BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1Kasus Start Up

Proses start up merupakan proses awal dimana percobaan akan dimulai. Pada percobaan ini, waktu dimulai pada saat air masuk kedalam tangki. Pada percobaan ini, nilai set point yang diberikan adalah 150 milimeters of Water Coloum (mmWC). Untuk kasus start up, dilakukan 6 kali percobaan dengan variasi mode kontroller; proportional (gain 19), proportional (gain 29), proportional integral (gain 19; reset 0.1), proportional integral (gain 19; reset 0.2), dan proportional integral derivative (gain 19; reset 0.1; rate 0.1), proportional integral derivative (gain 19; reset 0.1; rate 0.2). Pada percobaan ini, data diambil dengan rentang waktu 3 detik selama 10 menit. Percobaan ini bertujuan untuk menganalisa berbagai pengaruh mode controller terhadap flow, pressure, dan level.

4.1.1 Sistem Pengendali Proporsional (P-controller)Aksi kontrol proporsional memiliki karakteristik dimana besar output unit kontrol selalu sebanding dengan besarnya input. Penggunaan kontrol proporsional dapat mempengaruhi kecepatan respon, semakin besar nilainya dapat mempercepat respon dan memperkecil offset tetapi dapat menimbulkan osilasi. Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan P-controller seperti pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 Respon Pengendali P-controller terhadap Level pada Kasus Start upGambar 4.1 menunjukkan hubungan antara level air pada bejana terhadap waktu proses. Perbedaan gain (Kc) pada proposional controller kasus start up menunjukkan respon yang berbeda. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada rise time yang terjadi. Rise time merupakan waktu yang diperlukan untuk mencapai nilai set point pertama. Seperti yang telah diketahui sebelumnya bahwa semakin besar nilai kontrol proporsional maka waktu untuk mencapai set point akan semakin cepat. Hal ini terbukti pada percobaan berikut yaitu pada Gain 19, rise time-nya adalah 42 s, sedangkan pada Gain 29, rise time-nya adalah 36 s. Hal ini dapat terjadi karena percepatan laju alir yang berubah secara mendadak sehingga menimbulkan fluktuasi yang besar pada level. Sehingga dengan peningkatan nilai Gain maka kestabilan level akan menjadi lebih baik, karena jika nilai Gain (sensitivitas) dinaikkan maka respon sistem pengendali menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan stabil mendekati set pointnya (lebih sensitif terhadap error).Untuk kasus dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.2 Respon PC terhadap Pressure Pada Kasus Start up

Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.3 Respon PC terhadap Flow pada Kasus Start up

Dari Gambar 4.2 di atas dapat dilihat penggunaan mode P-controller dengan Gain 19 mempunyai fluktuasi yang lebih tinggi daripada penggunaan mode P-controller dengan Gain 29. Hal ini dikarenakan bahwa peningkatan nilai Gain akan meningkatkan nilai kestabilan. Gain 29 menghasilkan osilasi yang lebih rendah dibandingkan Gain 19. Gambar 4.2 dan 4.3 memperlihatkan hubungan antara pressure dengan flow yaitu berbanding lurus, semakin besar pressure maka flownya juga semakin besar. Jadi untuk kasus start up parameter pada sistem pengendali proporsional yang baik digunakan adalah pada Gain 30, yaitu dengan meningkatkan nilai parameter Gain maka kestabilan PC lebih baik sehingga dinamika yang diperoleh akan mendekati set point.4.1.2Penggunaan Pengendali Proporsional Integral (PI-controller)

Pengontrol proporsional dapat menimbulkan offset pada keluaran pengendali. Untuk proses-proses dimana offset tidak dapat ditolerir maka perlu ditambahkan aksi pengontrol integral tetapi dapat menyebabkan respon menjadi lambat. Aksi kontrol integral dapat menghilangkan perbedaan pengukuran dan titik acuan yang dapat mengakibatkan keluaran pengendali berubah sampai dengan perubahan tersebut berharga nol (Coughanowr, 1991). Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PI-controller seperti gambar berikut.

