Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Aturan Ziegler Nichols Perancangan Pengendali Ziegler Nichols Tipe 2

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Terkadang pemodelan matematis plant susah untuk dilakukan. Jika hal ini terjadi maka perancangan pengendali PID secara analitis tidak mungkin dilakukan sehingga perancangan pengendali PID harus dilakukan secara eksperimental. Pada bagian ini akan dibahas tentang perancangan pengendali PID secara eksperimental dengan aturan Ziegler – Nichols. Ziegler dan Nichols memberikan aturan untuk menentukan nilai Kp , i , dan d yang didasarkan pada karakteristik respon transien dari plant.

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Aturan Ziegler - Nichols R(s)

+-

E(s)

  1 K p 1   τ d s   τi s 

U(s)

Plant

C(s)

Ada dua metode penalaan Ziegler – Nichols yang bertujuan mencapai maksimum overshoot 25 %. Nilai parameter Kp , τ i , dan τ d berdasarkan pada rerspon step plant secara eksperimental atau berdasarkan pada nilai Kp yang dihasilkan dalam kestabilan marginal bila hanya aksi kendali proporsional yang digunakan.

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Perancangan Pengendali Ziegler – Nichols Tipe 2 Menentukan i =  dan d = 0 Menerapkan pengendali proporsional pada plant Diagram Blok : R(s)

+-

E(s)

Kp

U(s) Plant

C(s)

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Perancangan Pengendali Ziegler – Nichols Tipe 2 Mengatur nilai Kp dari nol ke suatu nilai kritis Kcr. Mula-mula keluaran plant memiliki osilasi yang berkesinambungan dengan periode Pcr

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Perancangan Pengendali Ziegler – Nichols Tipe 2 Nilai parameter Kp , i , d

Tipe pengendali

Kp

i

d

P

0,5Kcr



0

PI

0,45Kcr

(1/1,2)Pcr

0

PID

0,6Kcr

0,5Pcr

0,125Pcr

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Prosedur Perancangan Pengendali Ziegler – Nichols Tipe 2 1. Rancang Gain Kp pada plant, 2. Tuning gain Kp dari nilai 0 sampai dengan nilai tertentu dengan mengamati responnya. 3. Saat respon berosilasi, nilai Gain Kp = Kp kritis = Kcr 4. Apabila tidak terjadi osilasi maka Strategi ZN Tipe 2 ini tidak berlaku 5. Hitung Periode Osilasi = Pcr 6. Tentukan Gain Kp, Ki dan Kd berdasarkan nilai yang ada pada tabel berikut

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Perancangan Pengendali Ziegler – Nichols Tipe 2 Fungsi alih pengendali PID   U s  1  K p 1   τ d s  E s   τi s    1  0,6 K cr 1   0,125Pcr s   0,5Pcr s   4   s   Pcr  U s   0,075K cr Pcr  E s  s

2

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Sistem pengaturan dengan pengendali PID : R(s)

+-

E(s)

  1 K p 1   τ d s   τi s 

U(s)

1 ss  1s  5

C(s)

Gunakan aturan Ziegler – Nichols untuk menentukan fungsi alih pengendali PID agar diperoleh respon step dengan overshoot sekitar 25 %.

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Plant mengandung integrator  metoda kedua Z-N Menetapkan Ti =  dan Td = 0, CLTF sistem : Kp Kp C ( s)   3 R( s) ss  1s  5  K p s  6 s 2  5s  K p

 

Susunan koef. kestabilan Routh : s3

1

5

s2

6

Kp

s1

30 − 𝐾𝑝 6

s0 6Kp

Asesmen

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Osilasi akan terjadi jika Kp = 30. Jadi penguatan kritis Kcr = 30 Pers. Karakteristik : s3 + 6s2 + 5s + 30 = 0 jika s = j,

 j 3  6 j 2  5 j  30  0

65   2   j 5   2   0

Frekuensi osilasi : 2 = 5   = 5 rad/s.

Pengantar

Materi

Perioda osilasi :

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

2

2 Pcr    2,8099 det  5

Kp = 0,6 Kcr = 0,6 x 30 = 18 i = 0,5 Pcr = 0,5 x 2,8099 = 1,405 d = 0,125 Pcr = 0,125 x 2,8099 = 0,35124

Fungsi alih pengendali PID   U ( s) 1 1   6,3223s  1,42352  K p 1   τ d s   18 1   0,35124s   E ( s) τ s 1 , 405 s s   i  

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Parameter pengendali PID menurut metode kedua aturan Ziegler Nichols didasarkan pada penguatan kritis K cr dan periode Pcr Fungsi alih pengendali PID menurut metode kedua aturan Ziegler Nichols :  4   s   Pcr  U s    0,075K cr Pcr E s  s

2

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Asesmen

Soal Latihan Suatu plant orde tiga mempunyai fungsi alih :

G( s) 

1 s 3  7s 2  12s

Rancang sistem pengendali PID dengan menggunakan aturan Ziegler – Nichols agar diperoleh respon step dengan overshoot sekitar 25 %.

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Ringkasan

Latihan

Sekian dan Terimakasih

Asesmen