pengendali dan penentuan parameter

8/18/2019 Pengendali Dan Penentuan Parameter

1/49

DASAR-DASARPENGENDALIAN PROSES

© Heriyanto, 2007


2/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007

4


3/49

© Heriyanto, 2007

(1)Menjelaskan prinsip pengendalian dua posisi

(2)Menuliskan persamaan pengendali PI standar!

(")Menggam#arkan pengaru$ proporsional, integral,dan deri%ati& pada respons %aria#el proses!

SASARAN4


4/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007

'istem proses suda$ termasuk *+'MI dan

-.+./ */

4


5/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007

Pengendali Dua Posisi (On-Off)

Reverse acting

Direct acting

u nilai keluaran pengendali (),

y nilai pengukuran (%aria#el proses),

a nilai #atas atas %aria#el proses,

b nilai #atas #a3a$ %aria#el proses!

4

≥

≤=

a y

b yu

0

100

≤

≥=

a y

b yu

0

100


6/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007


4


7/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007


4


8/49

SISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007

SOAL

'e#ua$ tangki #erdiameter 50 6m! ari tangki

dikeluarkan minyak tana$ se6ara terus menerus pada

laju 0 /8menit! inggi permukaan minyakdikendalikan dengan pengendali dua posisi! *liran

minyak ke dalam tangki diatur dengan katup kendali!

'aat ter#uka penu$ aliran minyak 90 /8menit, dan

tertutup penu$ 0 /8menit! :ila 6ela$ di&erensial se#esar

20 6m, tentukan periode cycling !

4


9/49

PERSAMAAN PENGENDALI

Persamaan Pengendali Standar ISA

© Heriyanto, 2007;) Instrumentation, System, and Automation Society

od c

i

cc u

dt

de K dt e

K e K u +++= ∫ τ τ

Proporsional Integral Deri%ati& :ias

aktu integral

τd = >aktu deri%ati&

!ias adala" nilai controller

output #ada saat tida$ ada

error % atau nilai manual #ada

saat o#erasi normal&

4


10/49

PERSAMAAN PENGENDALI

? Pro#orsional (P)&

= 'e#anding dengan :'* error.

? Integral (I) atau Reset.

= 'e#anding dengan /*M* error.

? Deri'atif (D) atau Pre-act.

= 'e#anding dengan


11/49

RESPON PENGENDALI

Pro#orsional (P)

© Heriyanto, 2007

4

oc ue K u +=


12/49

RESPON PENGENDALI

Pro#orsional Integral (PI)

© Heriyanto, 2007

4

o

i

cc udt e K e K u ++= ∫ τ


13/49

RESPON PENGENDALI

Pro#orsional Integral-Deri'atif (PID)

© Heriyanto, 2007

4

od c

i

cc u

dt

de K dt e

K e K u +++= ∫ τ τ


14/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengendalian Pro#orsional (P-Control )&

= 'elalu terjadi offset pada peru#a$an #e#an proses atau

setpoint.

= Gain #ro#orsional (


15/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengendalian Pro#orsional (P-Control )&

© Heriyanto, 2007

4

Setpoint 60%

Air masuk

25 L/menit

Air keluar

25 L/menit

100%

0%

Setpoint 60%

Air masuk

40 L/menit

Air keluar

40 L/menit

100%

0%

Tinggi air 70%


16/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIANPengaru" Proportional Gain ( *)

Peru+a"an set#oint

© Heriyanto, 2007

4


17/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIANPengaru" Proportional Gain ( *)

Peru+a"an +e+an

© Heriyanto, 2007

4


18/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIANPengaru" Peru+a"an +e+an

!e+an Normal

© Heriyanto, 2007

4

itik keseim#angan

(titik operasi)

0 a r i a

# e l p r o s e s

( p e n

g u k u r a n )

uo'inyal kendali

100

0

1000

Setpoint

@aris kendali

@ra&ik proses


19/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengaru" Peru+a"an +e+an

!e+an !eru+a"

© Heriyanto, 2007

4

!ffset #aru

!ffset lama

u (baru)

u (lama)

0 a r i a # e l p r o s e s

( p e n g u k u r a n )

uo

'inyal kendali

100

01000

Setpoint

@aris kendali lama

( gain ke6il)

@ra&ik proses #aru

@ra&ik proses lama

@aris kendali #aru

( gain #esar)

@ain proporsional

diu#a$ untuk

memperke6il o&&set


20/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN


!e+an !eru+a"

© Heriyanto, 2007

4

'etpoint diu#a$ untuk

memperke6il o&&set



uo

'inyal kendali

100

0

1000

Setpoint

(lama)

@ra&ik proses #aru

@ra&ik proses lama

Setpoint

(#aru)

@aris kendali lama

@aris kendali #aru


21/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN


!e+an !eru+a"

