LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM KENDALI ISimulasi Kontrol Proses dengan Kontroler PID

Untuk Plant Orde 2Dosen Pengampu : Bekti Wulandari, M.Pd.

Disusun oleh :Mar’atus Arifiah 13507134022

TEKNIK ELEKRONIKAUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

YOGYAKARTA2014

A. KOMPETENSIMampu mensimulasikan kontrol proses dengan kontroler PID

B. SUB KOMPETENSIMahasiswa dapat menjelaskan kegunaan masing-masing komponen kontrolerPID orde 2 dan mampu menempatkannya pada sistem kontrol proses.

C. TUGAS TEORI1. Pelajari teori tentang aksi kontrol PID2. Pelajari teori tentang watak sistem orde 23. Pelajari teori tentang pengendalian terhadap proses yang mempunyai delay

D. LANGKAH KERJAI. Proses Orde 2 Tanpa Delay

1. Susunlah sistem seperti gambar di bawah ini pada editor Simulink.

2. Atur Step agar final value sebesar 1, dan step time = 0.3. Atur parameter PID Controller : P = 1, I = 0, D = 04. Jalankan sistem, amati dan gambarlah tampilan Scope. Catatlah

beberapa parameter yang diperlukan, misalnya konstanta waktu(time constant) dan kesalahan keadaan tunak (steady-state error).

5. Naikkan nilai P sedikit demi sedikit, sampai steady-state error sekitar30%. Catat nilai P kondisi ini.

No Nilai P(I = 0,D=0)

Timeconstant

Steady-stateerror

Keterangan

1 12 1.53 24 356

6. Atur nilai I, dari kecil sampai besar sehingga steady-state error menjadi nol ataumendekati nol, dan maximum overshoot sekitar 120%. Catat nilai I.No Nilai I

(P = ...., D =0)

Timeconstan

t

Steady-stateerror

Keterangan

1 0.52 13 1.54 2567

7. Atur nilai D dari kecil sampai besar, untuk memperkecil maximum overshootsementara steady-state error masih tetap kecil. Catat nilai D.No Nilai D

(P = ...., I =....)

Timeconstan

t

Steady-stateerror

Keterangan

1 0.52 13 1.54 2567

8. Gambar tampilan Scope terbaik menurut anda dan catat parameter-parameteryang

diperlukan

II. Proses Orde 2 Dengan Delay1. Susunlah sistem seperti gambar berikut pada editor Simulink.

2. Atur Step agar final value sebesar 1, dan step time = 03. Pada Transport Delay, atur parameter Time Delay = 0.54. Atur parameter PID Controller : P = 1, I = 0, dan D = 05. Jalankan sistem, amati dan gambarlah tampilan Scope. Catatlah

beberapa parameter yang diperlukan, misalnya konstanta waktu(time constant) dan kesalahan keadaan tunak (steady-state error).

6. Perbesar nilai P sedikit demi sedikit, agar steady-state error menjadi sekitar 30%-40%. Catat nilai P pada kondisi ini.No Nilai P

(I = 0,D=0)

Timeconstant

Steady-stateerror

Keterangan

1 12 1.53 24 2.55

7. Atur nilai I, dari kecil sampai besar, sehingga steady-state error menjadi nol ataumendekati nol, dengan maximum overshoot 120 %. Berapakah nilai I?No Nilai I

(P = ...., D =0)

Timeconstan

t

Steady-stateerror

Keterangan

1 0.52 13 1.54 256

8. Atur nilai D dari kecil ke besar untuk memperkecil maximum overshoot. SementaraSteady-state eror masih tetap kecil. Berapakah nilai D ?No Nilai D

(P = ...., I =....)

Timeconstan

t

Steady-stateerror

Keterangan

1 0.52 13 1.54 256

9. Gambar tampilan akhir Scope ini dan catat parameter-parameter yang diperlukan!10. Tugas : Pada Transport Delay, ubah Time Delay menjadi 1. Ulangi

langkah 4 sampai 9. Berapakah nilai P, I dan D yang anda peroleh ?11. Tugas: Masih dengan Time Delay, ubahlah faktor redaman (ζ) agar plant-

yaitu blok Transfer Fcn- menjadi sistem orde 2 sangat teredam (overdamped). Ulangi langkah 3 sampai 8. Berapakah nilai P, I, dan D yanganda peroleh?

