5/12/2014
Matakuliah Tahun Versi
: Teknik Kendali : 2014
Learning Outcomes Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa akan mampu : menjelaskan konsep pengendalian sistem pengaturan
dengan kontroler PID
1
2
Kontroler otomatik
Outline Materi
1. Membandingkan nilai sebenarnya dari output PLANT dengan nilai yang diinginkan.
Pemahaman aksi pengaturan dasar dengan melihat
2. Menentukan besarnya deviasi output yang diperbolehkan .
persamaan matematika, arti fisis dan respons yang ditimbulkan : time constant, rise time, delay time, settling time, overshoot Fungsi Kontroler di industri On-off Proportional Derivative Integral
3. Menghasilkan sinyal pengendali ke Plant untuk memperkecil deviasi sampai suatu nilai deviasi yang kecil ataupun nol.
3
4
Beberapa macam kontroler di industri: On / off controller (bang bang controller) Proporsional controller Plant adalah bagian yang dikendali kan
Integral controller
Fungsi kontroler sangat penting karena:
Derivative controller PI, PD controller
Kontroler menyediakan sinyal pengendali ke plant.
PID controller
Kontroler didesain untuk mengendalikan perilaku sistem secara keseluruhan
5
6
1
5/12/2014
7
8
Kontroler terdiri atas error detector dan penguat
error detektor
acuan
ke aktuator
Alat ukur/sensor mengkonversi besaran variable output plant menjadi besaran fisis yang sesuai untuk dibandingkan misalnya temperatur , tekanan ataupun kecepatan putaran, menjadi sinyal listrik ataupun sinyal lainnya yg sesuai dengan sinyal dari acuan.
dari Plant
Titik setel pada kontroler harus di-set sebagai acuan yg mempunyai besaran fisis dengan satuan yang sama dengan sinyal catu balik dari sensor yang berasal dari plant.
Penguat
drive error
Sensor / Alat ukur
1. Kontroler otomatik mempunyai fungsi mendeteksi sinyal kesalahan penggerak (drive error), memperkuat sinyal tsb agar mempunyai daya yg cukup untuk menggerakkan aktuator.
sering dijumpai pada penguat dilengkapi dengan kemampuan untuk mendeferensiasikan dan atau mengintegrasikan sinyal error untuk menghasilkan sinyal kendali yang lebih baik.
2. Output kontroler dicatukan ke peralatan daya (power) seperti motor hidraulik, pneumatik ataupun valve atau motor listrik
9
Aktuator adalah peralatan yang mengubah ataupun mengkonversi sinyal dari kontroler menjadi besaran fisis yang lain ke plant
Sensor adalah peralatan yang berfungsi mengkonversi besaran fisis output dari plant menjadi besaran fisik yang sama/ sesuai dengan titik setel pada kontroler
11
10
12
2
5/12/2014
On / off controller (bang bang controller) Merupakan pengatur 2 posisi posisi ON dan posisi OFF Relatif sederhana Murah harganya banyak digunakan di industri maupun rumah
Beberapa macam Aksi Pengaturan kontroler di industri: On / off controller (bang bang controller)
•Aksi
Kontrol On-Off posisi On dan Off. Sederhana dan tidak mahal. U(t) = U1 untuk e(t) > 0 u(t) = U2 untuk e(t) < 0
Proporsional controller
Mempunyai 2
Integral controller Derivative controller
Ada
efek histeresis, ada osilasi di titik sekitar set-point Diferential gap untuk menghindari mekanisme on/off yg terlalu sering
PI, PD controller PID controller
e(t) +
U1
u(t) U2
_
Kontroler On-Off
13
Aksi Pengaturan proporsional
14
Aksi Pengaturan Integral t +
+
E(s)
M(s)
E(s)
m(t ) K p .e(t )
KI s
M(s)
m(t )
0
M (s) E (s)
-
Kp e(t)
KI e(t ).dt
KI s
m(t)
dalam domain Laplace
-
M (s) E (s)
•Untuk error naik 2x maka laju perubahan m(t) naik 2x lebih cepat
Kp
•Untuk error konstan (tetap) maka m(t) akan tidak berubah
•Timbul error offset jika beban berubah •Untuk plant yg tidak banyak perubahan •Pada kontroler elektronik perubahan penguatan berupa penguatan gain amplifier
15
Aksi Pengaturan Proporsional + Integral (PI)
Aksi Pengaturan Derivative
E(s)
+
E(s)
+
16
M(s)
K P (1
KD.s -
d m(t ) Td . e(t ) dt
1 ) TI . s
M(s)
m(t ) K P . e(t )
KP TI
t
e(t ).dt 0
-
M (s) E (s)
K P (1
1 ) TI . s
M (s) Td .s E ( s)
17
18
3
5/12/2014
Aksi Pengaturan Porporsional +Integral+derivative (PID)
Aksi Pengaturan Porporsional +derivative (PD)
E(s)
+
E(s)
+
K P (1 Td .s )
M(s)
m(t ) K P .e(t ) K P .Td .
K P (1 Td .s
d e(t ) dt
M(s)
1 ) TI . s
m(t)
e(t) -
-
M (s) E (s)
K P (1 Td .s )
Aksi Pengaturan Kontroler PID – Persamaan output kontroler
m(t ) K P .e(t )
K P .Td .
d e(t ) dt
Fungsi alih kontroler M ( s) E ( s)
K P (1 Td .s
KP TI
t
e(t )dt 0
1 ) TI . s
19
20
21
22
Pengaruh sensor /alat ukur terhadap kinerja sistem
Sensor/ alat ukur yg terpasang di bagian feedback sistem.
Karakteristik statik maupun dinamik sensor /alat ukur mempengaruhi penunjukan sebenarnya dari variable output sistem.
Jika time constant sensor / alat ukur lebih kecil dari time constant komponen lain pada sistem fungsi alih sensor konstanta
R(s)
E(s)
M(s) kontroler
dari Plant
K s 1 sensor
23
24
4
5/12/2014
Kontroler Pneumatik Kontroler dengan tekanan angin yg relatif rendah sering dijumpai di industri Alasan dipakainya secara luas di industri tidak berbahaya/ meledak, sederhana , mudah perawatannya. Komponen : Nozzle flapper, relay, pneumatic control valve
25
26
5