© Heriyanto, 2007

4

:ias diu#a$ untuk

memperke6il o&&set



uo

uo

(lama) (#aru)

'inyal kendali

100

0

1000

Setpoint

@ra&ik proses #aru

@ra&ik proses lama

@aris kendali lama

@aris kendali #aru


22/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

SOAL-,Pengendali proporsional mengendalikan %aria#el proses dalam

daera$ su$u 50A1"0 o- dan setpoint pada 75 o-! Pada saat error

0, keluaran pengendali 50! Hitung offset yang terjadi pada saat

keluaran pengendali 55 dengan


23/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

SOAL-Pengendali proporsional dipakai untuk mengendalikan su$u!

entang transmiter adala$ 27" B "2"

$ingga keluarannya #erkisar antara " psi dan 15 psi yang

#ersesuaian dengan katup kendali menutup dan mem#uka penu$! Cika P: 90, tentukan peru#a$an su$u yang diperlukan

agar katup kendali dapat #eru#a$ dari #ukaan 25 ke 75!

© Heriyanto, 2007

4

RESPONS SISTEM


24/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengendalian Pro#orsional-Integral (PI)&

= Dungsi integral adala$ meng"ilang$an offset !

= Integral menam+a" kelam#atan respons dan

ketidaksta#ilan! = .a$tu integral semakin


25/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

1

2

"

© Heriyanto, 2007

Pengaru" .a$tu Integral atau Reset Time (τi)

4

τi +esar (atau /0 τ i $e*il)

2 τ

i *u$u# (atau /0τ

i *u$u#)

3 τi $e*il (atau /0 τ i +esar)

/0 τi = Reset Rate

RESPONS SISTEM


26/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengaru" Gain Pro#orsional dan .a$tu Integral

© Heriyanto, 2007

4

RESPONS SISTEM


27/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengendalian Pro#orsional-Integral-Deri'atif (PID)

= Dungsi deri'atif mem#er*e#at res#ons

= Deri'atif mem#er$e*il amplitudo osilasi

= .a$tu deri'atif semakin :'*, res#ons semakin-P*

= Pe$a ter$adap noise

© Heriyanto, 2007

od c

i

cc u

dt

de K dt e

K e K u +++= ∫ τ τ

4

RESPONS SISTEM


28/49

RESPONS SISTEM

PENGENDALIAN

Pengaru" Deri'atif

© Heriyanto, 2007

4

PEMILI1AN MOD2S


29/49

PEMILI1AN MOD2S

PENGENDALI

© Heriyanto, 2007

4STAT

!""set

#iterima

$

A#aNoise

$

aktu

mati

#ominan

$

&engen#ali

&roporsional

&engen#ali

&roporsional'

ntegral

(&)

&engen#ali

&roporsional'

ntegral'eri*ati"

(&)

Ti#ak

Ti#ak

+a

+a

+a

Ti#ak

ST!&


30/49

OSILASI DALAM LOOP TERT2T2P

S3arat Osilasi? Empan #alik memiliki #eda &ase φ = B"0o, dengan

sinyal masukan!

? Gain total sistem pengendalian, G 1, pada periodeosilasi!

Osilasi teredamF

φ B"0o dengan G G 1 atau φ G B"0o dengan G 1!

Ta$ sta+ilF

φ B"0o dengan G 1!

© Heriyanto, 2007

4


31/49


S3arat Osilasi dalam Sistem Pengendalian, φ c φ ps B190o

, Gc G ps 1

eterangan4

Gc gain pengendali

G ps gain total (sistem proses transmitter control valve)

© Heriyanto, 2007

4


32/49


© Heriyanto, 2007

4

21 ζ −

= nr "

"

)1

2

eJp( 2ζ

ζπ

−− Decay ratio

Periode .siklasi teredam

Decay ratio 0,25 atau ζ 0,215

Gc Gv G p Gt 0,5

Gc G ps 0,5


33/49

PARAMETER PENGENDALI

© Heriyanto, 2007

5


34/49

© Heriyanto, 2007

(1)Menentukan parameter pengendali dari $asil ujikur%a reaksi!

(2)Menjelaskan #e#erapa pengertian dan

penyempurnaan #erkaitan dengan aksi pengendali!

SASARAN5


35/49

© Heriyanto, 2007

Dasar4espon step sistem proses!

Asumsi

Model proses se#agai sistem orde satu disertai 3aktu mati!

Lang$a"

1)Pengendali disetel pada posisi manual!

2)ilakukan sedikit peru#a$an step pada sinyal kendali

(se#aiknya kurang dari 10), se$ingga terjadi peru#a$an%aria#el proses (P) yang dapat diamati!

")anggapan %aria#el proses direkam dan dari $asil yang

diperole$ ditentukan nilai 3aktu mati (θ p), konstanta 3aktu

sistem (t p), dan steady#state gain ( K p)!