F. HASIL PRAKTIKUM1. Proses ordo 2 tanpa Delay

Tabel 1

Tabel 2

Tabel 3

No. Nilai P ( I : 0, D:0)

Time Konstan SSE

1 1 0.48 87%2 1.5 0.49 90%3 2 0.478 93%4 3 0.514 95%

No. Nilai D ( P :1.5,D:1)

Time Konstan SSE

1 1 5.7 59%2 1.5 5.7 59%3 2 5.7 59%4 3 0.52 59%

No. Nilai I ( P : 0, D:0)

Time Konstan SSE

1 1 5.91 61%2 1.5 5.6 48%3 2 5.31 37%4 3 4.74 21%

2. Proses ordo 2 dengan delay

Tabel 1No. Nilai P(I=0,

D=0)Time Constant SSE

1. 1 1.38 55%2. 0.8 1.495 57%3. 0.6 1.609 62%4. 0.4 1.7275 70%5. 0.2 1.865 83%6. 1.8 1.316 30%

Table 2No. Nilai I(P=0.5,

D=0)Time Constant SSE

1. 0.4 2.4 0%2. 0.3 2.5329 2%3. 0.2 2.538 12%4. 0.1 2.329 32%

Tabel 3No. Nilai D (P=0.5,

I=0.45)Time Constant SSE

1. 0.5 2.4673 0%2. 0.7 2.5378 0%3. 0.9 2.6233 0%4. 1 2.6775 0%5. 1.2 2.8 0%

F. GAMBAR GELOMBANG2. Proses ordo 2 dengan delay

Tabel 1Pada saat P = 1, I =0 D =0

Time Constant 1.38 SSE = 55%

Tabel 2Pada saat I = 0.4,P = 0.5, D = 0Time Konstan = 2.4 SSE = 0 %

F. PERTANYAAN DAN TUGAS1. Pada proses seperti apakah yang hanya memerlukan kontroler P saja?2. Sebutkan contoh proses yang biasanya mempunyai delay.3. Cari dan gambarkan rangkaian elektronik yang dapat

digunakan untuk merealisasikan kontroler PID4. Buat kesimpulan secara umum tentang fungsi P, I, D pada kontroler PID5. Simulasikan pemilihan nilai P, I, dan D untuk sistem dengan gangguan

dibawah ini:

H. JAWABAN

1. Proses yang hanya memerulkan kontroler PPengaturan tinggi permukaan air seperti pada gambar berikut :

Gambar Aplikasi kontroler proporsional

Pada gambar diatas, proses pembukaan dan penutupan katup akan sebandingdengan posisi pelampung yang mengukur selisih antara tinggi permukaan air yangdiinginkan (referensi) dengan tinggi air sesungguhnya (x). Apabila tinggi airsesungguhnya sangat rendah maka katup akan membuka lebar-lebar, sebaliknyaapabila tinggi air sesungguhnya melebihi tinggi air acuan maka katup akan menutupsekecil mungkin.

2. Proses yang biasanya memiliki delayPada proses pembacaan ADC suatu sistem memiliki delay pembacaan, namunpembcacaan pada delay ini berlangsng dengan cepat dan tidak bisa dilihatdengan kasat mata karena terjadi begitu cepat. Pembacaan ADC yang relatifmemiliki nilai yang berubah – ubah naik maupun turun.

3. Gambar rangkaian elektronik yang dapat digunakan untuk merealisasikan kontrolerPID :

Pada perkembangan kontrol PID dilakukan secara listing program maka, rangkaianelektronik hanya akan sebatas sistem minimum mikrokontroller dengan output yangdiattur dari pin input mikro.Sedangkan apabila rangkaian elektronik dari PID sendiri secara analog dapat dibuatdengan FET yang diatur sebagai berikut :

4. PID secara umuma. Proporsional

Mereduksi SSE Mereduksi Rise time

b. Integral Menghilangkan SSE

c. DerivatifMenghilangkan Overshoot