Strategi Pengendalian Strategi apa yang dapat kita gunakan dalam pengendalian proses? • Feedback (berumpan-balik) • Feedforward (berumpan-maju)
1
Feedback control untuk kecepatan 1. Mengukur kecepatan aktual 2. Menemukan perbedaan: Error = Kecepatan diinginkan - Kecepatan aktual 3. Memutuskan berapa daya yang seharusnya diterapkan pada akselerator: jika Error>0 maka tekan gas lebih keras jika Error<0 maka angkat gas sedikit
CV-nya diukur. Controller beraksi sesuai dengan ukuran CV-nya 2
Feedforward control dari kecepatan 1. Lihat kemiringan jalan 2. Jika menanjak, tekan gas lebih keras jika menurun, angkat gas sedikit atau malah gunakan rem
CV-nya tidak diukur. Gangguannya diukur dan controller beraksi sesuai dengan gangguannya
3
Strategi Pengendalian • Pengontrolan suhu Asumsi: (1) Laju alir masuk = laju alir keluar (2) Densitas cairan konstan Sasaran pengontrolan: T = TR CV? MV? Gangguan?
1. Berapa panas yang harus disuplai? Necara energi kondisi tunak: Q wC T Tin Untuk T = TR
Q wC TR Tin
Jika: (1) Asumsinya valid (2) Laju alir masuk dan suhu masuk sama dengan harga nominalnya Maka:
T = TR 4
Strategi Pengendalian • Perkirakan suhu masuk Tin berubah terhadap waktu. Bagaimana kita dapat memastikan T masih pada atau mendekati set point TR ? 1. Gunakan tangki yang BESAR • Mahal
2. Ukur T dan atur Q • Bandingkan T dengan TR • Atur Q berdasarkan error-nya
3. Ukur T dan atur w 4. Ukur Tin dan atur Q Q wC TR Tin 5. Ukur Tin dan atur w W Q / C TR Tin 6. Ukur Tin dan T dan atur Q 7. Ukur Tin dan T dan atur w 5
Strategi Pengendalian • Klasifikasi strategi pengendalian – Feedback control (Metode 2 dan 3): • CV dari proses diukur dan hasil pengukurannya digunakan untuk mengatur MV T diukur dan Q (metode 2) atau w (metode 3) diatur
• Variabel gangguan (Tin) tidak diukur • Negative feedback: – CV ditekan ke arah set point
• Positive feedback: – CV ditekan menjauhi set point
6
Strategi Pengendalian • Keuntungan dan kerugian Feedback control – Keuntungan: • Aksinya korektif Menangani semua gangguan (gangguan dalam Tin, w, suhu lingkungan, dsb.) • Hanya perlu pengetahuan yang minimum Tidak memerlukan pengukuran gangguan Pengaturan dengan trial-error
– Kerugian • Menangani gangguan hanya setelah CV menyimpang dari set point-nya
7
Strategi Pengendalian • Klasifikasi strategi pengendalian – Feedforward control (Metode 4 dan 5): • Gangguan (Tin) diukur dan MV (Q dan w) diatur • CV tidak diukur
– Keuntungannya: • Dapat menyediakan pengendalian yang sempurna (secara teori, jika modelnya sempurna dan pengukuran gangguan yang ada akurat)
– Kekurangannya: • Perlu model yang sempurna • Tidak dapat menangani gangguan yang tidak terukur (seperti perubahan suhu lingkungan) • Tidak ekonomis untuk mengukur seluruh gangguan
– Feedback control digunakan dalam kombinasi feedforward control (Metode 6 dan 7)
8
Diagram blok proses Implementasi dari Metode 6 (feedback control) Diukur: T(t) Diatur: Q(t)
Q(t ) Qn K c TR T (t )
• Operasi pengendalian suhu: 1. Suhu keluar tangki diukur dengan termokopel yang menghasilkan sinyal mV yang sesuai 2. Sinyal yang berubah dengan waktu ini harus dikuatkan ke sinyal tingkat voltase V(t) dan dikirim ke kontroler 3. Kontroler melakukan tiga tugas: • merubah set point TR ke tegangan VR • menghitung error e(t) = VR - V(t) • menghitung beban panas Q(t) dan mengirim sinyalnya yang sesuai p(t) ke heater
4. Sebagai respon sinyal masukan p(t), heater merubah sinyal p(t) ke arus yang menghasilkan Q(t) 9
Pengantar Diagram blok kontrol
10
Diagram kontrol
• Kontrol dimaksudkan untuk menyediakan regulasi keluaran proses sebagai sebuah rujukan, r, akibat adanya gangguan • Deviasi dari keluaran pabrik, e=(r-y), dari rujukan yang dimaksud digunakan untuk membuat perubahan (adjustment) yang tepat pada masukan pabrik, u • Kontroler dapat berupa kontroler analog, kontroler dijital, sebauh komputer, atau seorang operator yang melakukan manipulasi yang diperlukan 11
Feedforward control • Diukur Tin, Q
12
Sistem Kontrol Lup Terbuka • Faktor penting: WAKTU • Kelebihan: – – – – –
u
y
konstruksi sederhana C P perawatan mudah lebih murah tidak ada persoalan kestabilan cocok untuk keluaran yang sukar diukur atau tidak ekonomis (contoh: mengukur kualitas keluaran pemanggang roti)
• Kekurangan: – tidak menangani gangguan – perubahan kalibrasi – untuk menjaga kualitas yang diinginkan perlu kalibrasi ulang dari waktu ke waktu
13
Bagaiamana mendokumentasikan pengendalian proses?
• • • • •
A Analyzer (analisis khusus yang sering diindikasikan dengan simbol, seperti untuk [untuk densitas] atau pH) F flow rate L level dari cairan atau padatan di dalam vessel P pressure T temperature 14
Sinyal Transmisi • Pneumatic (tekanan udara) – normalnya 3 - 15 psig – gambar sinyalnya pada PI&D:
• Elektrik/elektronik – normalnya 4 - 20 mA
• Dijital atau diskret (0 dan 1) Untuk mengubah dari satu sinyal ke sinyal lain digunakan TRANSDUCER. I/P artinya mengubah dari sinyal listrik (I) ke pneumatik (P) I/P FY 10 15
Pengendalian Proses Bagaimana kita memperbaiki pengendalian ?
16
Filosofi Kontrol Untuk memiliki pengendalian yang baik, kita memerlukan gambaran kuantitatif dari proses - sebuah model matematika • Pendekatan berdasarkan model – mengembangkan model matematika – mendisain dan mengoptimasi kontroler berdasarkan pada model tersebut
• Keuntungan kontrol berdasarkan model – Unjuk kerja kontrol yang lebih baik • Model tersebut memprediksi perilaku dinamik dari proses saat MV diubah
17
Pengendalian Proses dan Pemodelan • Dalam mendisain sebuah kontroler, kita harus: – – – – – –
Mendefinisikan obyektif pengontrolan Mengembangkan sebuah model proses Mendisain kontroler berdasarkan pada model Mengujinya melalui simulasi Mengimplementasikannya pada proses nyata Cari pengontrolan terbaik (tuning) dan memantaunya
18
