SIMULATOR RESPON SISTEM UNTUK MENENTUKAN KONSTANTA KONTROLER PID PADA MEKANISME PENGENDALIAN TEKANAN

dokumen-dokumen yang mirip
RESPON SISTEM DITINJAU DARI PARAMETER KONTROLER PID PADA KONTROL POSISI MOTOR DC

PERBAIKAN KARAKTERISTIK KONTROLLER TEMPERATUR PADA MODEL BOILER

TUGAS AKHIR RESUME PID. Oleh: Nanda Perdana Putra MN / 2010 Teknik Elektro Industri Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Padang

SISTEM KENDALI POSISI MOTOR DC Oleh: Ahmad Riyad Firdaus Politeknik Batam

SISTEM PENGATURAN MOTOR DC MENGGUNAKAN PROPOTIONAL IINTEGRAL DEREVATIVE (PID) KONTROLER

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Penelitian sebelumnya berjudul Feedforward Feedback Kontrol Sebagai

BAB II DASAR TEORI. kontrol, diantaranya yaitu aksi kontrol proporsional, aksi kontrol integral dan aksi

pengendali Konvensional Time invariant P Proportional Kp

MAKALAH. Sistem Kendali. Implementasi Sistim Navigasi Wall Following. Mengguakan Kontrol PID. Dengan Metode Tuning Pada Robot Beroda

IDENTIFIKASI DAN DESAIN CONTROLLER PADA TRAINER FEEDBACK PRESSURE PROCESS RIG Satryo Budi Utomo, Universitas Jember

BAB I PENDAHULUAN. Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP Wayang Windu

Simulasi Control System Design dengan Scilab dan Scicos

UJI PERFORMANSI PADA SISTEM KONTROL LEVEL AIR DENGAN VARIASI BEBAN MENGGUNAKAN KONTROLER PID

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PEMBAKARAN PADA DUCTBURNER WASTE HEAT BOILER (WHB) BERBASIS LOGIC SOLVER

Tabel 1. Parameter yang digunakan pada proses Heat Exchanger [1]

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

PENERAPAN FUZZY LOGIC CONTROLLER UNTUK MEMPERTAHANKAN KESETABILAN SISTEM AKIBAT PERUBAHAN DEADTIME PADA SISTEM KONTROL PROSES DENGAN DEADTIME

Kendali Perancangan Kontroler PID dengan Metode Root Locus Mencari PD Kontroler Mencari PI dan PID kontroler...

IMPLEMENTASI MICROKONTROLLER UNTUK SISTEM KENDALI KECEPATAN BRUSHLESS DC MOTOR MENGGUNAKAN ALGORITMA HYBRID PID FUZZY

KONTROL PROPORSIONAL INTEGRAL DERIVATIF (PID) UNTUK MOTOR DC MENGGUNAKAN PERSONAL COMPUTER

Rancang Bangun Sistem Kontrol Level dan Pressure Steam Generator pada Simulator Mixing Process di Workshop Instrumentasi

Implementasi Modul Kontrol Temperatur Nano-Material ThSrO Menggunakan Mikrokontroler Digital PIC18F452

Kontrol PID Pada Miniatur Plant Crane

FUZZY LOGIC UNTUK KONTROL MODUL PROSES KONTROL DAN TRANSDUSER TIPE DL2314 BERBASIS PLC

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Perancangan Perangkat Keras

PENGENDALIAN PROSES EVAPORASI PADA PABRIK UREA MENGGUNAKAN KENDALI JARINGAN SARAF TIRUAN

BAB I PENDAHULUAN. manusia akan teknologi tepat guna. Teknologi tepat guna yang mampu memenuhi

SIMULASI KONTROL PID UNTUK MENGATUR PUTARAN MOTOR AC

JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : VOL. 4 NO. 1 SEPTEMBER 2011

Kata kunci : mikrokontroler atmega 8535, sistem pengaturan posisi motor dc, kontroler PID, II.DASAR TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN. menggerakan belt conveyor, pengangkat beban, ataupun sebagai mesin

