Download - Pengaturan i
-
5/25/2018 Pengaturan i
1/35
TEKNIK PENGATURAN
JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
Semester Ganjil 2010-2011
Oleh :
Ni Ketut Caturwati
-
5/25/2018 Pengaturan i
2/35
Tujuan Umum Mata Kuliah :
Mahasiswa memahami prinsip pengaturan besaran besaran suatu
sistem untuk diterapkan pada sistem permesinan.
Tujuan Khusus Mata Kuliah :
Agar mahasiswa dapat mengetahui permasalahan singkat teknik
pengaturan berbagai contoh aplikasinya, memahami pemodelan
matematis suatu sistem, penggunaan transformasi laplace,
diagram balok, grafik dan aliran sinyal, dan mampu menerapkandan merancang model sistem pengaturan.
-
5/25/2018 Pengaturan i
3/35
Materi Kuliah :
1. Pendahuluan : pengantar umum teknik
pengaturan
2. Konsep dasar sistem pengaturan
3. Sistem loop terbuka dan tertutup
4. Pemodelan matematis sistem pengaturan5. Permasalahan transformasi laplace
6. Permasalahan diagram balok dan aliran signal
7. Permasalahan fungsi alih (transferfunction)
8. Permasalahan sistem pengaturan linier9. Sistem Pengaturan Non Linier
10. Karakteristik Respon Stedi dan Transien
11. Kestabilan sistem
-
5/25/2018 Pengaturan i
4/35
1. Katsuhiko Ogata, Modern ControlEngineering, Prentice Hall, 1996.
2. Katsuhiko Ogata, Teknik KontrolOtomatik ( Teknik Pengaturan ), Jilid 1 &2 Terjemahan 1993.
3. Buku-buku lain tentang teknik
pengaturan.
Rujukan / referensi :
-
5/25/2018 Pengaturan i
5/35
Pendahuluan
Teknik Kendali / Pengaturan (ControlEngineering )adalah :
Bidang ilmu teknik yang mempelajari
sistem-sistem kendali/kontrol.Sistem :
Merupakan kumpulan dari beberapa
komponen yang dipergunakan untukmengerjakan sesuatu untuk tujuantertentu.
-
5/25/2018 Pengaturan i
6/35
Sistem Kendali/Pengaturan ( Control -
System) :
Merupakan sistem yang dipergunakan untuk
mengendalikan suatu variabel/besaran
tertentu dalam suatu sistem untukmemiliki harga yang konstan contoh :
- Sistem pengaturan kecepatan Generator Listrik.
- Otomatisasi mesin pabrik.
-
5/25/2018 Pengaturan i
7/35
Selain sistem kendali diatas Servomecha
nisme juga merupakan bagian dari SistemPengendalian/Pengaturan.
Servomechanisme :Sistem yang bertujuan untuk mengen
dalikan posisi/gerakan yang berubah
terhadap waktu atau posisi.Contoh : Pengaturan gerakan pendaratan
pesawat otomatis, Gerakan robot.
-
5/25/2018 Pengaturan i
8/35
Sistem Kendali terdiri dari :
1. Bagian yang dikendalikan (Plant) yaitumerupakan peralatan atau perangkat yangmenghasilkan keluaran dengan besarantertentu sesuai dengan yang diharapkan.
2. Bagian Pengendali (Controller) yangmerupakan perangkat/proses yang
menghasilkan syarat kendali untukmengendalikan sistem agar menghasilkankeluaran yang sesuai.
-
5/25/2018 Pengaturan i
9/35
Konfigurasi Sistem Kendali
Pengendali /
Controller
Kendalian /
Plantinput
Sinyal
kontrol Output
Isyarat
Umpan Balik
-
5/25/2018 Pengaturan i
10/35
Plant : Suatu sistem yang hendak diatur.
Keluaran dari suatu plant dikenal sebagai
output. Sedangkan variabel yang
berpengaruh terhadap output plant disebutinput.
Set Point : Harga pada input yang diberikan
untuk mendapatkan hasil output yangsesuai.
-
5/25/2018 Pengaturan i
11/35
Umpan balik : hasil pengukuran terhadap
output digunakan untuk turut aktifmengatur sistem kerja.
Tugas pertemuan minggu depan :Persiapkan contoh sistem pengaturan
yang anda ketahui di sekitar kita dan
jelaskan cara kerja sistem tersebut.
-
5/25/2018 Pengaturan i
12/35
Pertemuan II
Teknik Pengaturan
NK. Caturwati
-
5/25/2018 Pengaturan i
13/35
Definisi T.
Pengaturan Teknik pengaturan dikenal juga sebagai
teknik pengendalian (control Engineering)merupakan suatu bidang ilmu teknik yangmempelajari sistem pengendalian/control
suatu variable keluaran yangdirencanakan/diharapkan
Nilai variable keluaran yang stabil merupakanhal yang semakin diharapkan dalam dunia
industri yang menunjukkan kestabilan hasilproduksi industri tersebut sehingga mutuhasil produk dapat terjaga dengan baik.
