bab vii penalaan pengendalian

8/16/2019 BAB VII Penalaan Pengendalian

1/8

Bab VII. Penalaan Parameter Pengendali 1

BAB VII

PENALAAN PARAMETER PENGENDALI

7.1 Pendahuluan

Hakikat utama sistem pengendalian adalah menjaga atau mengendalikan

process variable agar selalu sama dengan setpoint . Walaupun keadaan ideal itu tidak

pernah tercapai sepenuhnya, tetap diupayakan agar process variable dapat sedekat

mungkin dengan setpoint pada keadaan load dan operasi bagaimanapun. Langkah

utama yang dilakukan setelah merencanakan semua instrumentasi pengendalian

adalah menyetel sistem agar process variable mengikuti setpoint dengan response

overdamped atau underdamped . Sistem harus disetel (tuning ) agar tidak berisolasi

pada semua kondisi operasi.

Penalaan pengendalian bertujuan mendapatkan nilai parameter pengendali

sesuai dengan kebutuhan proses. Parameter pengendali yang ditentukan meliputi gain

(Kc) atau proportional band (PB), waktu integral (Ti), dan waktu derivative (Td).

Metode penalaan pertama kali dikemukakan oleh Zieger dan Nichols (1942) dengan

memakai criteria redaman seperempat amplitude. Di antara banyak metode yang telah

dikembangkan, terdapat tiga metode yang sangat terkenal, yaitu metode kurva reaksi,

metode isolasi simpal tertutup, dan metode coba-coba.

7.2 Metode kurva reaksi

Metode kurva reaksi didasarkan atas tanggapan undak sistem proses.Asumsi

yang digunakan adalah proses sebagai orde satu disertai waktu mati. Langkah metode

kurva reaksi adalah sebagai berikut :• Pengendali disetel pada posisi manual (MANU)

• Dilakukan sedikit perubahan mendadak pada sinyal kendali (sebaiknya kurang

dari 10%), sehingga terjadi perubahan variabel proses (PV) yang dapat diamati.

• Tanggapan variabel proses direkam dan dari hasil yang diperoleh ditentukan

waktu mati (τL), konstanta waktu sistem (τ), dan steady state gain (K).


2/8


1)-(7......................................................................U

Y )

PS(K GainStatic

∆

∆=

2)-.......(7............................................................(R)matiwaktuRasioτ

τ L

=

3)-.(7..................................................Y

(N)singgunggarisKemiringanτ

∆=

Jika konstanta waktu dan steady state gain tidak diperoleh karena keterbatasan

waktu, cukup dihitung kemiringan garis singgung pada titik belok S, pada gambar 7.1

Gambar 7.1 Respons Step Sistem Proses

Dari kurva pada gambar 7.1 diperoleh static-gain sistem proses termasuk

transmitter dan valve, rasio waktu mati dan kemiringan garis singgung.

S

Garis Sin un

∆y

ττd

u


3/8


Tabel 7.1. Parameter Pengendali dengan Metode Zigler-Nichols I

Pengendali Kc ττττi ττττd

P

L N

Uatau

Lτ

PSK

τ

τ

∆

∞ 0

PI

L N

U9,0atau

Lτ

PSK

0,9τ

τ

∆

3,3 τL 0

PID

L N

U2,1atau

Lτ

PSK

1,2τ

τ

∆

2τL 0,5τL

7.3 Metode Isolasi Loop Tertutup

Metode ini dikenal dengan metode Zieger Nichols II. Pada prinsipnya dalam

simpal tertutup dibuat kondisi osilasi alami. Hal ini terjadi jika pergeseran fase hanya

disebabkan oleh sistem proses. Dengan kata lain pengendali pada modus proporsional

saja. Adapun langkah penalaan sebagai berikut :

1. Pengendali distel pada posisi automatic (AUTO)

2.

Aksi integral dan derivative dimatikan, dengan membuat waktu integral sebesar

mungkin, waktu derivative sekecil mungkin, dan proporsional band (PB) sebesar

mungkin.

3. Secara berangsur PB diperkecil setengahnya, sambil diadakan perubahan kecil

pada gangguan (beban) atau setpoint.

4. Langkah nomor (3) diulang terus sampai muncul osilasi kontinyu pada variabel

proses (PV). Pada keadaan ini, Proporsional band sebagai proportional band kritik

(PBu) atau proportional gain sebagai proportional gain kritik (Kcu), dan periode

osilasi sebagai periode osilasi kritik (Tu).


4/8


Tabel 7.2. Parameter Pengendali dengan metode Zigler-Nichols II

Pengendali Kc ττττi ττττd

P 0,5 Kcu ∞ 0

PI 0,45 Kcu

1,2

Tu

0

PID 0,6 Kcu 0,5 Tu 0,125 Tu

7.4 Metode Coba-Coba

Metode coba-coba (trial and error) sangat efektif jika dikerjakan oleh operator

yang berpengalaman. Dengan bekal pengalaman bekerja dalam pengendalian proses,

biasanya operator memiliki instuisi tajam dan mampu melakukan penyetalan yang

tepat. Meskipun demikian, metode ini dapat dicoba oleh mereka yang belum

berpengalaman dengan melaksanakan langkah berikut.

