LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK DAN INSTRUMENTASI KENDALI. Simulasi Model Dinamik

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK DAN INSTRUMENTASI KENDALI Simulasi Model Dinamik Disusun Oleh Nama : Yudi Irwanto NIM : Prodi Jurusan : Elektronika Instrumentasi : Teknofisika Nuklir SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2017

2 M-FILE DAN SIMULINK I. Tujuan Praktikum. 1. Mahasiswa dapat menggunakan matlab untuk simulasi model dinamik. 2. Mahasiswa dapat mensimulasikan perancangan sistem kendali. II. Perangkat Praktikum 1. Software Matlab 2. PC 3. Power Supply 4. Modul Praktikum III. Dasar Teori Perangkat lunak SIMULINK dikembangkan oleh MATHWORK, untuk melakukan modelling, simulasi, dan analisis dinamika sistem proses. Dengan demikian sangat bermanfaat dalam perancangan kendali dan pemrosesan sinyal, baik dalam bentuk kontinyu maupun digital. Didalam folder MATLAB, Simulink menempati satu directory tersendiri, terlepas dari directory TOOLBOX, sehingga diperlukan perhatian tersendiri saat peng instal an paket program MATLAB. Penyajian statement dalam bentuk diagram blok, yang berinteraksi dengan function, mfile dalam MATLAB, juga dapat berinteraksi perangkat luar dengan pemrogram dalam bahasa C maupun fortran. Blok-blok statement dikelompokkan pustaka blok diagram ( Simulink Library Browser ). Setiap Blok Statement dilengkapi dengan minimal salah satu jalur I/O ( port input/output ), digunakan sebagai perangkat antarmuka dengan blok statement yang lain. Adapun parameter blok statement dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan saat melakukan simulasi. Semua kemudahan tersebut sangat didukung dengan sistem GUI (graphic user interface) yang ada dalam paket program MATLAB.

3 Untuk mengawali penggunaan SIMULINK, program MATLAB dijalankan terlebih dahulu, setelah muncul prompt pada COMMAND WINDOW, tekan icon simulink pada toolbar MATLAB (lihat Gambar 1.) Gambar 1. Atau tulis simulink di prompt MATLAB pada Command Window, seperti terlihat pada Gambar 2. Gambar 2.

4 Beberapa saat kemudian akan muncul window Simulink Library Browser, seperti pada Gambar 3 Gambar 3

5 Simulink merupakan bagian dari Matlab yang memiliki fasilitas untuk mensimulasikan sistem kendali tanpa harus menuliskan program terlebih dahulu, tetapi dengan cara menyusun blok-blok yg menggambarkan function dalam Matlab. Dibawah ini bagian system terpenting dari blok blok untuk proses program pengendali dari Simulink. Dari blok blok diagram diatas masing diklasifikasikan lagi beberapa blok sesuai dengan kegunaannya. Berikut akan diberikan contoh dari masing masing blok dan kegunaannya masing masing. Untuk mewewakili input atau masukan Untuk melihat Sinyal Keluaran Untuk mewakili suatu pengendali / controller Untuk bentu suatu sistem atau Plant

6 IV. Langkah Percobaan Percobaan Buka matlab. 2. PilihFile, New, Script 3. Masukkan program berikut ini: num=[ ] den=[ ] 4. Setelah itu copy dan paste pada Command Window. 5. Masukan batas atau jangkauan dan range nya, seperti berikut: T=[0:0.01:50]

7 6. Kemudian untuk memunculkan grafik, ketik : Step(num,den,T ) Kemudian enter. 7. Amatilah hasil keluarannya. Percobaan Buka matlab. 2. Buka file Script pada matlab, ketikkan program berikut: num=[1]; den=[ ]; tf(num,den) step(num,den) 3. Kemudian, save file tersebut pada laptop ataupun computer. 4. Silahkan pilih ikon Run. 5. Amati hasil grafiknya. Percobaan 3: Membuat Fungsi Gabungan Seri Atau Paralel. 1. Buka matlab. 2. Buatlah program pada file Script untuk blok diagram berikut ini: o Fungsi Seri:

8 o Fungsi parallel 3. Amatilah hasil grafiknya! Percobaan 4: Membuat Model dengan Menambahkan Feedback. 1. Buka software Matlab 2. Memulai program Simulink baik dengan cara mengklik menu simulink. Atau dengan mengetik Simulink pada Command Window. 3. Setelah itu akan muncul lembar kerja seperti disertai dengan Simulink Library Browser.