Gambar 4.4 Respon PI-controller terhadap Level pada Kasus Start UpPada Gambar 4.4 dapat dilihat hubungan antara level dengan waktu proses dengan menggunakan sistem kontrol PI-controller. Pada Gain 19, Reset 0,1, rise timenya adalah 36 s, sedangkan pada Gain 19, Reset 0,1, rise timenya adalah 36s. Overshoot paling tinggi terjadi pada Gain 19 Reset 0,1. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa penambahan parameter Reset berfungsi untuk mempercepat rise time, meminimalkan offset, dan overshoot. PI dengan reset yang lebih besar berarti memiliki integral yang lebih kecil sehingga kontroler ini lebih responsif dan dapat menghilangkan offset. Pada PI controller sistem pengendali cenderung mudah berosilasi. Sehingga dapat dilihat pada penggunaan PIC ini semakin tinggi nilai resetnya maka sistem pengendali yang digunakan semakin baik, karena dinamika yang dihasilkan semakin stabil dan tidak memberikan overshoot yang lebih tinggi dibandingkan PI-controller dengan reset yang lebih rendah. Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan nilai Kc atau gain akan meminimalkan osilasi dan overshoot dan nilai i atau reset berbanding terbalik dengan Kc. Peningkatan nilai i akan menyebabkan respon semakin oscillatory.Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan PIC dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.5 Respon PI-controller terhadap Pressure pada Kasus Start up

Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan PIC seperti berikut.

Gambar 4.6 Respon PIC terhadap Flow pada Kasus Start up

Dari Gambar 4.6 dapat dilihat penggunaan mode PIC dengan Gain 30 Reset 0,17 lebih baik daripada penggunaan PIC dengan Gain 30 Reset 0,13 karena Gain 30 Reset 0,17 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 8 Reset 0,13. Penambahan parameter Reset berfungsi untuk mempercepat rise time, meminimalkan offset, dan overshoot. Sehingga dapat dilihat pada penggunaan PIC ini semakin tinggi nilai resetnya maka sistem pengendali yang digunakan semakin baik. Dari gambar 4.5 dan 4.6 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow yaitu berbanding lurus, semakin besar pressure maka flownya juga semakin besar.4.1.3Penggunaan Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID-controller)

Sistem pengontrol derivatif merupakan pengontrol dengan proses umpan balik yang berlawanan dengan cara pengendalian integral. Penambahan aksi derivatif pada pengendalian proporsional-integral bertujuan untuk meningkatkan kestabilan pengontrolan dan mempercepat tanggapan dari sistem, peningkatan kestabilan sistem kontrol diperoleh dari penurunan overshoot. Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PID-controller seperti pada Gambar 4.7 berikut.

Gambar 4.7 Respon PID-controller Terhadap Level Pada Kasus Start up

Dari Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa perbedaan Rate (d) pada PID-controller kasus start up menunjukkan respon yang berbeda. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada rise time yang terjadi. Pada Gain 19, Reset 0,1, Rate 0,1 rise timenya adalah 39 s. Pada Gain 19, Reset 0,1, Rate 0,2 rise timenya adalah 33 s. Nilai rise time pada Gain 19, Reset 0,1, Rate 0,1 dan pada Gain 19, Reset 0,1, Rate 0,2 tidak jauh berbeda. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan aksi derivative bertujuan mempercepat respon dan memperkecil offset, namun sistem ini sangat peka terhadap gangguan (noise).

Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan PID-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.8 Respon PID-controller terhadap Pressure pada Kasus Start up

Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus start up dengan menggunakan PIC sebagai berikut.

Gambar 4.9 Respon PID-controller terhadap Flow pada Kasus Start up

Dari Gambar 4.8 dan 4.9 diatas dapat dilihat penggunaan mode PID-controller dengan Gain 19 Reset 0,1 Rate 0,2 lebih baik daripada penggunaan PID-controller dengan Gain 19 Reset 0,1 Rate 0,1 karena Gain 19 Reset 0,1 Rate 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19 Reset 0,1 Rate 0,1. Hasil ini sesuai dengan literatur yang menyatakan aksi derivatif bertujuan untuk mempercepat respon dan dapat memperkecil overshoot, namun sistem ini sangat peka terhadap gangguan. Dari Gambar 4.8 dan 4.9 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow yaitu berbanding lurus, semakin besar pressure maka flownya juga semakin besar.4.1.4

Perbandingan Penggunaan Pengendali P, PI, dan PIDDari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat perbandingan penggunaan sistem pengendali jenis P, PI, dan PID untuk dinamika level seperti gambar berikut.

