percoba_simulink1.doc

Petunjuk Praktikum Pengaturan Otomatis 2

PERCOBAAN 7

1. Judul : Pengenalan Simulink Pada Sistem Pengaturan Otomatis

2. Tujuan

(a) Mempelajari Simulink dan mampu membangun blok diagram suatu

sistem

(b) Mampu mengaplikasikan dan menjalankan program simulink untuk

simulasi suatu system control yang sederhana.

3. Prinsip Dasar

3.1. Simulink

Simulink merupakan bagian tambahan dari software Matlab yang dibuat oleh

Math Work Inc. Simulink dapat digunakan sebagai sarana permodelan, simulasi, dan

analisa dari system dinamik dengan menggunakan antarmuka grafis (GUI). Fungsi

simulink adalah untuk mensimulasi system dinamik karena pada simulink

ditambahkan beberapa fungsi dengan cirri-ciri khusus untuk system dinamik sehingga

dapat mendukung semua tujuan fungsi-fungsi yang ada pada matlab. Simulink terdiri

dari beberapa kumpulan toolbox yang dapat digunakan untuk analisa system linier

dan non-linier. Beberapa library yang sering digunakan dalam simulink untuk system

pengaturan antara lain math, continuous, sinks, dan source.

Langkah awal yang dilakukan untuk mendesign suatu system dengan simulink

adalah mendifinisikan dan membuat permodelan system dalam bentuk persamaan

diferensial system. Dari persamaan diferensial system akan dibangun block diagram

system secara keseluruhan yang memperlihatkan hubungan input-output, sedangkan

untuk menganalisa model maka digunakan response system yang bisa dilihat pada

scope atau Matlab Command Window.

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Prosedure penggunaan Simulink adalah sebagai berikut:

1. Buka program matlab

2. Kemudian masuk kedalam program simulink dengan cara ketikan: Simulink

pada promt Matlab atau klik simulink pada toolbar Matlab.

3. Maka pada layer akan muncul sbb:

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Pada Simulink Library browser terdapat folder-folder yang menyimpan perintah-

perintah dasar (command). Command berupa gambar yang ada pada folder-folder

tersebut dapat digunakan dengan cara tekan (klik) dan geser (drag) dari perintah ke

layer block diagram model.

4. Untuk membuat program model baru, maka klik :

maka akan terlihat:

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


3.2. Permodelan Sistem

Permodelan system adalah gambaran karakteristik dinamis dari suatu system

dalam bentuk persamaan matematik. Permodelan system memperlihatkan hubungan

antar komponen atau elemen yang merupakan anggota dari suatu system. Apabila

keluaran system “masa kini” tergantung dari masukan system “masa lalu” dan “masa

kini”, maka system tersebut disebut “system dinamis”. Sedangkan arti “karakteristik

dinamis” adalah aspek-aspek dari variasi besaran fisis pada system dinamis. Biasanya

pada system pengaturan ditekankan pada besaran masukan-keluaran, akan tetapi perlu

diketahui bahwa besaran-besaran tersebut sangat dipengaruhi oleh kondisi

lingkungan, karakteristik komponen dan sumber energi yang menggerakkan.

Umumnya, model matematik menggambarkan karakteristik dinamis tersebut dalam

bentuk seperangkat persamaan diferensial yang disebut: persamaan system.

Dalam menganalisa suatu system pengaturan maka terlebih dahulu harus

mendapatkan persamaan diferensial yang menggambarkan karakteristik system.

Umumnya persamaan differensial akan ditransformasi ke persamaan aljabar dengan

bantuan transformasi laplace. Dalam system pengaturan, bentuk persamaan system

adalah system mekanik, system listrik, system hydraulic, servo mekanik, dan thermal.

Untuk analisa, maka diperhatikan keadaan transient system yang merupakan

fenomena yang secara serius harus diperhatikan bagi pengamat dan perancang sistem

kontrol, apapun jenis sistemnya.

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Dengan mengamati keadaan transient, maka akan dapat diketahui dua hal,

yaitu :

1. Karakteristik sistem atau kinerja peralihan (system performance)

2. Dapat merancang kontroler yang sesuai dengan keadaan

peralihan tersebut, apabila kriteria-kriteria perancangannya dinyatakan dengan

jelas secara kwantitatif.

