Tuning PID Control using GEO Algorithm for Dual Axis Sun Tracker System

Abstract

Solar energy utilizes sunlight to produce electricity via photovoltaic (PV) panels, which act as a medium for capturing solar energy. PV panels are widely used for efficiency, cost-effectiveness, and scalability. Common challenges in solar energy capture include geographical location, weather conditions, and fluctuations in the direction of incoming sunlight. So, a control system is important. In countries with adequate sunlight, photovoltaic (PV) panels are designed with control systems that track the movement of the sunlight. Given the continuous motion and changing position of the sun, the development of advanced dual-axis solar trackers with intelligent control systems remains an ongoing area of research. Control methods used by sun tracker system is Proportional-Integral-Derivative (PID) with auto-tuning. For increase performance PID control is important to optimize PID at sun tracker sytem dual axis, simulated by MATLAB Simulink. GEO algorithm is optimization method using metaheuristic. GEO is founded on the intelligent adjustments on attack propensity and cruise propensity that golden eagles perform while searching for prey and hunting. In this study, the GEO algorithm will be used to optimize PID with a dual-axis solar tracker simulated by MATLAB Simulink. This research compares three model designs: uncontrolled, PID control using auto-tuning, and PID using GEO tuning (PID-GEO). The result of the simulation, we get comparison performance from three model designs is PID-GEO has the fastest settling time, smallest overshoot and undershoot of all model designs. Where the overshoot horizontal axis is 11. 372% and the undershoot is 0%, that also at the vertical axis, the overshoot is 11. 559% and undershoot is 0%. It can be concluded that PID-GEO has the best performance compared to PID auto-tuning and uncontrolled. So, this research concludes that GEO can be used to optimize PID controlEnergi surya menggunakan energi matahari untuk menghasilkan listrik menggunakan photovoltaic (PV) sebagai media untuk menangkap energi surya. Panel PV populer digunakan karena efektivitasnya, keterjangkauan dan skalabilitasnya. Permasalahan umum pada penangkapan energi surya adalah letak geografis suatu wilayah, cuaca dan pergeseran arah datangnya sinar matahari sehingga suatu sistem penjajak matahari perlu dilakukan suatu kendali sistem. Di negara yang memiliki sinar matahari yang cukup, panel surya akan didesain agar memiliki kendali atau sistem kontrol yang mengikuti arah pergerakan matahari. Metode kontrol yang digunakan umumnya adalah Proportional-Integral-Derivative (PID) control menggunakan auto-tuning. Untuk meningkatkan performa dari PID maka perlu dilakukan optimalisasi pada tuning PID. Pada penelitian ini, algoritma GEO akan digunakan untuk mengoptimasi kendali PID pada sistem pelacak matahari dua sumbu yang disimulasi menggunakan simulink MATLAB. GEO adalah salah satu metode optimalisasi berbasis metaheuristic. GEO bekerja dengan cara menyesuaikan pada kecenderungan menyerang atau meluncur pergi saat mencari mangsa dan berburu. Pada penelitian ini menggunakan perbandingan tiga desain model yaitu s istem tanpa kontrol, sistem dengan kontrol PID menggunakan auto-tuning, dan sistem dengan kontrol PID menggunakan tuning GEO (PID-GEO). Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa performa dari ketiga desain model yang terbaik adalah PID-GEO model. PID-GEO memiliki settling time tercepat, overshoot dan undershoot terkecil baik untuk sumbu horizontal maupun sumbu vertikal. Dimana overshoot sumbu horizontal sebesar 11.372% dan undershoot sebesar 0%. Sedangkan untuk sumbu vertikal, overshoot sebesar 11.559% dan undershoot sebesar 0%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa PID-GEO memiliki performa terbaik dibanding dengan tiga desain model yang lain dan algoritma GEO dapat mengoptimalisasi kendali PID