Gambar 4.10 Respon Level dengan Berbagai Mode Controller pada Kasus Start Up

Proses start up menggunakan berbagai mode controller yaitu P-controller, PI-controller, dan PID-controller. Hubungan Ievel terhadap waktu pada berbagai mode controller tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.10. Dari Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa penggunaan pengendali PID menunjukkan kestabilan yang lebih cepat, tidak terbentuk osilasi rise time yang terlalu tinggi, respon timenya lebih cepat dari pengendali P, tetapi sama dengan pengendali PI. Sedangkan untuk PIC dibandingkan dengan PC, PIC menunjukkan kestabilan yang lebih cepat dibandingkan PC. Hal ini disebabkan karena PID-controller memiliki kelebihan dibandingkan PIC dan PC yaitu dimana pada PIDC, offset dapat dihilangkan dengan aksi integral.4.2 Kasus Servo

Percobaan servo merupakan percobaan untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kestabilan bila diberikan perubahan set point. Pada kasus servo dilakukan perubahan terhadap set point sehingga dinamika perubahan level, pressure, dan flow dari set point pertama yaitu 200 mmWC ke set point kedua yaitu 100 mmWC dapat diamati. Pada kasus servo sistem pengendalian yang dilakukan adalah sistem pengendalian P-controller, PI-controller, dan PID-controller.4.2.1 Penggunaan Pengendali Proporsional (P-controller)

Kasus servo merupakan suatu gangguan yang diberikan dengan mengubah set point. Perubahan set point (servo) pada setiap variasi Gain yang menunjukkan perbedaan yang signifikan. Perubahan yang terjadi yaitu respon controller untuk mencapai set point yang mengalami perubahan dengan mengganti nilai Gain yang diberikan. Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level, pressure, dan flow dengan menggunakan P-controller pada kasus servo seperti pada Gambar 4.11 berikut.

Gambar 4.11 Respon P-controller terhadap Level Pada Kasus ServoKasus servo ini merupakan lanjutan dari kasus start up proses, yaitu dengan memasukkan harga set point yang baru. Set point yang digunakan adalah dari 200 mmWC diubah menjadi 100 mmWC. Perubahan yang terjadi yaitu respon controller untuk mencapai set point yang mengalami perubahan. Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa pada Gain 29, respon controller terhadap perubahan set point akan semakin cepat, sistem akan lebih cepat mencapai kestabilan bila dibandingkan dengan Gain 19. Dapat dilihat pada gambar tersebut, masih terdapatnya offset yang dimana sistem tidak dapat mencapai nilai set point yang diinginkan.Hasil percobaan ternyata sesuai dengan pernyataan Iskandar pada tahun 2010 yang menyatakan bahwa jika nilai Gain kecil, mode kontrol proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat. Jika nilai Kp dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan stabilnya. Namun jika nilai Gain diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan system bekerja tidak stabil, atau respon sistem akan berosilasi.

Penggunaan mode kontrol proporsional akan menimbulkan offset (residual steady state error) dimana set point tidak dapat dicapai oleh sistem. Hal ini dapat ditolerir dengan penggunaan kontrol integral yang berfungsi untuk menghilangkan offset.Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 4.12 Respon P-controller terhadap Pressure Pada Kasus Servo

Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.13 Respon P-controller terhadap Flow Pada Kasus Servo Dari Gambar 4.12 dan Gambar 4.13 dapat dilihat bahwa penggunaan mode P-controller dengan Gain 29 lebih baik daripada penggunaan P-controller dengan Gain 19 karena Gain 29 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19. Jadi untuk kasus servo parameter pada sistem pengendali proporsional yang baik digunakan adalah pada Gain 29, yaitu dengan meningkatkan nilai parameter Gain maka kestabilan P-controller lebih baik sehingga dinamika yang diperoleh akan mendekati set point. Dari Gambar 4.12 dan 4.13 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow adalah berbanding lurus. 4.2.2