Metode ur'a Rea$si5


36/49

PENGENDALI

5IEGLER-

NI61OLS

6O1EN-

6OON IAE

P K c

PI K c

i "," θ

p

PI

K c

i 2 θ

p

d 0,5 θ p

Metode ur'a Rea$si

p p

p

K θ

τ

+"

1 R

K p p

p

θ

τ K95,0

K02,0

p

p

p K θ

τ

p p

p

K θ

τ

K,0

+ 121K,0 R

K p p

p

θ

τ K9,0K94,0

p

p

p K θ

τ

+−

R

R p

10K

""0θ

2K",0

45,1

p

p

pθ

τ θ

p p

p

K θ

τ 2,1

+ 4"4 R

K p p

p

θ

τ K21,0

4"5,1

p

p

p K θ

τ

+−

R

R p

91"

7"2θ

251,0

1"K,1

p

p

pθ

τ θ

+ R p 2114

θ

1"7,0

492,0

−

p

p

p θ

τ

θ

5


37/49

Metode Osilasi Loop Tertutu#

? Prinsi#

Mem#uat osilasi alami dalam loop tertutup

? Osilasi A$lami

Pergeseran &ase $anya dise#a#kan ole$ sistem proses

(pengendali pada modus proporsional)

? Lang$a"

1) Pengendali disetel pada posisi automatik!

2) *ksi integral dan deri%ati& dimatikan, dengan mem#uat

3aktu integral maksimum, 3aktu deri%ati& nol, dan

proportional band (P:) maksimum!

5


38/49

Metode Osilasi Loop Tertutu#

") 'e6ara #erangsur P: diperke6il setenga$nya, sam#ildiadakan peru#a$an ke6il pada gangguan (#e#an) atau

setpoint sampai mun6ul osilasi kontinyu pada %aria#el

proses (P)! Pada keadaan ini, proportional band se#agai

proportional band kritik (P:u) atau proportional gain

se#agai proportional gain kritik (


39/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

© Heriyanto, 2007

SOAL-8Eji step ter$adap penukar panas dilakukan dengan

mengu#a$ aliran pemanas! espons su$u aliran proses

keluar pemanas disajikan pada gam#ar di #a3a$!

'ensor su$u memiliki rentang pengukuran 0 !!! 100 o-!

entukanF

(a) 'tati6Bgain proses

(#)aktu mati (dead time)

(d)Parameter pengendali PI!

5

!E!ERAPA PENGERTIAN


43/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

8"5057

2749$ K o p =−

−=

( ) 5,552525,1 =−= pτ

© Heriyanto, 2007

5

5,5,552 =−= pθ

menit

menit

"

100

100

" =

=

$

$ K o

o

p

(a)

(#)

(6)



44/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

1")5,(22 === pi θ τ

© Heriyanto, 2007

5

(d) 4,")5,("

)5,55(2,12,1===

p p

p

c K

K θ

τ

25,")5,(5,05,0 === pd

θ τ

menit

menit



45/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

© Heriyanto, 2007

? Proportional Kick 'entakan controller output pada pengendali proporsional aki#at

peru#a$an setpoint mendadak .

Pen3em#urnaan

Modi&ikasi persamaan pengendali proporsional menjadi

( ) 0u yr K u c +−= α dengan, 0 ≤ α ≤ 1Cika α 0, tidak terjadi proportional %ic% !

5



46/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

© Heriyanto, 2007

? Derivative Kick

'entakan controller ouput pada pengendali dengan mode

deri%ati& aki#at peru#a$an setpoint mendadak .

Pen3em#urnaan

Modi&ikasi persamaan menjadi deri%ati& pada pengukuran!

0udt dy K e K u d cc +−= τ

5



47/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

© Heriyanto, 2007

? Bumpless Transfer

Pada posisi M*+E*/, controller output (sinyal kendali)

memiliki nilai manual atau #ias (u0)!

0uu =Pada saat posisi dipinda$ ke *E., controller output (sinyal

kendali) :I'* memiliki nilai le+i" $e*il atau le+i" +esar dari

#ias (u0)!

od c

i

cc u

dt

de K dt e

K e K u +++= ∫ τ τ

5

!E!ERAPA PENGERTIAN

5


48/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

© Heriyanto, 2007

? Bumpless Transfer (lan?utan)

-ara mengatasiF

Cumla$ #ias dan integral disetel sama dengan nilai

manipulated variable yang di#utu$kan pada operasi yang

#ersangkutan!

o

i

cc udt e

K e K u ++= ∫ τ

isetel se#esar nilai manipulated variable yang di#utu$kan!

5



49/49

!E!ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN7EMP2RNAAN

? Reset ind-upPeristi3a yang terjadi jika $asil per$itungan integrasi mele#i$i

nilai ma&imum controller output (100)!

pengendali dan penentuan parameter

Documents