvensional.