Controller atau pengendalian

Controller atau Pengendalian

by: Era Devi Istihaji 3A _S1 Terapan9 november 2014Kontroler dalam Diagram BlokError detector(comparator)Set Point+-FeedbackSignalMeasurementDevicesErrorSignalControllerControllerOutputSignalActuatorEnergy orfuelManipulatedvariableManufacturingProcessControlledvariableDisturbancesMeasuredvariabler(t)e(t)u(t)c(t)Sistem Pengontrolan Secara Diskontinu dan Kontinu. - Sistem pengontrol secara diskontinu (digital) dilakukan oleh komponen-komponen diskrit, dapat dibagi atas :

Pengontrolan dengan dua posisi, bersifat osilasi. Posisi ganda yang cenderung mengurangi osilasi.Floating, posisi yang relatif tidak terbatas. Pemindahan energi dapat dilakukan melalui salah satu daripada beberapa kemungkinan yang ada

- Sistem Pengontrolan secara kontinu (analog) dapat dibagi atas :

Kesebandingan (Proporsional), dimana keluaran sebanding dengan penyimpangan (deviasi). Integral (I), yaitu keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi (penyimpangan). Derivative (D). Kombinasi P,I dan D akan diperoleh suatu sistem kontrol yang lebih baik stabil sehingga sensitivitas atau kecepatan responsnya akan menjadi besar.

Klasifikasi dari Kontroler sesuai dengan pengontrolannya :Kontroler dua posisi atau on-offKontroler ProporsionalKontroler Proporsional dan IntegralKontroler Proporsional, Diferensial dan Integral

Pengendali On OffSistem akan sepenuhnya berfungsi atau sepenuhnya tidak berfungsi, tergantung pada besar kecilnya sinyal kesalahan yg dihasilkan. Pengendali ini bekerja pada 2 posisi saja,yaitu posisi on dan posisi off. Control Valve dengan sistempengendalian on off hanya akan bekerjapada terbuka penuh atau tertutup penuhKelebihan dan Kekurangan Pengendali On Off

Kelebihanmurah dan sederhanaKekuranganproses variabel akan bergelombang(berosilasi) dan tidak akan stabil. Sehinggahanya cocok untuk sistem yang dapat mentolerirfluktuasi variabel proses.Pengendali ProporsionalPengendalian Proporsional melakukan pengendalian suatu proses yg sebanding/proporsional dengan besar kesalahan yg terjadi.Berapa besar tindakan koreksi yg dilakukan sebanding dengan besar kesalahan yg terjadi, dan selanjutnya makin mengecil setelah makin dekat dengan target yg diinginkan Pengendali Proportional merupakan pengendalian yang paling sederhana dan paling banyak digunakan untuk model pengendalian kontinyu. Pengendali akan menghasilkan suatu output yang proporsional dengan besarnya error. Jika nilai error besar, maka nilai output juga akan besar, begitu juga sebaliknya.

PersamaanV = K + VODengan :V adalah nilai output controller karena ada error. = S - LL adalah nilai variabel terukurS adalah nilai set pointK adalah proportional constant, disebut gainVo adalah nilai output controller jika tidak ada error.Kelebihan dan kekuranganKelebihan Sederhana dan disain mudah Cepat stabil Respon cepatKekurangan Terjadi offset (selisih nilai set point dengan nilaivariabel terkontrol sebagi hasil respon padawaktu tak terhingga) Terjadi osilasi (respon bergelombang)Pengendalian Proporsional Integral

Integral memberikan output yang proporsional dengan integral waktu error. Kadang disebut reset control. Penggunaan Pengendalian Integral umumnya bersamaan dengan Pengendalian Proporsional disebut Pengendalian PI Keuntungan utama Pengendalian PI adalah dapat menghilangkan offset, Kekurangannya adalah memberikan nilai deviasi yang maksimum, waktu respon lama, dan periode osilasi yang lebih lama dibandingkan dengan pengendalian proporsional.Pengendalian Proporsional, Integral dan Derivatif

Pengendalian PID mempunyai keuntungan antaralain : Menghilangkan offset karena adanya pengendalian integral Mengurangi deviasi maksimum dan waktu osilasi yang merupakan hasil gabungan pengendalian PI dan PDKombinasi beberapa jenis kontroler diperbolehkan PI, PD, PIDKeuntungan kontroler PID:Menggabungkan kelebihan kontroler P, I, dan DP : memperbaiki respon transienI : menghilangkan error steady stateD : memberikan efek redaman

Kontroler PID Seri

Kontroler PID Paralel

Kontroler PID praktis (rangkaian)

PENALAAN PENGENDALIAN

by: Era Devi Istihaji 3A _S1 Terapan

30 november 2014

Penalaan Pengendalian (Tuning) proses menentukan parameter pengontrol untuk menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Tuning dapat mengoptimalisasikan sistem proses dan meminimalisasi error antara variabel proses dan set point.Penalaan bertujuan untuk mendapatkan kinerja sistem sesuai spesifikasi perancangan.Penalaan pengendalian merupakan pekerjaan rumit yang menuntut kesabaran dan pengalaman operator.

