Pengaturan i

Download Pengaturan i

Post on 15-Oct-2015

27 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

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