TUGAS PENGENDALIAN PROSESBERDASARKAN OGATA 3rd PROBLEM B-5-10

”PEMODELAN SISTEM PNUEMATIC PADA PLAN SIMULATOR REAKTOR”

DISUSUN OLEH:

AHMAD SHOLEH HUDDIN 2413105033

JURUSAN TEKNIK FISIKAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA2014

Pemodelan sistem pnuematic pada plan simulator reaktor

Pada plan ini adalah simulator pada sistem pengendalian pressure pada reaktor. Terdiri dari valve in vessel dan valve out yang diberi nama R1 dan R2 pada valvenya. Tekanan pada vessel sebesar 0,5x103 N/m3 dan qout sebesar 10kg/s dan volume vessel sebesar 2m3. Selain itu ada beberapa faktor yang mempengaruhi pada plan ini adalah:

V = Volume vessel = 20mRair = 287 N-m/kg oKT = Temperature absolute of air = 273+50 =323 oKm = mass of air (or gas) in vessel, kgP = absolute pressure of air (or gas), N/m3

ρ = mass density of air (or gas), kg/m3

v = specific volume of air, m3/kgM = molecular weight of air per mole, kg/kg-moleṜ =universal gas constans, N-m/kg-mole K

R=p2

q1

=5000,1

=5000 N /m

C= Vn Rair T

= 201 x287 x 323

=2,16 x10−4 kg m2/ N

Pemodelan Matematis sistem pnuematic pada plan simulator reaktor

Cdp 2dt

=Qin−Qout

R=P2

q1

Jika ditransformasi laplace maka akan didapatkan

CsH (s )=Qin (s )−Qout (s)

R=P2

q1

Setelah itu dicari

Cs P2 ( s )=Q1 ( s )−Q2(s) dengan, Q2(s)=P2

R2

Maka

Cs P2 ( s )=Q1 ( s )−P2(s)

R2

[Cs+ 1R2 ]P2 (s )=Q1 (s )

[ RCs+1R2 ]P2 ( s)=Q1 ( s)

[ P2 ( s )Q1 (s ) ]= R

RCs+1

Maka Fungsi Transfernya didapat : R

RCS+1

Uji Open Loop (Tanpa Kontroller)

Dari funsi transfer diatas didapatkan hasil yang kemudian akan dimasukkan pada perhitungan matlab dengan menggunakan simulink. Berikut adalah cara pemasukkan fungsi tranfer pada simulink:

Diagram blok open-loop pada simulink

Hasil dari percobaan diatas didapatkan hasil grafik sebagai yang tertera pada gambar dibawah ini:

Gambar Respon Kontrol Open Loop

Menganalisadengan FOPDT Pada proses ini dilakukan analisa FOPDT dengan mengetahui nilai dari gain, τ, dan

nilai td. Selain itu juga diperlukan nilai PV dan MV untuk menentukan nilai gain-nya. berikut adalah nilai dari analisa grafik.τ (Time konstan) = 3,5 sectd (Time delay) = 1,04 sectr (Rise time) = 3,37 sects (setling time) = 9,2 secPV = 5x103 N/m∆MV = 60%

FOPDT=Gain . e−tds

τ s+1

Dimana :

Gain = ¿ outputinput

= pVmV

=5 x103

6 0=83,3

Sehinggadapatdituliskan

FOPDT=83,3 . e−1 ,04 s

3 .5s+1= 235.67

3.5 s+1

Uji Close Loop (Dengan Kontroller)

Untuk penambahan sistem kontrol pada plan ini perlu dipasang instrumen berupa PT yang berguna untuk mengamati pergerakan plan yang dikendalikan atau sebagai sensor, PIC yang bertugas sebagai kontroler, dan yang terakhir actuator atau control valve. Berikut gambar P&ID nya:

Gambar plan dilengkapidengankontoler

Setelah dilakukan desain plan beserta instrument control, maka diperlukan pengentahuanakan fungsi transfer dari masing-masing instrument. Setelah itu diperlukan pemodelan matematis terhadap masing-masing instrument pada matlab.Berikut adalah salah satu contoh perhitungaan nilai gain pada masing-masing instrument yang ada pada plan ini:

Fungsi transfer transmitterTransmitter memiliki Inputdan output arus 4 – 20 mA. Gain Temperature Transmitter

dapat diperoleh dengan :

GT=outputinput

=I maks−I min

Qmaks−Qmin

Rumus fungsi transfer dari transmitter adalah:

H ( s )=GT

τT s+1

Dimana:GT : Gain transmitter(mAh /T )τT : Konstanta waktu (diasumsikan 1 s)

Fungsi transfer actuator

Aktuator memiliki input berupa tekanan dari converter I/P sebesar 0.2 – 1.0 kg/cm2 dan output. Untuk model matematis Gain actuator

Fungsi transfer dari actuator

τ A=

GA

τ A s+1

Dimana :τ A : Konstanta waktu (diasumsikan 1s)

Diagram blok close-loop

Dengan menggunakan funsi transfer masing-masing blok dilakukan tuning PID. Untuk melakukan tuning PID dapat dilakukan dengan auto tuning. Didapatkan nilai Kp, Ti, dan Td sebagai berikut:

Gambar auto tuning PID

Sedangkan hasil yang didapatkan untuk tuning PID diatas adalah berupa grafik sebagai berikut ini:

GA=outputinput

Grafikrespon close loop hasil auto tuning PID

Tabel Analisa (karakteristik) closed loop respon kontrol PID

PARAMETER VALUE

Max Overshoot (Mp) 1,2-1=0,2

0,2x100% = 20%

Time Delay (td) 1,5 detik

Rise Time(tr) 1,9-1,1 = 0,8 detik

Settling Time (ts) 8 detik

Peak Time (tp) 3 detik

Dead time 1 detik