-
5/25/2018 Pengaturan i
14/35
Contoh Governor Watt :
mengatur kecepatan putar mesin
-
5/25/2018 Pengaturan i
15/35
Contoh : Kontrol temperatur
kompor listrik.
-
5/25/2018 Pengaturan i
16/35
Definisi-definisi
Variabel yang dikontrol :Merupakan besaran atau keadaan yang diukur dannilainya dikendalikan sesuai dengan kebutuhan.Seringkali variabel yang dikontrol ini merupakanvariabel keluaran sistem (output).
Variabel yang dimanipulasi :Merupakan besaran atau keadaan yang di ubah-ubahnilainya untuk mendapatkan nilai variabel kontrol yangditetapkan.
Kontrol:
Didefinisikan sebagai kegiatan mengukur variabelkontrol dan melakukan pengaturan terhadap variabelyang dimanipulasi sedemikian sehingga diperoleh nilaivariabel kontrol sesuai dengan yang diharapkan.
-
5/25/2018 Pengaturan i
17/35
Plant :Terdiri dari berbagai peralatan yang bekerja bersama-sama dalam
menghasilkan sesuatu. Contoh plant : tungku pemanas, reaktorkimia, pembangkit listrik dan lain-lain.
Proses:Didefinisikan sebagai operasi yang berlangsung secara terus-menerus yang memperlihatkan adanya perubahan-perubahan kecilyang berurutan untuk menghasilkan keadaan akhir tertentu.
Sistem:Kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja sama untukmenghasilkan suatu kondisi.
Gangguan (disturbances) :Merupakan suatu inputan/sinyal yang cenderung memberikanpengaruh negative terhadap keluaran sistem. Gangguan dapat
berasal dari sistem itu sendiri dikenal sebagai ganguan internal,sedangkan untuk gangguan yang berasal dari luar sistem dikenalsebagai gangguan eksternal.
-
5/25/2018 Pengaturan i
18/35
Sistem Kontrol Umpan Balik (feedback)contro l ):
Sistem control umpan balik diperlihatkan pada Gambar berikut
dimana c(t) merupakan variabel yang dikontrol, nilai output yangdiinginkan dinyatakan sebagai r(t), sedang selisih antara variabel
kontrol dan besaran nilai referensi dinyatakan sebagai e(t).
-
5/25/2018 Pengaturan i
19/35
Sistem Servo / Servomekanisme :
merupakan sistem kontrol umpan balik yang mengatur
keluaran berupa : posisi, kecepatan atau percepatan mekanik.
Sistem Pengaturan Otomatis :
Sistem kontrol umpan balik dengan nilai acuan keluaran yang
dikehendaki dapat konstan maupun berubah sesuai waktu dan
dapat mengatasi ganguan-gangguan yang diterima sistem.
Sistem Kontrol Loop tertutup :
Sama dengan sistem kontrol umpan balik. Perbedaan antara
sinyal input referensi dan sinyal umpan balik menentukan kerja
sistem selanjutnya agar menghasilkan nilai output sesuaidengan input referensi.
-
5/25/2018 Pengaturan i
20/35
Sistem Kontrol Loop terbuka :
Sistem kontrol yang keluarannya tidak memiliki pengaruh
terhadap aksi kontrol sistem. Contoh sistem kontrol pada
mesin cuci mengatur waktu perendaman, pencucian dan
pembilasan sesuai dengan set waktu yang ditentukan.
Kebersihan pakaian hasil cucian tidak berpengaruh terhadap
proses dalam mesin cuci tersebut.
Sistem kontrol adaptif :Sistem kontrol yang dapat beradaptasi terhadap perubahan-
perubahan disekeliling sistem, mampu mengkompensasi
kerusakan kecil pada komponen sistem. Sistem kontrol
adaptif merupakan sistem kontrol yang andal.
-
5/25/2018 Pengaturan i
21/35
Klasifikasi Sistem
Kontrol.1.Sistem Kontrol Linier dan Non Linier:
Aksi kontrol sebanding dengan perbedaan input referensi danoutput dikenal dengan sistem kontrol linier. Sedangkan jika tidaktermasuk kedalam sistem kontrol non linier, contoh sistem on-off.
2.Sistem Kontrol Stedi dan non Stedi:Parameter/konstanta sistem kontrol yang tetap (Stedi) danparameter/ konstanta sistem kontrol yang berubah (non stedi).
3. Sistem Kontrol Waktu Diskrit dan Kontinyu :
Jika aksi kontrol dilakukan pada jeda waktu tertentu dikenal sebagai
sistem kontrol waktu diskrit, sedangkan untuk aksi kontrol yangdilakukan secara kontinyu dikenal sebagai sistem kontrol kontinyu.
