Perancangan Pengendali PID. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Perancangan Pengendali PID Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Pengantar Materi Contoh Soal Latihan Ringkasan

Pengantar Materi

Perancangan Pengendali P Perancangan Pengendali PI Perancangan Pengendali PD

Contoh Soal Latihan Ringkasan

Perancangan Pengendali PID

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

pengendali

transmitter

CSTR

aktuator

 Komponen pada loop tertutup 1. Proses yang dikendalikan (Tangki). 2. Sensor dan transmitter. 3. Pengendali. 4. SCR elemen pengendali akhir (heater elektrik)  Actuator. 5. Kabel transmisi (kabel elektrik) Antara dua instrument

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Pengendali Suhu dan perekam

Latihan

2 Transmitter suhu

1. 2. 3. 4.

1

3

4

Sensor Bulb

Steam Pneumatic Control Valve

Heat Exchanger

Ringkasan

Mengukur Mengendalikan Elemen pengendali akhir Proses suhu

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Heat exchanger control system

Ringkasan

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Tujuan: Mengembangkan ketrampilan calon engineer di industry proses

Skill: -

Tuning Desain loop tertutup system kendali Trouble shooting dalam system pengendalian Terminologi dalam garis komando di plant yang dikendalikan

Pengetahuan: - Dinamika sebuah proses - Kendali umpan balik / control feedback

Perancangan Pengendali P Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

 Pengendali Proporsional – merupakan pengendali, dimana sinyal keluaran berbanding lurus terhadap sinyal eror  Rasio kesebandingan = Gain pengendali = Kp bernilai konstan  Blok diagram hubungan sinyal kendali u dengan sinyal eror - e

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Perancangan Pengendali P pada system orde satu

Gc(s)

Fungsi Transfer Loop Tertutup – CLTF

Gp(s)

C s  G( s) Gc( s)Gp( s)   Rs  1  G ( s) H ( s) 1  Gc( s)Gp( s)

KK p  K  Kp   1  KK p C s  τs  1     τ Rs   K  s 1 1 K p   1  KK p  τs  1 

Materi

Pengantar

Contoh Soal

Latihan

Perancangan Pengendali P pada system orde satu KK p  K  Kp   1  KK p   Cs τs  1     τ Rs   K  s 1 1 K p   1  KK p  τs  1 

C s  K*  * Rs  τ s 1 KK p τ * τ  dan K  1  KK p 1  KK p *

Ringkasan

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Respon system orde satu – Pengendali P

C s  K*  * Rs  τ s 1 Kondisi Steady

1 R( s )  s

Sinyal uji step

Keluaran

 K*    K* Css  lim sC(s)  lim s * s0 s0  s τ s  1   

Masukan

1 Rss  Lim sRs   Lim s    1 s0 s0  s 

Eror steady state



ess 1  K *



Ringkasan

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Tahapan perancangan Pengendali P pada system orde satu 1. Menentukan fungsi tranfer dari plant orde pertama Bisa didapatkan melalui identifikasi dengan pendekatan orde pertama atau penurunan model matematik dengan pengukuran parameter 2. Menentukan spesifikasi performansi respon orde pertama yang diinginkan. Misal: diinginkan agar sistem mempunyai waktu konstan * atau eror steady state ess* atau settling time - ts* 3. Menentukan Kp  Yang berhubungan dengan *

τ τ 1 τ  τ   1  KK p  *  K p   *  1 1  KK p K τ τ  *

karena Kp > 0  maka * < 

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Tahapan perancangan Pengendali P pada system orde satu 3. Menentukan Kp  Yang berhubungan dengan ts* Kriteria 5 %

3τ 1  3τ  t s  3τ   Kp  1 *  1  KK p K  t s 

Kriteria 2%

4τ 1  4τ  t s  4τ   Kp  1 *   1  KK p K  ts 

Kriteria 0,5%

t s  5 * 

*

*

*

*

*

5 1  5   K p   *  1 1  KK p K  ts 

 Yang berhubungan dengan ess

*

1  ess ess  1   Kp  1  KK p Kess *

KK p

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Rancang Pengendali P, untuk system orde satu 10 Gs    K  10 , τ  0,2 0,2s 1 Sehingga menghasilkan waktu konstan system dua kali lebih cepat dari konstanta waktu mula - mulai τ τ 1 τ  τ*   1  KK p  *  K p   *  1 1  KK p K τ τ  Dengan  = 2*

* 

  1 2   1  KK p  *  K p    1  0,1 1  KK p  10  1 

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Sebuah system orde dua, dengan fungsi transfer berikut: Rancang pengendali P

G( s )

Latihan 1 2

s  10s  20

• Fungsi transfer close loop - CLTF Kp 2 Kp X ( s) s  10 s  20   2 Kp F ( s) s  10s  (20  K p ) 1 2 s  10s  20

Ringkasan

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Respon open loop Perhatikan respon open loop, menunjukkan tidak mampu mencapai set point = 1 Program Matlab num=1; den=[1 10 20]; step(num,den)

T( s )

Kp 2

s  10 s  ( 20  Kp)

Materi

Pengantar

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

Respon close loop Close loop Tranfer Function Kp=300; num=[Kp];

Kp

T( s )

den=[1 10 20+Kp];

2

s  10 s  ( 20  Kp)

t=0:0.01:2; step(num,den,t)

Step Response

Step Response

From: U(1)

From: U(1)

1

1.4

0.9 1.2

0.8 0.7

0.8

K=300

0.6

0.6 To: Y(1)

Amplitude

To: Y(1)

Amplitude

1

K=100

0.5 0.4 0.3

0.4

0.2 0.2

0.1 0

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time (sec.)

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Time (sec.)

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

1. Sebuah system orde satu dengan Gain = 5, Time konstan = 20. 1. Rancang Pengendali P, dengan eror steady state 5% 2. Rancang Pengendali P, dengan bantuan program Matlab, untuk nilai Kp = 1, 10 dan 0,5 3. Bandingkan hasil dari soal no 1 dan no 3

2. Sebuah system orde dua, dengan gain = 5, rasio redaman = 0,8 dan frekuensi natural = 10. 1. Rancang Pengendali P, dengan bantuan program Matlab, untuk nilai Kp = 1, 10 dan 0,5 2. Bandingkan hasil dari soal no 1

Pengantar

Materi

Contoh Soal

Latihan

Ringkasan

1. 2.

Pengendali P, sesuai untuk system orde satu Perubahan nilai gain Proporsional akan berdampak pada munculnya osilasi

3.

Suatu plant orde pertama dengan pengendali proporsional akan menghasilkan sistem orde pertama dengan * =  / (1+KKp) dan K* 1 τ  = KKp / (1+KKp) dimana besarnya penguatan proporsional K p   *  1 K τ  Respon step suatu plant orde pertama dengan pengendali proporsional memiliki error steady state E *  1  KK p

4.

ss

1  KK p

Sekian dan terimakasih