PENGENDALI PROPORSIONAL, INTEGRAL

DAN DERIVATIVE ( PID )

Disusun oleh :

Okky Marwan Ardiansah ( 0803030005 )

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

2011

Pengendali Proporsional, Integral dan Derivative

Kontrol proporsional, integral dan derivative (PID) memegang peranan yang sangat

penting dalam dunia industri, hal ini dibuktikan dengan begitu banyaknya (±94%) industri-

industri yang menggunakan kendali PID sebagai komponen utama dalam pengontrolannya.

Kontrol PID sudah digunakan sejak tahun 1930-an yang pada waktu itu masih

diimplementasikan dengan rangkaiakn elektronika analog, bahkan beberapa masih direalisasikan

dengan komponen mekanis dan pneumatis murni. Namun dengan berkembangnya dunia ilmu

pengetahuan dan teknologi yang begitu pesat, saat ini pengendali PID sudah berkembang dalam

berbagai model dan bentuk, sebagai contoh dari sekedar modul jenis special purpose process

controller seperti pengontrol temperatur, pengontrol tekanan, pengontrol ketinggian zat cair dan

lain-lain sampai dengan modul jenis general purpose process controller atau yang lebih dikenal

dengan nama DCS (Distributed Control System) bahkan modul PID juga dijumpai dalam modul

independen seperti PLC (Programmable Logic Controller).

Ada beberapa alasan yang menyebabkab kontrol PID ini banyak dipakai dalam dunia

industri, antara lain :

1. Strukturnya yang relatif sederhana

Hanya ada tiga parameter utama yang perlu diatur dan dituning (P,I,D) dan pengaruh

perubahan setiap parameternya terhadap keadaan pengontrolan relatif mudah

dipahami oleh operator.

2. Dapat dipakai dalam bermacam-macam sistem pengaturan

Pengendali PID mampu bekerja dalam berbagai macam sistem pengaturan, seperti

pengaturan temperatur, kecepatan fluida/gas dalam pipa, ketinggian level zat cair,

konsentrasi zat kimia dan lain-lain.

3. Sejarah

Memegang peranan penting dalam dunia industri, terbukti sudah sejak tahun 1930-an

digunakan sampai saat ini. Hali ini membuktikan bahwa pengendali PID dapat

diandalkan.

Berikut adalah penjelasan mengenai pengendali P, I, D, PI, PD dan PID.

1. Pengendali Proporsional

Pengendali proporsional mempunyai keluaran yang sebanding dengan harga dengan

besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya).

Dalam kalimat lain, keluaran pengendali proporsional merupakan perkalian antara konstanta

proporsional dengan masukannya. Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan

sistem secara langsung mengubah keluarannya sebesar konstanta pengalinya. Dalam kontroler

tipe P ini, hubungan antara sinyal masukan dan sinyal keluaran adalah :

u(t) = Kp e(t)

Fungsi alihnya adalah

dimana Kp adalah konstanta proporsional.

K

Gambar 1.

Diagram Blok Pengendali Proporsional

Pengendali proporsional mempunyai 2 parameter, yaitukonstanta proporsional (Kp) yang

merupakan nilai faktor penguatan terhadap sinyal kesalahan dan pita proporsional atau

proporsional band (PB) yang mencerminkan daerah kerja pengendali efektif. Hubungan antara

keduanya ditunjukkan oleh :

PB =

Dalam perancangan sistem pengendali dengan kendali proporsional, harus memperhatikan

karakteristik dari pengendali tipe-P ini agar mrnghasilkan sitem kontrol yang baik, yaitu:

Kp

U(s)

E(s)

1. Mengurangi waktu naik dan kesalahan keadaan tunak

2. Overshoot tinggi yang sebanding dengan kenaikan nilai parameter Kp

3. Mengurangi Error Steady State (beda antara setpoint dengan control point)

4. Jika nilai Kp kecil, pengendali proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan

yang kecil dan menyebabkan respon sistem yang lambat

5. Jika nilai Kp besar, akan menghasilkan respon sistem yang cepat mencapai keadaan

mantapnya. Namun jika harga Kp terlalu besar akan menghasilkan sistem yang tidak

stabil atau berosilasi

2. Pengendali Integral

Suatu pengendali integral akan menghasilkan respon sitem yang memiliki kesalahan

keadaan mantapnya (Ess) nol. Penggendali integral, sesua dengan namanya mempunyai

karakteristik seperti integral dimana keluarannya sangat dipengaruhi oleh perubahan yang

sebanding dengan nilai sinyal kesalahan. Dalam pengendali integral, nilai masukan diubah

pada laju proporsional dari sinyal pembangkit kesalahan. Sehingga :

atau dalam bentuk lain

∫

Dengan Ki adalah konstanta integral

Gambar 2.

Diagram Blok Pengendali Integral

U(s)

E(s)

Fungsi alih dari kontroler integral adalah

=

Atau

Dimana Ti adalah waktu integral.

Karakteristik pengendali integral adalah :

1. Menghilangkan offset

2. Keluaran kontroler membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga akan memperlambat

respon

3. Saat sinyal kesalahan nol, keluaran kontroler akan bertahan pada nilai sebelumnya

4. Saat sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan menghasilkan perubahan yang

dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

5. Overshoot tinggi

6. Mengurangi rise time