-
5/25/2018 Pengaturan i
22/35
4. Sistem kontrol single input-output dan multi input-output :
Tergantung dari jumlah variabel yang dikontrol.
5.Sistem Kontrol Parameter terdistribusi dan lumped (bungkah) :
Jika nilai variabel yang dikontrol seragam dinyatakan sebagai sistemkontrol parameter lumped. Sedang yang terdistribusi nilai variabeldinyatakan sebagai persamaan diferensial parsial.
6. Sistem Kontrol Deterministik dan Stokastik :
Jika tanggapan terhadap masukan referensi terjadi secara berulang,maka termasuk kedalam sistem deterministic, sedangkan padastokastik variabel inputnya tidak dapat diperkirakan.
-
5/25/2018 Pengaturan i
23/35
Model Matematis Dalam
Sistem Pegaturan
Pertemuan ke 3
-
5/25/2018 Pengaturan i
24/35
Model Matematis :
Dibuat untuk menggambarkan sistem fisik darisetiap alat yang terlibat dalam sistem
pengaturan.
Menggambarkan hubungan keluaran sistemterhadap masukannya.
Penyelesaian model matematis pada umumnyaberbentuk persamaan diferensial yang dapat
diselesaikan dengan menggunakan transformasi
Laplace.
-
5/25/2018 Pengaturan i
25/35
Transformasi Laplace
L[f(t)] = F(s) = dtetf st
0
).(
Unit langkah (step) f(t) = 0 untuk t 0
t
A
L[f(t)] = dteA st..
0
= A/s
-
5/25/2018 Pengaturan i
26/35
Unit Ramp
f(t) = 0 untuk t
-
5/25/2018 Pengaturan i
27/35
Unit Impuls (t)
f(t) = pada t = 0
f(t) = 0 pada lainnya
Luas f(t) = 1
tL[(t)] = 1
-
5/25/2018 Pengaturan i
28/35
Fungsi Transien (Eksponensial)
f(t) = 0 untuk t < 0 f(t) = e-at untuk t 0
t
f(t)
L[e-at] = 1/(s+a)
-
5/25/2018 Pengaturan i
29/35
Unit Impuls (t) 1
Unit Step A A/s
Unit Ramp At A/s2
Polinomial tn n!/sn+1
Eksponensial Ae-at A/(s+a)
Diferensial df(t)/dt s.F(s)-f(0)
Integral f(t).dt F(s)/sf(0)
Sinus Sin(t) /(s2+2)
Transformasi Laplace
-
5/25/2018 Pengaturan i
30/35
Cosinus Cos (t) s/(s2+2)
Sinus teredam e-at.sin(t) /((s+a)2+2)
Cos teredam e-at.cos(t) (s+a)/((s+a)2+2)
Transformasi Laplace
-
5/25/2018 Pengaturan i
31/35
Sifat Operasi Transformasi Laplace
1. Penjumlahan
L[f(t) + g(t)] = F(s)+ G(s)
2. Perkalian dengan konstanta
L[A.f(t)] = A.F(s)
3. Skala Waktu
L[f(t/a)] = a.F(as)
4. Translasi waktu
L[f(t-a)] = e-as.F(s)
-
5/25/2018 Pengaturan i
32/35
Sifat Operasi Transformasi Laplace
5. Diferensial
L [df(t)/dt] = s.F(s)-f(0)
6. Integral
f(t).dt = F(s)/sf(0)
-
5/25/2018 Pengaturan i
33/35
Transformasi Balik Laplace
L-1[F(s)] = f(t)
Metode ekspansi ParsialBentuk umum F(s) = B(s)/A(s), dimana derajat B(s) < A(s)Pecah bentuk tersebut ke bentuk yang mendekati tabel
transformasi Laplace yang ada sehingga bentuknya :
F(s) = F1(s) + F2(s) + F3(s) + ..Sehingga
f(t) = f1(t)+f2(t)+f3(t)+ .
-
5/25/2018 Pengaturan i
34/35
Contoh :
Bentuk menjadi :
)2)(1(
3)(
ss
ssF
2
2
1
1)(
s
a
s
asF
a1 = [(s+1).(s+3)/(s+1)(s+2)]s=-1= 2
a2 = [(s+2).(s+3)/(s+1)(s+2)]s=-2= -1
)2(
1
)1(
2)( sssF
f(t) = 2.e-t1.e-2t t 0
-
5/25/2018 Pengaturan i
35/35
Fungsi Alih / Fungsi Transfer
Menyatakan hubungan antara masukandan keluaran dari masing-masing
komponen.
)(
)(
masukanL
keluaranLalihFungsi
)(
)()( sX
sYsG