Penggunaan Pengendali Proporsional Integral (PI-controller)

Aksi kontrol integral dapat menghilangkan perbedaan pengukuran dan titik acuan yang dapat mengakibatkan keluaran pengendali berubah sampai dengan perubahan tersebut berharga nol. Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PI-controller seperti gambar berikut. Gambar 4.14 Respon PI-controller terhadap Level Pada Kasus ServoPenambahan fungsi aksi integral pada pengendali proporsional bertujuan untuk menghilangkan offset. Dari gambar 4.14 dapat dilihat bahwa perbedaan reset pada PI-controller kasus servo menunjukkan respon yang berbeda. Perubahan yang terjadi yaitu respon controller untuk mencapai set point yang mengalami perubahan. Dari Gambar 4.14 dapat dilihat pada peningkatan nilai Reset menyebabkan sistem akan cepat mencapai set point dan lebih cepat mencapai kestabilan. Seharusnya dengan penambahan kontrol Integral maka offset akan menghilang, namun pada percobaan ini offset tidak menghilang. Hal ini dikarenakan terjadi kerusakan pada peralatan yang digunakan.Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan PI-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.15 Respon PI-controller terhadap Pressure pada Kasus Servo

Dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan PI-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.16 Respon PI-controller terhadap Flow pada Kasus Servo Dari Gambar 4.15 dan 4.16 dapat dilihat penggunaan mode PI-controller dengan Gain 19, Reset 0,2 lebih baik daripada penggunaan mode PI-controller dengan Gain 19, Reset 0,1 karena Gain 19, Reset 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19, Reset 0,1. Dari Gambar 4.15 dan 4.16 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow adalah berbanding lurus. Jadi pada kasus servo penambahan parameter Reset berfungsi untuk mempercepat rise time, meminimalkan offset, dan overshoot. Sehingga dapat dilihat pada penggunaan PI-controller ini semakin tinggi nilai resetnya maka sistem pengendali yang digunakan semakin baik.4.2.3Penggunaan Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID-controller) Penambahan aksi derivatif pada pengendalian proporsional-integral bertujuan untuk meningkatkan kestabilan pengontrolan dan mempercepat tanggapan dari sistem, peningkatan kestabilan sistem kontrol diperoleh dari penurunan overshoot. Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PID-controller seperti gambar berikut.

Gambar 4.17 Respon Pengendali PID-controller terhadap Level Pada Kasus Servo

Dari Gambar 4.17 dapat dilihat pada Rate 0.2 lebih cepat mencapai kestabilan pada set point yang baru (100 mmWC) bila dibandingkan dengan Rate 0.1. Hal ini ternyata sesuai dengan teori yang disampaikan oleh Iskandar pada tahun 2010 yang menyampaikan bahwa nilai Rate yang besar akan membawa kontrol Diferensial menjadi lebih menonjol sehingga respon cenderung cepat, sedangkan nilai Rate yang kecil kurang memberi nilai ekstra pada saat saat awalhubungan antara level dengan waktu proses.

Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan PID-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.18 Respon Pengendali PID-controller terhadap Pressure pada Kasus Servo Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus servo dengan menggunakan PID-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.19 Respon Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID-controller) terhadap Flow

Dari Gambar 4.18 dan 4.19 diatas dapat dilihat penggunaan sistem kontrol PID-controller dengan Gain 19, Reset 0,1, dan Rate 0,2 lebih baik daripada penggunaan PIDC dengan Gain 19, Reset 0,1, dan Rate 0,1 karena Gain 19, Reset 0,1, dan Rate 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19, Reset 0,1, dan Rate 0,1. Dengan peningkatan nilai Rate maka akan memberikan aksi derivatif yang lebih baik. Aksi derivatif yang ditambahkan akan mempercepat respon sehingga overshoot akan semakin kecil dan juga peka terhadap gangguan. Dari Gambar 4.18 dan 4.19 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow adalah berbanding lurus. 4.2.4Perbandingan Penggunaan Pengendali Proporsional (P-controller), Proporsional Integral (PI-controller), dan Proporsional Integral Derivatif (PID-controller)

