simulasi pengendali

Simulasi Sistem Pengendalian

Jobsheet Praktikum Teknik PengaturanJurusan Teknik Konversi Energi

POLBAN

Judul Modul:

Simulasi Sistem PengendalianMenggunakan Pengendali On-Off dan P-I-D

1/9 Lab Instrumentasi & Kontrol Energi© ahr.jtke.polban


Simulasi Sistem PengendalianMenggunakan Pengendali On-Off dan P-I-D

A. TUJUAN PERCOBAAN:

Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali On-Off Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali P-Only. Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali I. Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali PI. Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali PD. Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali PID.

B. DASAR TEORI:

Pengendali On-Off: Pengendali On-Off juga dikenal dengan nama Two

Position Controller karena output pengendali hanya ada dua kemungkinan keadaan saja, yaitu keadaan “On” atau keadaan “Off”.

Ciri khas dari aksi pengendalian dengan menggunakan pengendali On-Off adalah selalu terjadi fluktuasi pada besaran yang akan dikendalikan.

Besarnya fluktuasi akibat aksi pengendali On-Off dipengaruhi oleh besar-kecilnya dead-time dan dead-band yang terdapat pada proses/sistem ataupun adanya dead-band yang sengaja diberikan pada pengendali On-Off itu sendiri.

Hubungan input-output pengendali On-Off:Pada saat input pengendali berubah dari negatif menuju positif:

u(t) = u1 jika input < e2

u(t) = u2 jika input ≥ e2


waktu

Out

put p

rose

s

inpute1 e2

u2

u1

0

output


Pada saat input pengendali berubah dari positif menuju negatif: u(t) = u2 jika input > e1

u(t) = u1 jika input ≤ e1

Pengendali P-I-D:1. Pengendali P-Only

Pengendali P menghasilkan output pengendali yang berbanding secara proporsional terhadap input pengendali tersebut.

Pengendali P memiliki respon yang cepat terhadap setiap perubahan eror yang terjadi (langsung memberikan aksi yang sebanding dengan error yang terjadi pada saat itu juga), namun demikian pengendali P memiliki kelemahan utama yaitu adanya offset (steady state error).

Offset yang terjadi akibat aksi pengendali P tersebut dapat diperkecil dengan cara memperkecil proportional-band (PB) pada batas-batas tertentu dengan mempertimbangkan aspek kestabilan.

Pada umumnya pada pengendali P-Only dilengkapi dengan pemberian bias (b) yang berfungsi untuk menghilangkan offset pada set-point tertentu dan pada load tertentu.

Hubungan input-output pengendali P-Only:u(t) = (100/PB)e(t) + b

e(t) : error (input pengendali)u(t) : manipulatedvariable (output pengendali)PB : proportional bandb : bias

2. Pengendali I


waktu

Set point

Con

trol

led

vari

able

offset


Pengendali I mengasilkan output pengendali yang merupakan fungsi integral dari input pengendali tersebut.

Sifat pengendali I adalah mampu menghilangkan offset sehingga dapat diperoleh nilai process variable yang sama dengan setpoint-nya, namun demikian pengendali I menyebakan respon pengendalian cenderung menjadi lambat..

Hubungan input-output pengendali I:u(t) = KIe(t).dt = (1/TI) e(t).dt

e(t) : error (input pengendali)u(t) : manipulatedvariable (output pengendali)KI : konstanta integralTI : waktu integral, atau reset time (TR)

3. Pengendali PI Pengendali PI memiliki sifat gabungan antara pengendali P(respon cepat) dan

pengendali I (menghilangkan offset). Pengendali PI banyak digunakan di dalam suatu sistem pengendalian proses.

Hubungan input-output pengendali PI:u(t) = (100/PB)[e(t) + (1/TI) e(t).dt]

4. Pengendali PD Pengendali D mengasilkan output pengendali yang merupakan fungsi diferensial

dari input pengendali tersebut, sehingga tidak dapat mengeluarkan output bila tidak ada perubahan input. Oleh karena itu pengendali D tidak pernah dapat dipakai sendirian, harus dikombinasikan dengan pengendali lainnya..

Sifat pengendali D ialah dapat memprediksi output pengendali dan fungsi utamanya adalah untuk mempercepat respon sistem dan memberikan energi ekstra di saat-saat awal ketika terjadi perubahan load. Selain itu dengan menggunakan


waktu

Set point

Con

trol

led

vari

able

Offset = 0


pengendali D diharapkan akan dapat mereduksi overshoot dan mempercepat settling time.