• Pengendali PI

1.

Pertama-tama pengendali disetel ke posisi manual (MANU)

2. Manipulated Variable (MV) diubah sebesar 5 – 10%. Kemudian diukur waktu

yang dibutuhkan variabel proses saat mulai memberi tanggapan. Waktu

integral (Ti) dibuat lima kali waktu tersebut.

3. Proporsional Band dibuat maksimum dan pengendali di taruh ke posisi

automatic (AUTO)

4. Sambil memberi gangguan, PB diperkecil sepertiganya.

5.

Langkah nomor (4) diulang terus hingga diperoleh tanggapan variabel proses

yang dikehendaki

6. Waktu integral diperkecil sehingga diperoleh tanggapan secepat mungkin

tetapi overshoot masih dapat diterima.


5/8


• Pengendali PID

1.

Proporsional Band dibuat maksimum, waktu integral maksimum, dan waktu

derivative minimum (nol)

2. Perlahan-lahan PB diperkecil hingga diperoleh cukup overshoot pada variabel

proses jika sistem proses diberi gangguan.

3. Waktu derivative dinaikkan, hingga overshoot hilang

4. Langkah (2) dan (3) diulang, hingga diperoleh tanggapan transient sesuai yang

diinginkan.

5.

Waktu integral diperkecil, hingga diperoleh cukup overshoot pada variabel proses jika sistem proses diberi gangguan.

6. Waktu derivative dinaikkan hingga diperoleh tanggapan transient yang

diinginkan.

Contoh Soal 7.1:

1. Perhatikan hal – hal berikut :

(1) Posisi diubah ke AUTO

(2) Posisi diubah ke MANUAL

(3) Membuat perubahan pada MV

(4) Mengamati hasil PV

Langkah tuning pada metode kurva reaksi adalah sebagai berikut :

a. 1, 3 dan 4 c. 2, 3 dan 4 e. 1 dan 2

b. 2 dan 3 d. 3 dan 4

Penyelesaian :

Jawab c, yaitu : Pengendali disetel pada posisi manual (MANU), membuat perubahan secara mendadak pada variabel proses (manipulated variabel/MV)

selanjutnya mengamati perubahan variabel proses (PV).


6/8


( )( ) %20

10

%5070

50-60 Kp

U

Y )

PS(K GainStatic

C oC o=

−=

∆

∆=

2. Perhatian respons suhu pemanasan berikut.

Dari gambar tersebut maka, steady-state gain proses adalah ……..

a. 60/70 %/oC c. 60/70 oC/% e. 10/20 oC/%

b. 10/20 %/oC d. 20/10

oC/%

Penyelesaian :

Jawab e, dimana :

3. Respons orde banyak digambarkan sebagai berikut :

Grafik di atas, maka tetapan waktu sistem dan waktu mati berturut-turut adalah

…………... menit :a. 2,5 dan 1,5 c. 1,5 dan 2,5 e. 1,5 dan 1

b. 1 dan 1,5 d. 0 dan 2,5

50oC

50%

Keluaran

Masukan70%

60oC

1,5 2,50Menit


7/8


Penyelesaian soal 3:

Jawab b, dari grafik :

Waktu sistem (τ) = 2,5 – 1,5 = 1 menit dan

Waktu mati (τd) = 1,5 menit

7.5 Penutup

Tujuan utama sistem pengendalian adalah menjaga atau mengendalikan process

variable agar selalu sama dengan setpoint . Untuk mencapai hal tersebut maka sistem

harus disetel (tuning atau dilakukan penalaan) yang bertujuan mendapatkan nilai

parameter pengendali sesuai dengan kebutuhan proses. Penalaan pengendali

merupakan pekerjaan rumit yang menuntut kesabaran dan pengalaman operator.

Metode penalaan yang diuraikan di atas, hanya sebagai bahan acuan selanjutnya

diperlukan penalaan halus agar diperoleh kualitas pengendalian yang optimal.

Penalaan sistem pengendalian proses dilakukan dengan menyetel proportional band

(PB), waktu integral (Ti) dan waktu derivative (Td) yang ada pada pengendalian

proses.

Beberapa catatan yang perlu diperhatikan adalah, metode kurva reaksi tidak

dapat dipakai jika sistem proses bersifat integrator atau tidak memiliki waktu mati.

Jika dalam rangkaian proses terdapat integrator, maka bagian ini harus dibuat mantap

terlebih dahulu dengan cara memanipulasi proses atau dengan pengendali lokal.

Metode osilasi simpal tertutup, kadang-kadang tidak dapat dilakukan pula pada

proses yang peka terhadap varisai variabel proses, misalnya reaktor eksoterm atau

reaktor bioproses.

1,5 2,50Menitττττd

ττττ


8/8


Tabel 7.3 Parameter pengendali pada berbagai proses.

Sistem Proses Proportional Band Waktu Integral Waktu Derivatif

Tekanan 5 – 50 % 5 – 60 detik 1 – 10 detik

Suhu 5 – 50 % 1 – 20 menit 0,1 – 3 menit

Aliran 20 – 200 % 1 – 60 detik 0,5 – 5 detik

Komposisi 200 – 500 % 10 – 20 menit 1 – 5 menit

bab vii penalaan pengendalian

Documents