Gambar 4.20 Respon Level dengan Berbagai Mode Controller pada Kasus Servo

Gambar 4.20 menunjukkan hubungan antara level dan waktu pada berbagai mode controller pada kasus servo. Dari grafik tersebut dapat dilihat PID-controller lebih cepat mencapai set point dan mempunyai offset dan overshoot paling tinggi daripada P-controller dan PI-controller. Hal ini sesuai dengan teori yang disampaikan oleh Iskandar pada tahun 2010 yang menyampaikan bahwa nilai penambahan Rate akan membawa kontrol Diferensial menjadi lebih menonjol sehingga respon cenderung cepat.

Kestabilan level pada mode PI-controller lebih baik daripada mode P-controller dan PID-controller. Hal ini ternyata dikarenakan unit pengendali differensial yang bersifat reaktif sangat tepat bagi pengendalian temperatur karena mampu bereaksi secara cepat terhadap perubahan input. Sebaliknya mode kontrol Differensial tidak dapat dipakai untuk variabel proses yang beriak (mengandung noise) seperti pengendalian level dan flow, karena riak dan gelombang akan dideferensialkan menjadi pulsa-pulsa yang tidak beraturan. Akibatnya, i terbuka dan tertutup secara tidak beraturan dan sistem menjadi kacau. Selain itu, mode kontrol Differensial tidak dapat megeluarkan output bila tidak ada perubahan input. Sehingga, control Differensial tidak pernah dipakai sendirian. Unit control Differensial selalu dipakai dalam kombinasinya dengan Proporsional dan Integral, menjadi mode kontrol PD atau mode kontrol PID (Iskandar, 2010).4.3 Kasus Regulatory

Kasus regulatory merupakan kasus dimana terjadi simulasi gangguan terhadap variabel kontrol seperti step, pulse, impulse, ramp, dan sinusoidal. Pada kasus ini akan dilihat tingkat respon alat kontrol tersebut. Semakin cepat sistem kontrol mencapai set point kembali dan bila alat kontrol tersebut mampu mempertahankan variabel proses di set point, maka sistem tersebut akan semakin baik.Pada kasus regulatory, jenis gangguan yang diberikan yaitu gangguan jenis step. Mula-mula valve V3 dibuka sebesar 90o, kemudian setelah sistem kontrol telah stabil, diberikan gangguan step dengan cara membuka valve V4 sebesar 90o hingga sistem kontrol tersebut stabil. Dari simulasi gangguan ini, dapat dilihat efektivitas berbagai mode kontroler baik untuk P-controller, PI-controller, maupun PID-controller dengan berbagai varibel proses. 4.3.1 Penggunaan Pengendali Proporsional (P-controller)Aksi kontroller P memiliki karakteristik dimana besar output unit kontrol P selalu sebanding dengan besarnya input. Gangguan step yang diberikan menyebabkan respon yang selalu berfluktuasi setiap waktu. Gangguan yang diberikan secara step untuk setiap variasi Gain pada percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PC seperti Gambar 4.21 berikut.