Hubungan input-output pengendali PD:u(t) = (100/PB)[e(t) + TD de(t)/dt]

5. Pengendali PID Pengendali PID memiliki sifat pengendali gabungan antara P (mempercepat

reaksi sistem, atau dengan kata lain mempercepat rise-time), I (menghilangkan offset), dan D (mereduksi overshoot dan mempercepat settling-time)

Hubungan input-output pengendali PID:u(t) = (100/PB)[e(t) + (1/TI) e(t).dt + TD de(t)/dt]

C. Percobaan :

Percobaan dilakukan dengan menggunakan software SIMULINK dari MATLAB.Untuk Percobaan-2 sampai dengan percobaan-6, amati performansi sistem pengendalian berikut ini:

Offset dalam satuan % Maximum Overshoot (Mp) dalam satuan % Rise Time kriteria 10% - 90% (tr) dalam satuan detik Settling Time kriteria 5% (ts) dalam satuan detik

1. Pengendali On-Off: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali On-Off (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).

Amati semua parameter yang ada, catatlah semua data yang ada. Pastikan Manual Switch Dead-Band berada pada posisi ke atas dan

Manual Switch Dead-Time berada pada posisi ke bawah. Jalankan program simulasinya dengan menekan tombol Start pada file

simulasi yang ada. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state.

Ubahlah parameter dead-time proses tersebut menjadi setengahnya. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

Pindahkan Manual Switch Dead-Band ke bawah. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

Ubahlah parameter dead-band pada pengendali on-off tersebut menjadi setengahnya. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi



tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

Pindahkan Manual Switch Dead-Time ke atas. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

Pindahkan Manual Switch Dead-Band ke atas. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

2. Pengendali P-Only: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali P-Only (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).

Pastikan Manual Switch Dead-Time berada pada posisi ke bawah, manual switch proses dan manual switch proses1 pada posisi ke atas. Load (in) dan Load (out) = 0

Amati semua parameter yang ada, catatlah semua data yang ada. Jalankan program simulasinya dengan menekan tombol “Start” pada file

simulasi yang ada. Amati semua hasil pengukuran pada simulasi tersebut dan catatlah pada lembar kerja anda.

Ubahlah gain pengendali menjadi setengah kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

Ubahlah set-point–nya menjadi lebih besar dari semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

Ubahlah set-point–nya menjadi lebih kecil dari semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

Berikan nilai bias tertentu. Jalankan program simulasinya. Atur nilai bias hingga tidak terjadi offset. Catatlah nilai bias tersebut.



3. Pengendali I: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali I (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).

Posisikan semua switch seperti pada gambar di bawah. Pastikan Load (in) dan Load (out) = 0 Amati semua parameter yang ada, catatlah semua data yang ada. Jalankan program simulasinya dengan menekan tombol “Start” pada file


Ubahlah besarnya reset time pengendali menjadi dua kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.



4. Pengendali PI: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali PI (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).

Posisikan semua switch seperti pada gambar di bawah. Pastikan Load (in) dan Load (out) = 0 Amati semua parameter yang ada, catatlah semua data yang ada.



Jalankan program simulasinya dengan menekan tombol “Start” pada file simulasi yang ada. Amati semua hasil pengukuran pada simulasi tersebut dan catatlah pada lembar kerja anda.




Kembalikan nilai gain pengendali menjadi seperti semula. Ubahlah besarnya reset time pengendali menjadi dua kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

5. Pengendali PD: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali PD (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).






Kembalikan nilai gain pengendali menjadi seperti semula. Ubahlah besarnya derivative time pengendali menjadi setengah kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.



6. Pengendali PID: Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan

Software Simulink-Matlab untuk pengendali PID (tanyakan pada Instruktur nama file-nya).






Kembalikan nilai gain pengendali menjadi seperti semula. Ubahlah besarnya derivative time pengendali menjadi setengah kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

Kembalikan besarnya derivative time pengendali menjadi seperti semula. Ubahlah besarnya reset time pengendali menjadi setengah kali semula. Jalankan program simulasinya dan catatlah hasil-hasilnya.

D. Analisa & Kesimpulan :1. Buatlah analisa berdasarkan setiap percobaan yang telah anda lakukan.2. Berdasarkan data dan analisa, buatlah kesimpulan.


simulasi pengendali

Documents