9 4. Kemudian buka lembar kerja dengan cara klik file >New >Model seperti gambar dibawah ini: 5. Kemudian susun block diagram berikut ini pada simulink dengan mencari pada Simulink library Browser: - Pada simulink sources, pilih step kemudian drag dan drop pada file simulink yang telah terbuka tadi. - Pada simulink continous, pilih integrator kemudian drag dan drop pada file simulink yang telah terbuka tadi.

10 - Pada simulink continous, pilih Transfer Fcn kemudian drag dan drop pada file simulink yang telah terbuka tadi. - Pada simulink sink, pilih scope kemudian drag dan drop pada file simulink yang telah terbuka tadi. - Pada simulink MathOperations, pilih Gain kemudian drag dan drop pada file simulink yang terbuka tadi. 6. Kemudian sambungkan ketiga bagian tadi seperti gambar berikut: 7. Lalu double klik pada scope, kemuduan pilih play/run. 8. Lalu amati hasilnya! 9. Selanjutnya, buatlah program untuk blok diagram system kendali pada percobaan 4 diatas pada file script-nya. Lalu, jalankanlah program tersebut! 10. Amatilah hasil dari program tersebut!

11 V. Hasil Percobaan Percobaan 1: Percobaan 2:

12 Percobaan 3: Program: Grafik:

13 Program: Percobaan 4: numh=[0.01]; denh=[0.5 1]; h=tf(numh,denh) numg=[1]; deng=[ ]; g=tf(numg,deng); sysserial1=series(h,g); l=sysserial1 fb1=feedback(l,0.01,-1); T=0:1:100; y1=step(fb1,t); figure(1); plot(y1) numy=[1]; deny=[1 0]; y=tf(numy,deny); sysserial2=series(fb1,y); m=sysserial2 fb2=feedback(m,1,-1); T=0:1:100; y2=step(fb2,t); figure(2); plot(y2) Grafik:

14 VI. Pembahasan Percobaan 1, praktikan menuliskan program di file script untuk memudahkan dalam melakukan pensimulisasian dari program ang telah dibuat. Adapun untuk penjelasan programnya dijelaskan sebagai berikut: num=[ ] den=[ ] Penulisan kedua program diatas merupakan penyebutan nilai penyebut dan pembilang. T=[0:0.01:50] Program diatas digunakan sebagai indicator jangkauan pulsa yang digunakan. Program diatas menunjukan bahwa pulsa yang akan diamati adalah dari waktu 1 hingga 50 sekon. Step(num,den,T ) Adapun program diatas digunakan untuk menampilkan program yang telah dibuat kedalam bentuk grafik. Untuk hasil grafik seperti yang tertera pada subbab hasil percobaan, memperlihatkan bahwa keluaran pulsa semakin lama semakin mengecil nilai amplitudonya. Percobaan 2, praktikan melakukan pemrograman pada file script untuk memudahkan dalam penganalisisan sinyal yang dihasilkan dari program yang telah dibuat. Adapun untuk penjelasan programnya, dapat dijelaskan sebagai berikut: num=[1]; den=[ ]; penulisan kedua program diatas merupakan penulisan nilai variable dari pembilang dan penyebut. tf(num,den) Adapun untuk program diatas, digunakan untuk pengubahan nilai pembilang dan penyebut pada program sebelumnya untuk dijadikan sebagai fungsi alih dari sebuah system kendali. step(num,den) lalu, setelahnya dituliskan program diatas dengan tujuan untuk menghasilkan grafik sinyal step dari nilai fungsi alih yang telah deprogram sebelumnya. Selanjutnya, program diatas di Run atau dijalankan dan menghasilkan bentuk grafik seperti tertera pada subbab Hasil Percobaan. Adapun analisanya, meunjukan bahwa

