AnalysisPercobaan Kontrol PID dengan SimulinkKontrol PID merupakan pengendali yang didasarkan oleh gabungan unsur dari pengendali Proposional, Integral, dan Derivative yang masin-masing memiliki perilaku yang khas. Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I, dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi kontrol PID.Sebelumnya sudah kita ketahui bahwa fungsi dari kontrol PID itu sendiri adalah untuk menentukan nilai sebagai kontrol kepada suatu sistem dengan keinginan agar waktu ketika sistem menerima dan merespon data menjadi sangat cepat, mengurangi kesalahan pada respon sistem, mempercepat reaksi sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.A. Percobaan1. Kondisi Awal Suatu Sistem tanpa ada masukan kontrol

Grafik yang tergambar pada kondisi awal

Grafik di atas menunjukkan bahwa sistem memiliki kesalahan yang tinggi, hal ini dapat dilihat pada tanggapan sistem menuju ke nilai amplitudo. Selain itu, sistem juga memiliki waktu naik yang lama(hampir 2 detik untuk stabil).Berdasarkan penggunaan kontrol P, PD, PI, dan PID, maka didalam model sistem tersebut dilakukan simulasi untuk mendapatkan reaksi kontrol terbaik untuk sistem yang akan diterapkan berdasarkan penggunaan aplikasi yang sesuai didalam proses yang sebenarnya.

2. Aksi Kontrol Proposional (P)Sesuai dengan dasar pengontrolan, maka aksi kendali Proposional didapatkan dengan penambahan gain/penguatan sebesar konstanta Proposional (Kp) sehingga persamaan menjadi :

Dengan mencoba menambahkan berbagai konstanta (Kp) yaitu sebesar 100, 300, dan 500 untuk mencari hasil terbaik, maka simulink dapat digambarkan sebagai berikut :

Dengan hasil respon sistem seperti pada garifik dibawah ini :

Dari ketiga percobaan diatas terlihat bahwa penambahan aksi kontrol Proposional (P) mempunyai pengaruh mengurangi rise time dan error steady state, tetapi konsekuensinya overshoot naik cukup besar. Kenaikan overshoot ini sebanding dengan kenaikan nilai parameter Kp.

3. Aksi Kontrol Proposional dan Derivative (PD)Dengan mencoba menambahkan berbagai konstanta Kp (Proposional) dan konstanta Kd (Derivative), maka persamaan beralih fungsi menjadi :

Apabila dalam sistem diterapkan konstanta Kp sebesar 300 dan konstanta Kd sebesar 10, 300, dan 900 dengan beberapa kali percobaan, maka rangkaian gambar di simulink tampak seperti gambar berikut :

Maka hasil respon sistem tergambar pada grafik dibawah ini :

Pada grafik di atas terlihat bahwa penggunaan kontrol Proposional Derivative (PD) dapat mengurangi overshoot dan rise time, tetapi error steady state tidak mengalami perubahan yang signifikan.4. Aksi Kontrol Proposional dan Integral (PI)Dengan mencoba menambahkan berbagai konstanta Kp (Proposional) dan konstanta Ki (Integral) pada sistem, maka persamaan beralih fungsi menjadi :

Apabila dalam sistem diterapkan konstanta Kp sebesar 40, 40, 100, 100 dan konstanta Ki sebesar 100, 40, 40, 100, maka rangkaian gambar simulink tampak seperti pada gambar berikut :

Maka hasil respon sistem tergambar seperti pada grafik dibawah ini :

Aksi kontrol P dan I memiliki karakteristik yang sama dalam waktu naik dan overshoot. Oleh karena itu, nilai Kp harus dikurangi untuk menghindari overshoot yang berlebihan.Dan dari grafik gambar diatas terlihat bahwa rise time sistem menurun, dengan overshoot yang kecil, serta kesalahan dapat diminimalkan. Tanggapan sistem memberikan hasil yang lebih baik daripada aksi kontrol sebelumnya tetapi masih mempunyai rise time yang lambat.

5. Aksi Kontrol Proposional, Integral, dan Derivative (PID)Dengan mencoba menambahkan berbagai konstanta Kp (Proposional), konstanta Ki (Integral) dan konstanta Kd (Derivative) pada sistem, maka persamaan beralih fungsi menjadi :

Apabila dalam sistem diterapkan konstanta Kp sebesar 350, 250, 300, dan konstanta Ki sebesar 300, 350, 300, dan konstanta Kd sebesar 50, 15, 15, maka rangkaian gambar simulink tampak seperti gambar rangkaian berikut :

Maka hasil respon sistem tergambar seperti pada grafik dibawah ini :

Dengan aksi kontrol P, I, dan D, terlihat bahwa kriteria sistem yang diinginkan hampir mendekati, terlihat dari grafik tanggapan sistem tidak memiliki overshoot, waktu naik yang cepat, dan kesalahan sangat kecil mendekati nol. Grafik tanggapan sistem terhadap sinyal masukan, tergantung pada nilai parameter Kp, Kd, dan Ki.B. KesimpulanDari beberapa percobaan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa masing masing pengendali memiliki karakteristik yang berbeda-beda, antara lain sebagai berikut :

Kontrol ProposionalPengaruh pada sistem : Menambah atau mengurangi kestabilan Dapat memperbaiki respon transien khususnya; rise time, settling time Mengurangi rise time, tidak menghilangkan Error Steady StateUntuk menghilangkan Error Steady State, dibutuhkan nilai Kp besar, yang akan membuat sistem lebih tidak stabil. Kontrol Integral Pengaruh pada sistem : Menghilangkan Error Steady State Respon lebih lambat dibandingkan dengan P Dapat menimbulkan ketidakstabilan karena menambah orde sistem

Kontrol DerivativePengaruh pada sistem : Memberikan efek redaman pada sistem yang berosilasi sehingga bisa memperbesar pemberian nilai Kp Memperbaiki respon respon transien, karena memberikan aksi saat ada perubahaan error Derivative hanya berubah saat ada perubahan error, sehingga saat ada error statis D tidak beraksi. Sehingga D tidak boleh digunakan sendiri

Kontrol Proposional Integral DerivativeKontrol PID merupakan pengendali yang didasarkan oleh gabungan unsur dari pengendali Proposional, Integral, dan Derivative yang masin-masing memiliki perilaku yang khas. Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I, dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi kontrol PID. Elemen-eleman kontrol PID masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.Dengan melihat hasil kesimpulan dari percobaan yang dilakukan, maka dapat dipilih sebuah kontroler yang tepat untuk diterapkan pada sebuah sistem sesuai dengan kondisi proses yang ada.Disinilah pentingnya sebuah penerapan Simulink untuk melakukan simulasi pada sebuah sistem. Dengan menganalisa hasil respon yang terjadi pada setiap model sistem, dapat diambil sebuah kesimpulan yang akhirnya akan diterapkan pada sistem yang sesungguhnya sesuai dengan keinginan yang akan dicapai.