SISTEM KENDALI DENGAN MATLAB, oleh Heru Dibyo Laksono, M.T. Hak Cipta © 2014 pada penulis GRAHA ILMU Ruko Jambusari 7A Yogyakarta 55283 Telp: 0274-4462135; 0274-882262; Fax: 0274-4462136 E-mail:
[email protected] Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. ISBN: 978-979-602-237-6 Cetakan ke I, tahun 2014
PRAKATA
B
uku ini berisikan materi tentang trik – trik penggunaan fungsi – fungsi yang ada pada MATLAB untuk sistem kendali yang bersifat kontinu. Selain itu buku ini tidak membahas secara detail teori – teori sistem kendali. Secara garis besarnya pembahasan dalam buku ini meliputi pemodelan sistem kendali, karakteristik model sistem kendali, analisa model sistem kendali dan perancangan pengendali. Buku ini ditujukan untuk siapa saja yang ingin memahami penggunaan MATLAB untuk sistem kendali. Buku ini terdiri dari 6 (enam) bab. Antara satu bab dengan bab lain merupakan satu kesatuan rangkaian pembahasan yang utuh. Bab pertama membahas tentang pemodelan sistem kendali. Pemodelan sistem kendali yang dijelaskan meliputi pemodelan sistem kendali untuk satu masukan satu keluaran dan pemodelan sistem kendali banyak masukan banyak keluaran. Bab kedua membicarakan tentang karakteristik model. Materi yang dibahas meliputi karakteristik sistem lingkar terbuka, karakterisrik sistem lingkar tertutup, kestabilan dan sebagainya. Bab ketiga menjelaskan tentang perancangan dan analisa sistem kendali dengan PIDTool menggunakan model paralel. Bab Keempat membicarakan perancangan dan analisa sistem kendali dengan PIDTool menggunakan model standard. Bab kelima membahas tentang perancangan dan analisa sistem kendali dengan PIDTune. Bab keenam mendiskusikan tentang analisis sistem kendali
vi
Sistem Kendali dengan MATLAB
dengan ltiview. Selain itu kode-kode MATLAB yang digunakan di buku ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak Matlab 2012, dan dapat diunduh di www.grahailmu.co.id. Ucapan terima kasih khusus dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada orangtua kami yang telah memberikan perhatian penuh dalam penyelesaian buku ini dan kepada banyak pihak yang telah mendukung penulis buku ini. Kepada istri tercinta Reri Afrianita, anak - anaku Thanisa Nazhwa Azura (Thata) dan Fathan Atthallah Kaysan (Fathan) serta keluarga besarku, buku ini kupersembahkan untuk kalian semua. Akhirnya, segala tanggungjawab akademis dari naskah buku ini sepenuhnya berada di tangan penulis.
Padang, November 2013
Penulis
DAFTAR ISI
PRAKATA
......................................................................................
v
DAFTAR ISI ......................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
ix
DAFTAR TABEL ..................................................................................
xix
BAB I. PEMODELAN SISTEM ............................................................
1
1.1 Pendahuluan ..................................................................
1
1.2 Pemodelan Sistem untuk Satu Masukan Satu Keluaran....
2
1.3 Pemodelan Sistem untuk Banyak Masukan Banyak Keluaran.............................................................................
40
BAB II. KARAKTERISTIK MODEL........................................................
53
2.1 Pendahuluan ..................................................................
53
2.2 Karakteristik Model ........................................................
53
BAB III. PIDTOOL MODEL PARALEL .................................................
113
3.1 Pendahuluan ..................................................................
113
viii
Sistem Kendali dengan MATLAB
3.2 Perancangan Pengendali dengan PIDTool Model Paralel ............................................................................
113
3.3 Fitur – fitur PIDTool .......................................................
117
3.4 Contoh Perancangan Pengendali dengan PIDTool ..........
121
BAB IV.PIDTOOL MODEL STANDARD ............................................
137
4.1 Pendahuluan ..................................................................
137
4.2 Perancangan Pengendali dengan PIDTool Model Standard .........................................................................
137
4.3 Contoh Perancangan Pengendali dengan PIDTool ..........
140
BAB V. PIDTUNE ...............................................................................
155
5.1 Pendahuluan ..................................................................
155
5.2 Perancangan Pengendali dengan PIDTune .....................
155
5.3 Contoh Perancangan Pengendali dengan PIDTune .........
159
BAB VI.LTIVIEW .................................................................................
177
6.1 Pendahuluan ..................................................................
177
6.2 Analisis Sistem Kendali dengan LTIVIEW........................
177
6.3 Fitur – fitur LTIVIEW.......................................................
178
6.4 Contoh Analisis Sistem Kendali dengan LTIView ............
183
DAFTAR PUSTAKA.............................................................................
235
DAFTAR INDEKS ................................................................................
237
oooOooo
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Diagram Blok Sistem Seri .............................................
11
Gambar 1.2
Bentuk Lain Diagram Blok Sistem Secara Seri ..............
12
Gambar 1.3
Diagram Blok Model Sistem Lingkar Terbuka ...............
14
Gambar 1.4
Diagram Blok Sistem Secara Paralel .............................
16
Gambar 1.5
Bentuk Lain Diagram Blok Sistem Secara Paralel ..........
17
Gambar 1.6
Diagram Blok Sistem Lingkar Terbuka ..........................
19
Gambar 1.7
Diagram Blok Sistem untuk Beberapa Sistem Linier .....
21
Gambar 1.8
Diagram Blok untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
26
Diagram Kiri untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
26
Gambar 1.10 Diagram Kanan untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
26
Gambar 1.11 Diagram Blok untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
27
Gambar 1.9
x
Sistem Kendali dengan MATLAB
Gambar 1.12 Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
28
Gambar 1.13 Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
28
Gambar 1.14 Diagram Kiri untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
29
Gambar 1.15 Diagram Kanan untuk Sistem Lingkar Tertutup Umpan Balik Negatif ................................................................
30
Gambar 1.16 Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
31
Gambar 1.17 Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
33
Gambar 1.18 Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
34
Gambar 2.1
Lokasi Pole dan Zero Fungsi Alih Persamaan (2.31) .....
81
Gambar 2.2
Lokasi Pole dan Zero Persamaan Keadaan (2.32) dan (2.33) ...........................................................................
82
Lokasi Pole dan Zero Persamaan Keadaan (2.34) dan (2.35) ...........................................................................
83
Gambar 2.4
Lokasi Pole dan Zero ...................................................
84
Gambar 2.5
Lokasi Pole dan Zero ...................................................
86
Gambar 3.1
Diagram Blok Sistem Lingkar Tertutup .........................
113
Gambar 3.2
Tampilan PIDTool........................................................
117
Gambar 3.3
Tampilan PIDTool........................................................
118
Gambar 3.4
Tampilan PIDTool dengan Design Mode Basic ............
119
Gambar 3.5
Tampilan PIDTool dengan Design Mode Extended ......
119
Gambar 3.6
Fungsi Alih Lingkar Tertutup dengan Banyak Masukan
120
Gambar 3.7
Tanggapan Plant Suspensi Mobil..................................
122
Gambar 3.8
Tanggapan Lingkar Terbuka dalam Domain Waktu ......
122
Gambar 3.9
Tanggapan Lingkar Tertutup dalam Domain Waktu .....
123
Gambar 3.10 Tanggapan Lingkar Tertutup dalam Domain Frekuensi .
123
Gambar 3.11 Tanggapan Lingkar Terbuka .........................................
127
Gambar 2.3