15 system memiliki respon time yang bagus. Hal ini ditunjukkan dengan kenaikan sinyal mencapai steady state dengan hanya waktu yang singkat. Percobaan 3, yakni membuat fungsi gabungan seri atau paralel. Pada percobaan ini, praktikan membuat program untuk kedua transfer function, baik bersifat seri maupun parallel. Pada praktikum ini juga praktikan telah berhasil membuat programnya seperti yang disajikan pada subbab hasil percobaan. Adapun penjelasan untuk programnya dapat dijelaskan sebagai berikut: numh=[1]; denh=[ ]; Kedua instruksi diatas merupakan bentuk penulisan nilai variable dari bilangan penyebut dan pembilang. h=tf(numh,denh) Selanjutnya, program ini merupakan intruksi untuk menjadikan nilai penyebut dan pembilang dari program sebelumnya menjadi sebuah fungsi alih. Kemudian nilai fungsi alih ini diwakilkan oleh huruf h agar mempermudah dalam penulisan program selanjutnya. numg=[1]; deng=[1 3]; Sama seperti program diatas, dimana kedua instruksi ini merupakan penulisan nilai penyebut dan pembilang. g=tf(numg,deng); Nilai penyebut dan pebilang diubah menjadi nilai fungsi alih dari system. Selanjutnya nilai fungsi alih ini diwakilkan oleh huruf g agar mempermudah dalam penulisan program selanjutanya. Karena cukup dengan menuliskan huruf g. sysserial=series(h,g); Artinya, nilai fungsi alih h dan nilai fungsi alih g dihubung seri. Selanjutnya, nilai hubung seri ini diinisialisasikan dengan tulisan sysserial agar mudah dalam menuliskan ulang program tersebut. Penulisan program hubung parallel fungsi alih adalah sama dengan program seelumnya. Hanya saja ada perubahan pada program seperti berikut ini: sysparallel=parallel(h,g); Program tersebut mengartikan bahwa fungsi alih h dan fungsi alih g dihubung parallel.

16 T=0:1:100; Program diatas digunakan sebagai indicator jangkauan pulsa yang digunakan. Program diatas menunjukan bahwa pulsa yang akan diamati adalah dari waktu 1 hingga 100 sekon. y1=step(sysserial,t); Program diatas menginstruksikan nilai inisial sysserial dan T untuk dijadikan bentuk grafik. Namun, hasilnya diwakilkan oleh y1 agar dapat dituliskan pada hasil program akhir. y2=step (sysparallel,t) Instruksi diatas digunakan untuk menampilkan hasil hubung parallel fungsi alih h dan g dalam bentuk grafik. Namun, hasilnya diinisialisasikan oleh y2 untuk dipangggil pada program akhirnya nanti. plot(t,y1,t,y2) Instruksi diatas digunakan untuk menampilkan grafik dari inisial y1 dan inisial y2 terhadap waktu. Sehingga hasilnya pun akan menunjukan terdapat 2 grafik dalam 1 tabel. Pada percobaan 3 ini, dapat dilihat hasilnya pada subbab Hasil Percobaan. Dapat dianalisis bahwa terdapat perbedaan keluaran antara fungsi alih yang dihubung seri dan fungsi alih yang dihubung parallel. Hal ini juga menunjukan bahwa keluaran akan memiliki nilai kestabilan(steady state) yang lebih besar apabila kedua fungsi alih dihubung parallel. Pada percobaan 4, yakni Membuat Model dengan Menambahkan Feedback. Pada praktikum ini, praktikan telah berhasil membuat blok diagram dari penggunaan model motor DC seperti yang ditunjukkan langkah percobaan. Praktikan juga telah berhasil membuat program dari blok diagram tersebut seperti yang tertera pada subbab Hasil Percobaan. Adapun penjelasan dari programnya adalah sebagai berikut: numh=[0.01]; %penyebut h diisikan dengan nilai 0.01% denh=[0.5 1]; %pembilang h diisi dengan nilai 0.5 dan 1% h=tf(numh,denh) %Inisialisai h adalah nilai fungsi alih dari penyebut dan pembilang% numg=[1]; %penyebut g diisikan dengan nilai 1% deng=[ ]; %pembilang g diisi dengan nilai 0.01 dan 0.1% g=tf(numg,deng); %Inisialisai g adalah nilai fungsi alih dari penyebut dan pembilang% sysserial1=series(h,g); %inisialisasi sysserial1 adalah nilai hubung seri antara fungsi alih h dan fungsi alih g %

