perancangan pengendali pid - share...

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Perancangan

Pengendali PID


Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Ringkasan

Materi

Contoh Soal

Latihan

PengantarPerancangan Pengendali P

Perancangan Pengendali PI

Perancangan Pengendali PD

Perancangan Pengendali PID

RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar

CSTR

Komponen pada loop tertutup1. Proses yang dikendalikan (Tangki).2. Sensor dan transmitter.3. Pengendali.4. SCR elemen pengendali akhir (heater elektrik) Actuator.5. Kabel transmisi (kabel elektrik) Antara dua instrument

pengendalitransmitter

aktuator


1. Mengukur

2. Mengendalikan

3. Elemenpengendali akhir

4. Proses suhu

Pengendali Suhu dan

perekam

Sensor

Bulb

Transmitter

suhu

Pneumatic

Control ValveHeat Exchanger

Steam

2

34

1


Heat exchanger control system


Tujuan:Mengembangkan ketrampilan calon engineer di industry

proses

Skill:- Tuning

- Desain loop tertutup system kendali

- Trouble shooting dalam system pengendalian

- Terminologi dalam garis komando di plant yang

dikendalikan

Pengetahuan:

- Dinamika sebuah proses- Kendali umpan balik / control feedback


Perancangan

Pengendali P



Pengendali Proporsional – merupakan

pengendali, dimana sinyal keluaran

berbanding lurus terhadap sinyal eror

Rasio kesebandingan = Gain pengendali = Kp

bernilai konstan

Blok diagram hubungan sinyal kendali u

dengan sinyal eror - e


Perancangan Pengendali P pada system orde satu

11

τ

1

1τ1

1τ

sKK

KK

KK

s

KK

s

KK

sR

sC

p

p

p

p

p

Fungsi Transfer Loop Tertutup

– CLTF

)()(1

)()(

)()(1

)(

sGpsGc

sGpsGc

sHsG

sG

sR

sC

Gc(s) Gp(s)


Perancangan Pengendali P pada system orde satu

11

τ

1

1τ1

1τ

sKK

KK

KK

s

KK

s

KK

sR

sC

p

p

p

p

p

1τ*

*

s

K

sR

sC

pKK

1

ττ*

danp

p

KK

KKK

1

*


Respon system orde satu – Pengendali P

1τ*

*

s

K

sR

sC

ssR

1)( Sinyal uji step

*

*

*

00 1τlim)(lim K

ss

KsssCC

ssss

Kondisi Steady

11

00

ssLimssRLimR

ssss

Keluaran

Masukan

*1 Kess Eror steady state


Tahapan perancangan Pengendali P pada system orde

satu

1. Menentukan fungsi tranfer dari plant orde pertama

Bisa didapatkan melalui identifikasi dengan pendekatan orde

pertama atau penurunan model matematik dengan pengukuran

parameter

2. Menentukan spesifikasi performansi respon orde pertama yang

diinginkan. Misal: diinginkan agar sistem mempunyai waktu

konstan * atau eror steady state ess* atau settling time - ts

*

3. Menentukan Kp

Yang berhubungan dengan *

1

τ

τ1

τ

τ1

1

ττ

**

*

KKKK

KKpp

p

karena Kp > 0maka * <


Tahapan perancangan Pengendali P pada system orde

satu

3. Menentukan Kp

Yang berhubungan dengan ts*

Kriteria 5 %

1

τ31

1

τ3τ3

*

**

s

pp

stK

KKK

t

Kriteria 2%

1

τ41

1

τ4τ4

*

**

s

pp

stK

KKK

t

Kriteria 0,5%

1

51

1

55

*

**

s

p

p

stK

KKK

t

Yang berhubungan dengan ess*

ss

ssp

p

pss

Ke

eK

KK

KKe

1

11

*


Rancang Pengendali P, untuk system orde satu

Sehingga menghasilkan waktu konstan system dua kali lebih cepat dari

konstanta waktu mula - mulai

2,0τ,1012,0

10

K

ssG

1

τ

τ1

τ

τ1

1

ττ

**

*

KKKK

KKpp

p

1,011

2

10

11

1 *

*

pp

p

KKKKK

Dengan = 2*


• Fungsi transfer close loop - CLTF

)20(10

20101

2010

)(

)(2

2

2

p

p

p

p

Kss

K

ss

Kss

K

sF

sX

Sebuah system orde dua, dengan

fungsi transfer berikut:

Rancang pengendali P

G s( )1

s2

10s 20


Respon open loop

Perhatikan respon open loop,

menunjukkan tidak mampu

mencapai set point = 1

Program Matlab

num=1;

den=[1 10 20];

step(num,den)

T s( )Kp

s2

10 s 20 Kp( )

http://www.engin.umich.edu/group/ctm/extras/step.html


Respon close loop

Close loop Tranfer Function

T s( )Kp

s2

10 s 20 Kp( )

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

From: U(1)

To: Y

(1)

K=300

Time (sec.)

Am

plitu

de

Step Response

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

From: U(1)

To: Y

(1)

K=100

Kp=300;

num=[Kp];

den=[1 10 20+Kp];

t=0:0.01:2;

step(num,den,t)


1. Sebuah system orde satu dengan Gain = 5, Time konstan = 20.

1. Rancang Pengendali P, dengan eror steady state 5%

2. Rancang Pengendali P, dengan bantuan program Matlab,

untuk nilai Kp = 1, 10 dan 0,5

3. Bandingkan hasil dari soal no 1 dan no 3

2. Sebuah system orde dua, dengan gain = 5, rasio redaman = 0,8

dan frekuensi natural = 10.

1. Rancang Pengendali P, dengan bantuan program Matlab,

untuk nilai Kp = 1, 10 dan 0,5

2. Bandingkan hasil dari soal no 1


1. Pengendali P, sesuai untuk system orde satu

2. Perubahan nilai gain Proporsional akan berdampak pada

munculnya osilasi

3. Suatu plant orde pertama dengan pengendali proporsional akan

menghasilkan sistem orde pertama dengan * = / (1+KKp) dan K*

= KKp / (1+KKp) dimana besarnya penguatan proporsional

4. Respon step suatu plant orde pertama dengan pengendali

proporsional memiliki error steady state

1

τ

τ1*K

K p

p

pss

KK

KKE

11

*

Sekian dan terimakasih

perancangan pengendali pid - share...

Documents