Untuk melihat tanggapan peralihan (response transient) dari suatu sistem,

umumnya jenis masukan (input) yang diberikan kepada sistem ada 2, yaitu :

1. Masukan Tangga Satuan (Unit Step Function)(t) = 1 (t >0) = 0 (t yang lain)

2. Masukan Impulse Satuan (Unit Impulse Function)

= 0 ( t yang lain)

3.2.1. Sistim Orde Satu

Gambar 1.1. Rangkaian RC

Bangunlah system RC orde 1 dengan simulink dan tampilkan response transient

system dalam scope dan workspace.

2 langkah untuk membangun dan mensimulasi system dengan simulink, yaitu:

1. Mendifinisi system.___________________________________________________________________________________________PENS - ITS

C = 1 FR = 20 k Semua kondisi awal = 0Vi = inputVo = output


- Membangun system pada Block Diagram Window

- Command-command untuk model yang akan dikreasi dan diedit terdapat

pada standart library.

2. Menganalisa system.

I. Membangun dan mendifinisi system.

- Buka simulink window

- pada Simulink Library browser, buka File - New - Model -

- Design model yang diinginkan pada block diagram window dengan cara copy command untuk model yang diinginkan ke block diagram window.

Hasilnya adalah :

Gambar 1.2. Block Diagram Window untuk sistem RC orde 1

- Kemudian jalankan dan simulasikan system dengan cara: Simulasion Start

sehingga akan diperoleh hasil pada scope.

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Gambar 1.2. Response Transient sistem orde 1 Input Unit-Step Function

Hasil response transient pada workspace adalah :

Gambar 1.3. Response Transient sistem RC orde 1

3.2.2. Sistem Orde 2

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Jika suatu sistem orde dua mempunyai fungsi alih sebagai berikut:

Bangunlah system orde 2 dengan simulink dan tampilkan response transient

system dalam scope.

I. Membangun dan mendifinisi model.

Hasilnya dalam scope adalah :

Gambar 1.4. Response sistem orde 2 pada Scope

4. Alat-alat yang dibutuhkan

Personal Computer : 1

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS


Software Matlab : 1

5. Prosedur dan Rangkaian Percobaan

1. Designlah system seperti pada gambar dibawah:

- Gambarkan response yang terlihat pada scope.- Rubahlah komponen integrator dengan komponen derivative dan

kemudian gambarkan responsenya- Analisa, kenapa response kedua system seperti yang terlihat?.

2. Designlah system orde 1 dibawah ini dengan simulink.

Jika diketahui M = 1000 kg, D = 50 N sec/m, dan U = 500 N. Gambarkan model system tersebut dengan simulink, dan gambarkan pula responsenya dalam scope.

3. Designlah system orde 2 dibawah ini dengan simulink.

Jika M= massa = 2 kg; C = konstanta dashpot = 0.7; dan k = konstanta pegas = 1. f(t)= input gaya luar = 10 N, sedangkan x(t) adalah output pergeseran. Gambarkan response system tersebut pada scope dan workspace.

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS

U = Gaya LuarfD = gaya gesekV = Kecepatam


4. Selesaikan system dibawah dengan simulink dan tampilkan responsenya pada scope.

X(t) = A cos ( t + )Dimana: = frekwensi = 5 rad/sec;

= phase = pi/2 = 1.5708;A = amplitude = 5.

5. Designlah system dibawah dengan simulink dan gambarkan response didalam scope.

6. Pertimbangan Hasil-hasil

(a) Apa fungsi dari kinerja peralihan pada suatu sistem?

(b) Gambarkan response peralihan dari setiap percobaan dengan perhitungan

analitik, dan bandingkan hasilnya dengan hasil percobaan mengunakan

matlab, serta buatlah diskusi.

___________________________________________________________________________________________PENS - ITS

Dik. R = 30 L = 10 H, C= 0.05 F Semua kondisi awal =0 Vi = 10 volt.

percoba_simulink1.doc

Documents