17 l=sysserial1 %inisialisasi l adalah inisial sysserial % fb1=feedback(l,0.01,-1); %keluaran fungsi alih yang dihubung seri diumpan balikkan dengan gain sebesar 0.01% T=0:1:100; %Rentang waktu yang digunakan adalah dari 0-100% y1=step(fb1,t); %untuk menanmipilkan keluaran dari umpan balik pertama terhadap waktu T % figure(1); %menamiplkan table grafik khusus untuk hasil umpan balik yang pertama% plot(y1) %menamiplkan grafik pada table grafik% numy=[1]; %penyebut y diisikan dengan nilai 1% deny=[1 0]; %pembilang y diisi dengan nilai 1 dan 0% y=tf(numy,deny); %Inisialisai y adalah nilai fungsi alih dari penyebut dan pembilang% sysserial2=series(fb1,y);%inisialisasi sysserial2 adalah nilai hubung seri antara hail keluaran umpan balik pertama dengan fungsi alih y % m=sysserial2 %inisialisasi m adalah inisial sysserial2 % fb2=feedback(m,1,-1); %keluaran fungsi alih yang dihubung seri diumpan balikkan dengan gain sebesar 1% T=0:1:100; %Rentang waktu yang digunakan adalah dari 0-100% y2=step(fb2,t); %untuk menampilkan keluaran dari umpan balik kedua terhadap waktu T % figure(2); %menamiplkan table grafik khusus untuk hasil umpan balik yang kedua% plot(y2) %menamiplkan grafik pada table grafik% Pada percobaan 4 ini, dapat dilihat hasilnya pada subbab Hasil Percobaan. Dapat dianalisis bahwa keluaran dari umpan balik balik pertama memiliki waktu respon yang cepat dibandingkan hasil keluaran umpan balik pertama. Hal ini dapat juga disebabkan karena nilai gain-nya yang lebih kecil dari gain pada feedback2. Adapun untuk hasil keluaran umpan balik kedua memiliki waktu respon yang lebih lambat. Hal ini dapat juga disebabkan karena adanya nilai integrator serta nilai gain umpan balik yang lebih besar daripada feedback1.

18 VII. Kesimpulan 1. Praktikan telah berhasil melakukan percobaan simulasi site dinamik menggunakan aplikasi Matlab. 2. Pada percobaan 1, memperlihatkan bahwa keluaran pulsa semakin lama semakin mengecil nilai amplitudonya. 3. Padaa percobaan 2, meunjukan bahwa system memiliki respon time yang bagus. Hal ini ditunjukkan dengan kenaikan sinyal mencapai steady state dengan hanya waktu yang singkat. 4. Pada percobaan 3, menunjukan bahwa terdapat perbedaan keluaran antara fungsi alih yang dihubung seri dan fungsi alih yang dihubung parallel. Hal ini juga menunjukan bahwa keluaran akan memiliki nilai kestabilan(steady state) yang lebih besar apabila kedua fungsi alih dihubung parallel. 5. Pada percobaan 4, menunjukkan bahwa keluaran dari umpan balik balik pertama memiliki waktu respon yang cepat dibandingkan hasil keluaran umpan balik pertama. Sedangkan untuk hasil keluaran umpan balik kedua memiliki waktu respon yang lebih lambat. Yogyakarta, 28 September 2017 Asisten, Praktikan, Budi Santosa Yudi Irwanto