Tuning kontroler PIDPermasalahan terbesar dalam desain kontroler PIDTuning : menentukan nilai Ki, Kp, dan Kd Metode metode tuning dilakukan berdasar Model matematika plant/sistemJika model tidak diketahui, dilakukan eksperimen terhadap sistemCara tuning kontroler PID yang paling populer :Ziegler-Nichols metode 1 dan 2 Metode tuning Ziegler-Nichols dilakukan dengan eksperimen (asumsi model belum diketahui)Metode ini bertujuan untuk pencapaian maximum overshoot (MO) : 25 % terhadap masukan step

Penalaan Pengendalian (Tuning) di bagi menjadi 3, yaitu :Metode Kurva ReaksiMetode Osilasi Simpal TertutupMetode Coba- Coba1. Metode Kurva ReaksiMetode kurva reaksi didasarkan atas tanggapan undakan sistem proses. Asumsi yang digunakan adalah proses sebagai sistem orde satu disertai dead time (waktu mati).Langkah metode kurva reaksi adalah sebagai berikut :Pengendalian 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 nilai waktu mati (L), konstanta waktu sistem (T), dan steady state gain (K).Metode Kurva Reaksi terbagi menjadi 3 metode, yaitu :Metode ZIEGLER NICHOLS I Metode COHEN COONMetode CHIEN, HRONES, dan RESWICKA. Metode tuning Ziegler-Nichols 1Dilakukan berdasar eksperimen, dengan memberikan input step pada sistem, dan mengamati hasilnyaSistem harus mempunyai step response (respons terhadap step) berbentuk kurva SSistem tidak mempunyai integrator (1/s)Sistem tidak mempunyai pasangan pole kompleks dominan (misal : j dan j, 2j dan -2j)Muncul dari persamaan karakteristik s2+1, s2+4Respon sistem berosilasiMetode tuning Ziegler-Nichols 1

Metode tuning Ziegler-Nichols 1Prosedur praktisBerikan input step pada sistemDapatkan kurva respons berbentuk STentukan nilai L dan TMasukkan ke tabel berikut untuk mendapatkan nilai Kp, Ti, dan Td

B. Metode COHEN - COONMerupakan penyempurnaan metode ZIEGLER NICHOLS I.

a : k.L/T : L / (L+T)

C. Metode CHIEN, HRONES DAN RESWICKChein, Hrones dan Reswick melakukan menyempurnakan lebih lanjut dengan membedakan hasil penalaan antara tanggapan undak dan set-point. Memiliki kesamaan dengan metode Ziegler Nichol, hanya saja pada metode ini menggunakan nilai Time Constant pada model plant.

a : k.L / T2. Metode Osilasi Simpal TertutupMetode ini didasarkan pada reaksi sistem untaian tertutup. Metode ini dikenal dengan Metode Ziegler Nichols II. Pada prinsipnya dalam simpal tertutup di buat kondisi osilasi alami. Hal ini terjadi karena pergeseran fase hanya disebabkan oleh sistem proses. Dengan kata lain pengendalian pada modus proporsional saja.Metode tuning Ziegler-Nichols 2Metode ini berguna untuk sistem yang mungkin mempunyai step response berosilasi terus menerus dengan teraturSistem dengan integrator (1/s) Metode dilakukan dengan eksperimenDengan meberikan kontroler P pada suatu sistem close loop dengan plant terpasangGambar Lalu nilai Kp ditambahkan sampai sistem berosilasi terus menerus dengan teraturNilai Kp saat itu disebut penguatan kritis (Kcr)Periode saat itu disebut periode kritis (Pcr)Metode tuning Ziegler-Nichols 2

3. Metode Coba - CobaMetode ini dilakukan berdasarkan perkiraan dan pengecekan. Pada metoda ini, pengontrolan proprotional sangat berperan, sedangkan integral dan derivative berfungsi memperbaiki output yang diinginkan. Ada beberapa nilai praktis untuk menentukan parameter control Kc, Ti, dan Td yang diperoleh dari hasil trial and error.A. FlowPengontrolan P atau PI dapat digunakan dengan nilai gain yang rendah. Pengontrolan PI digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dengan aksi integrasi yang besar. Derivative tidak digunakan karena adanya fluktuasi yang sering pada flow yang dinamis dengan banyak gangguan. Biasanya nilai dibawah ini dapat digunakan.Kc : 0,4 ~ 0.65; Ti : 6 detik

B. LevelPengontrolan level hampir sama dengan flow, jika hanya menggunakan pengontrol P, control valve discharge tangki akan membuka penuh 100% pada saat level tangki mencapai 75% dan menutup penuh 0% saat level tangki 25%, dan control valve akan membuka 50% pada saat level tangki 50%. Nilai untuk pengontrolan P saja biasanya sebesar Kc = 2 dengan bias 50% dan set point 50%. Jika menggunakan pengontrolan PI, nilai parameter yang digunakan biasanya Kc = 2 ~ 20 dan Ti = 1 ~ 5 menit.

C. PressurePengontrolan untuk pressure memiliki kemungkinan nilai parameter yang cukup luas untuk Kc dan Ti. Ada beberapa rentang nilai berdasarkan fasa fluidanya.i. CairKc : 0,5 ~ 2Ti : 6 ~ 15 detikii. GasKc : 2 10Ti : 2 10 menit

D. TemperaturTemperatur memiliki karakteristik respon yang lambat terhadap perubahan temperature actual. Pengontrolan PID dapat diterapkan dengan rentang nilai sebagai berikut : Kc : 2 ~ 10; Ti : 2 ~ 10 menit;Td : 0 ~ 5 menit