Gambar 4.21 Respon P-controller terhadap Level pada Kasus Regulatory Pada Gambar 4.21 dapat dilihat bahwa penggunaan mode kontrol Proporsional dengan Gain 29 lebih cepat mencapai kestabilan bila dibandingkan dengan Gain 19. Dapat dilihat bahwa setelah diberi gangguan berupa step menyebabkan respon alat memburuk. Hal ini terbukti bahwa setelah diberikan gangguan, level yang ingin kita kontrol, tidak dapat mencapai set point yang kita inginkan yaitu pada 250 mmWC . Dengan pemberian gangguan berupa step, maka terjadi under dump yang menyebabkan offset yang cukup besar. Hal ini dapat disebabkan karena gangguan yang diberikan berupa membuka valve V4 menyebabkan cairan berkurang dari tangki proses. Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.22 Respon P-controller terhadap Pressure pada Kasus RegulatoryPada Gambar 4.22 dapat dilihat respon P-controller terhadap tekanan dalam proses P-controller dengan gain 19 lebih baik dari pada P-controller dengan gain 29, karena pada penggunaan P-controller dengan gain 19 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan dengan P-controller dengan gain 29. Hal ini berlawanan dengan literatur menyebutkan bahwa semakin tinggi nilai gain maka akan semakin stabil. Hal ini disebabkan karena terjadinya kerusakan pada peralatan yang digunakan.Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan P-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.23 Respon PC terhadap Laju Alir Fluida pada Kasus RegulatoryPada Gambar 4.23 dapat dilihat dilihat respon P-controller terhadap laju alir dalam proses P-controller dengan gain 29 lebih baik dari pada P-controller dengan gain 19, karena pada penggunaan P-controller dengan gain 29 cenderung lebih stabil stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan P-controller dengan gain 19. Hubungan antara tekanan dan laju alir pada proses ini adalah berbanding lurus, semakin besar tekanan maka laju alirnya juga akan semakin besar dan laju alir yang besar akan mengakibatkan level semakin tinggi. Bukaan valve yang besar membuat flow juga semakin besar. Flow yang besar akan mengakibatkan level semakin tinggi, sehingga dapat disimpulkan bahwa pressure, flow dan level berbanding lurus.4.3.2

Penggunaan Pengendali Proporsional Integral (PI-controller)Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PI-controller seperti gambar berikut.

Gambar 4.24 Respon PI-controller terhadap Level pada Kasus RegulatoryPenambahan fungsi aksi integral pada pengendali proporsional bertujuan untuk menghilangkan offset. Pada PI-controller, sistem kontrol terlihat lebih stabil bila dibandingkan dengan penggunaan P-controller Pada Gambar 4.24 di atas menjelaskan hubungan antara level dengan waktu proses. Sistem kontrol yang digunakan adalah sistem PI-controller dengan Gain 19, Reset 0,1 dan Gain 19, Reset 0,2. Dapat dilihat bahwa penggunaan PI-controller dengan Reset yang tinggi dapat lebih cepat menghilangkan offset yang timbul. Namun, dapat dilihat bahwa penggunaan Reset yang tinggi akan menyebabkan overshoot yang lebih tinggi. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa penambahan aksi fungsi Integral akan menghilangkan offset yang terjadi, tetapi akan terjadi overshoot yang lebih besar. Overshoot yang besar dapat disebabkan oleh pemberian gangguan dengan membuka valve V3, sehingga menyebabkan level tangki menurun karena banyaknya volum cairan yang keluar dari tangki sedangakan volum yang masuk dan keluar tidak sebanding. Namun setelah dikembalikan ke posisi semula maka dinamika akan kembali.Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan PI-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.25 Respon PI-controller terhadap Tekanan pada Kasus RegulatoryPada Gambar 4.25 dapat dilihat respon PI-controller terhadap tekanan dalam proses PI-controller dengan gain 19 reset 0,2 lebih baik dari pada PI-controller dengan gain 19 reset 0,1, karena pada penggunaan PI-controller dengan gain 19 reset 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan PI-controller dengan gain 19 reset 0,1. Hal ini juga dapat disebabkan karena harga i yang semakin besar akan menjaga kestabilan dinamika karena kontrol yang lebih sensitif. Sedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan PI-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.26 Respon Pengendali PI-controller terhadap Laju Alir pada Kasus RegulatoryDari Gambar 4.26 di atas dapat dilihat penggunaan mode PI-controller dengan Gain 19, Reset 0,2 lebih baik daripada penggunaan PI-controller dengan Gain 19, Reset 0,1 karena Gain 19, Reset 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19, Reset 0,1. Sedangkan hubungan antara tekanan dan laju alir pada proses ini adalah berbanding lurus, semakin besar tekanan maka laju alirnya juga akan semakin besar dan laju alir yang besar akan mengakibatkan level semakin tinggi.4.3.3Penggunaan Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID-controller)Dari percobaan yang dilakukan, dapat dilihat dinamika level dengan menggunakan PI-controller seperti gambar berikut.

