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


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.


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


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 :


5/35

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.


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.


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.


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.


9/35

Konfigurasi Sistem Kendali

Pengendali /

Controller

Kendalian /

Plantinput

Sinyal

kontrol Output

Isyarat

Umpan Balik


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.


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.


12/35

Pertemuan II

Teknik Pengaturan

NK. Caturwati


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.


14/35

Contoh Governor Watt :

mengatur kecepatan putar mesin


15/35

Contoh : Kontrol temperatur

kompor listrik.


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.


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.


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).


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.


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.


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.


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.


23/35

Model Matematis Dalam

Sistem Pegaturan

Pertemuan ke 3


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.


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


26/35

Unit Ramp

f(t) = 0 untuk t


27/35

Unit Impuls (t)

f(t) = pada t = 0

f(t) = 0 pada lainnya

Luas f(t) = 1

tL[(t)] = 1


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)


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)



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)



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)


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)


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)+ .


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


35/35

Fungsi Alih / Fungsi Transfer

Menyatakan hubungan antara masukandan keluaran dari masing-masing

komponen.

)(

)(

masukanL

keluaranLalihFungsi

)(

)()( sX

sYsG

pengaturan i

Documents