Materi 1: Pengantar Sistem Kontrol

Transkripsi

1 Materi 1: Pengantar Sistem Kontrol I Nyoman Kusuma Wardana STMIK STIKOM Bali

2 Kontrol manual utk mengatur tinggi tangki

3 Sistem kontrol bagian yg penting dlm masyarakat modern Kusuma Wardana, M.Sc. 3

4 Sistem kontrol bagian yg penting dlm masyarakat modern Kusuma Wardana, M.Sc. 4

5 Kontrol sistem dlm tubuh: pankreas utk mengontrol kadar gula, adrenalin utk detak jantung (menyediakan suplai oksigen lebih), mata dlm mentraking benda agar tetap terlihat dlm pandangan, dll Kusuma Wardana, M.Sc. 5

6 Tujuan sistem kontrol: Membawa dan mempertahankan suatu parameter pada nilai yg diinginkan Penyusun sistem kontrol: Paling tidak terdiri dari controller dan actuator

7 Merupakan input kontroler. Set point merupakan nilai yang diinginkan pd sistem Merupakan sistem cerdas. Umumnya merupakan rangkaian elektronik Merupakan alat elektromekanikal. Aktuator mendapat sinyal dr kontroler & melakukan aksi fisik Merupakan proses fisik yg mendapat efek dari aktuator Merupakan sinyal hasil pengontrolan

8 Ambil contoh sistem elevator Input: Permintaan ke lantai 4 Parameter control: tanggapan transien & ralat keadaan galat Kusuma Wardana, M.Sc. 8

9 Kusuma Wardana, M.Sc. 9

10 Hal yg perlu dipertimbangkan: Kecepatan Kenyamanan pemakai Dlm contoh kita kenyamanan pemakai & kesabaran pemakai sangat dipengaruhi oleh tanggapan transien Jika tanggapan terlalu cepat kenyamanan pemakai akan dikorbankan Jika tanggapan terlalu lambat kesabaran pemakai yg dikorbankan Kusuma Wardana, M.Sc. 10

11 Error keadaan ajeg (steady-state error) juga mnjd pertimbangan Keamanan dan kenyamanan pemakai akan terjaga jika elevator berada pd level yg tepat Kusuma Wardana, M.Sc. 11

12 Empat alasan pembangunan sistem kontrol: 1. Pelipatan daya Pengendalian antena astronomi, elevator 2. Pengendalian jarak jauh Robot di lingkungan radioaktif 3. Kemudahan bentuk input Posisi termostat panas ruangan 4. Kompensasi terhadap gangguan Sistem antena yg mendapat terpaan angin Kusuma Wardana, M.Sc. 12

13 300 SM: jam air ditemukan oleh Ktesibios 1681: katup keamanan Denis Papin Abad ke-18: governor James Watt 1868: kriteria kestabilan sistem orde 3 oleh James Clerk Maxwell 1877: kriteria kestabilan Routh-Hurwitz 1885: pengontrol PID oleh N. Minorsky : teknik tanggapan frekuensi Bode- Nyquist 1948: teknik root locus Walter R. Evans Kusuma Wardana, M.Sc. 13

14 1. Sistem kalang terbuka (Open-Loop Systems) Kontroler secara independen menghitung tegangan atau arus yg diperlukan oleh aktuator, kemudian mengirimnya Dalam kondisi ini, kontroler tidak mengetahui apakah aktuator telah melakukan sesuatu sesuai yg diinginkan Kusuma Wardana, M.Sc. 14

15

16 Contoh penggunaan Sistem open-loop cocok digunakan pada aktuator yg melakukan aksi yang berulang & handal Misal: 1. Kontrol relai 2. Stepper motor 3. Valve, dsb

17 2. Sistem kalang tertutup (Closed-Loop Systems) Output dr proses akan dimonitor oleh sensor Sensor mencuplik data dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, dan mengirim balik ke kontroler Nilai aktual akan dibandingkan dgn set point, dan perbedaan ini menjadi iput kontroler Terdiri dr 2 bagian: fordward path dan feedback Kusuma Wardana, M.Sc. 17

18

19 Analog control systems kontroler yg terdiri dr komponen analog (linier amplifier). Segala perubahan pada set point atau feedback dirasakan secara langsung dan selanjutnya amplifier mengatur outputnya. Kusuma Wardana, M.Sc. 19

20 Digital control systems kontroler menggunakan rangkaian digital. Kontroler berupa komputer, dpt menggunakan mikroprosesor atau mikrokontroler. Umumnya parameter di alam bersifat analog perlu alat utk konversi analog ke digital dan sebaliknya Kusuma Wardana, M.Sc. 20

21 Digital Closed-loop Control System DAC : Digital-to-Analog Converter ADC : Analog-to-Digital Converter

22 Automobile steering control systems

23 Inspeksi wafer semikonduktor menggunakan kamera khusus super sensitif

24 Kontrol sistem pembangkit

25

26 1. Process Control Kontrol yang melibatkan proses industri di dalamnya. Parameter kontrol dlm industri: 1. Level 2. Suhu 3. Aliran 4. Tekanan, dsb Closed-loop sistem pemanas

27 Proses manual dalam pencampuran warna. Kedua valve diatur untuk menghasilkan keluaran warna biru dan kuning yg konstan utk menghasilkan warna hijau

28 Dua buah valve diatur menggunakan sensor untuk menghasilkan warna hijau yg konstan

29 Untuk cara yg lebih baik, dapat ditambhkan sensor warna untuk mendeteksi warna yang dihasilkan. Namun, sistem ini belum tentu dapat terealisasi karena keterbatasan sensor atau banyaknya variabel yang telibat dalam proses

30 2. Motion Control Kontrol yang melibatkan pergerakkan di dalamnya. Servomechanism: a remote antennapositioning systems

31 Numerical Control (NC): Milling machine

32 Robotics: a pick-and-place robot

33 A large industrial robot

34 Sasaran analisis & desain sistem kontrol: Tanggapan transien Tanggapan keadaan ajeg Kestabilan Kusuma Wardana, M.Sc. 34

35 Buatlah Makalah mengenai sistem kontrol di dunia industri. Topik yang dibahas: 1. Studi kasusnya apa? msl. pembangkit 2. Proses kerja msl. Mengubah energi air menjadi listrik (penjelasan) 3. Parameter apa yang dikontrol msl. Suhu, tekanan, dsb 4. Bagaimana desain kontrolnya dapat menggunakan diagram kontrol, dsb

36 Tugas tidak diwajibkan. Hanya mahasiswa yang mengumpulkan yang akan diberi nilai Dikirim dlm bentuk soft copy dalam format microsoft word (.doc atau.docx). Kumpulkan melalui elearning paling lambat 1 Maret 2016 pukul WITA

37 Kilian, C., 2001, Modern Control Technology: Components and Systems, ed. 2, Delmar Thompson Learning Nise, Norman S., 2011, Control Systems Engineering, ed. 6, John Wiley & Sons Ogata, Katsuhiko, 2002, Modern Control Engineering, ed. 4, Prentice Hall Ibrahim, Dogan, 2006, Microcontroller Based Applied Digital Control, John Wiley & Sons, Inc. Golnaraghi, F., Kuo, Benjamin C., 2010, Automatic Control Systems, John Wiley & Sons, Inc.