Gambar 4.27 Respon Pengendali PID-controller terhadap Level pada Kasus Regulatory

Pada Gambar 4.27 dapat dilihat bahwa setelah diberi gangguan berupa step dengan membuka valve V4 sebanyak 90o, sistem kontrol tidak dapat mencapai set point (250 mmWC). Dengan memberikan gangguan berupa step yaitu dengan membuka valve 4 sebesar 90o, menyebabkan cairan dalam tangki keluar dengan laju alir yang tidak sebanding dengan laju alir masuk, sehingga menyebabkan level berkurang dan membentuk offset yang cukup besar. Hal ini ternyata dikarenakan unit pengendali differensial tidak dapat dipakai untuk variabel proses yang beriak (mengandung noise) seperti pengendalian level dan flow, karena riak dan gelombang akan dideferensialkan menjadi pulsa-pulsa yang tidak beraturan. Akibatnya, i terbuka dan tertutup secara tidak beraturan dan sistem menjadi kacau. Selain itu, mode kontrol Differensial tidak dapat megeluarkan output bila tidak ada perubahan input. Sehingga, control Differensial tidak pernah dipakai sendirian. Unit kontrol Differensial selalu dipakai dalam kombinasinya dengan Proporsional dan Integral, menjadi mode kontrol PD atau mode kontrol PID (Iskandar, 2010).

Dinamika tekanan yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan PID-controller dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 4.28 Respon Pengendali PID-controller terhadap Tekanan pada Kasus RegulatorySedangkan dinamika laju alir yang terjadi selama proses pengendalian pada kasus regulatory dengan menggunakan PID-controller sebagai berikut.

Gambar 4.29 Respon Pengendali PID-controller terhadap Flow pada Kasus RegulatoryDari Gambar 4.28 dan 4.29 diatas dapat dilihat penggunaan mode PID-controller dengan Gain 19, Reset 0,1, Rate 0,2 lebih baik daripada penggunaan PID-controller dengan Gain 19, Reset 0,1 Rate 0,1 karena Gain 19, Reset 0,1 Rate 0,2 cenderung lebih stabil dan menghasilkan osilasi yang rendah dibandingkan Gain 19, Reset 0,1 Rate 0,1. Dari Gambar 4.28 dan 4.29 juga dapat dilihat hubungan antara pressure dengan flow adalah berbanding lurus.

4.3.4Perbandingan Penggunaan Pengendali PC, PIC dan PIDC pada Kasus RegulatoryDengan membandingkan hasil pengendalian dengan PC, PIC, dan PIDC maka dapat ditentukan sistem pengendali yang paling sesuai dengan kasus regulatory yang terjadi pada proses. Berikut adalah grafik hubungan level dengan waktu dengan tiga jenis pengendali yang digunakan. Data yang diambil adalah pengendali dengan parameter yang paling baik untuk masing-masing pengendali.

Gambar 4.30 Respon Level dengan Berbagai Mode Controller pada Kasus Regulatory

Gambar 4.30 menunjukkan hubungan antara level dan waktu pada berbagai mode controller pada kasus Regulatory. Dengan memberikan gangguan berupa step yaitu dengan membuka valve 4 sebesar 90o, hal ini menyebabkan cairan dalam tangki keluar dengan laju alir yang tidak sebanding dengan laju alir masuk, sehingga menyebabkan level berkurang dan membentuk offset (under dump) yang cukup besar. Jika dilihat pada gambar maka offset yang terbesar terjadi pada penggunaan mode PID-controller dan yang paling kecil adalah pada saat menggunakan mode PI.

Dilihat dari rise time masing-masing sistem pengendali maka PID-controller lebih cepat mencapai rise time dibandingkan P-controller dan PI-controller. Sedangkan dilihat dari respon timenya maka PI-controller lebih cepat merespon untuk mencapai kestabilan dengan osilasi yang mendekati set point. Namun pada PID-controller waktu saat mencapai kestabilan level lebih lama. Hal ini karena sesaat setelah mencapai rise time, PID-controller mengontrol level agar mencapai set point membutuhkan waktu lama. Sehingga untuk mengontrol kasus regulatory ini dapat digunakan pengendali jenis PI.