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM. Gambar 3. 1 Diagram Blok Sistem Kecepatan Motor DC

Controller. Fatchul Arifin

Makalah Seminar Tugas Akhir

SISTEM BOILER DENGAN SIMULASI PEMODELAN PID

Perancangan Sistem Kontrol Posisi Miniatur Plant Crane dengan Kontrol PID Menggunakan PLC

PERANCANGAN TRAINER PID ANALOG UNTUK MENGATUR KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC

Oleh : Dia Putranto Harmay Dosen Pembimbing : Ir. Witantyo, M.Eng. Sc

Syahrir Abdussamad, Simulasi Kendalian Flow Control Unit G.U.N.T Tipe 020 dengan Pengendali PID

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI. III, aspek keseluruhan dimulai dari Bab I hingga Bab III, maka dapat ditarik

Dosen Pembimbing : Hendro Nurhadi, Dipl. Ing. Ph.D. Oleh : Bagus AR

Kesalahan Tunak (Steady state error) Dasar Sistem Kontrol, Kuliah 6

PERANCANGAN PENGENDALI POSISI LINIER UNTUK MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN PID

ANALISIS PENERAPAN PID CONTROLLER PADA AVR (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR)

PERANCANGAN SISTEM KESEIMBANGAN BALL AND BEAM DENGAN MENGGUNAKAN PENGENDALI PID BERBASIS ARDUINO UNO. Else Orlanda Merti Wijaya.

5/12/2014. Plant PLANT

PENGENDALI PID. Teori kendali PID. Nama Pengendali PID berasal dari tiga parameter yg secara matematis dinyatakan sebagai berikut : dengan

BAB 4 SIMULASI MODEL MATEMATIS CSTR BIODIESEL

yang dihasilkan sensor LM35 karena sangat kecil. Rangkaian ini adalah tipe noninverting

DISAIN KOMPENSATOR UNTUK PLANT MOTOR DC ORDE SATU

DAFTAR ISI. Lembar Persetujun Lembar Pernyataan Orsinilitas Abstrak Abstract Kata Pengantar Daftar Isi

Kendali PID Training Kit ELABO TS 3400 Menggunakan Sensor Posisi

PENERAPAN ALGORITMA KENDALI PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE PADA SISTEM REAL TIME UNTUK MEMPELAJARI TANGGAPAN TRANSIEN

Desain PI Controller menggunakan Ziegler Nichols Tuning pada Proses Nonlinier Multivariabel

DESAIN KONTROL PID UNTUK MENGATUR KECEPATAN MOTOR DC PADA ELECTRICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (ECVT)

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

MINIATUR ALAT PENGENDALI SUHU RUANG PENGOVENAN BODY MOBIL MENGGUNAKAN KONTROLER PID BERBASIS PLC DENGAN SISTEM CASCADE

BAB II DASAR SISTEM KONTROL. satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu

Pertemuan-1: Pengenalan Dasar Sistem Kontrol

Pengontrolan Sistem Eksiter Untuk Kestabilan Tegangan Di Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB) Menggunakan Metode PID

BAB III DINAMIKA PROSES

PERANCANGAN KONTROLER PI ANTI-WINDUP BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 32 PADA KONTROL KECEPATAN MOTOR DC

SISTEM KENDALI DIGITAL

YONI WIDHI PRIHANA DOSEN PEMBIMBING Dr.Muhammad Rivai, ST, MT. Ir. Siti Halimah Baki, MT.

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo,Surabaya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

peralatan-peralatan industri maupun rumah tangga seperti pada fan, blower, pumps,

Aplikasi Kendali PID Menggunakan Skema Gain Scheduling Untuk Pengendalian Suhu Cairan pada Plant Electric Water Heater

SISTEM KONTROL KECEPATAN MOTOR DC D-6759 BERBASIS ARDUINO MEGA 2560

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

BAB II LANDASAN TEORI. berefisiensi tinggi agar menghasilkan produk dengan kualitas baik dalam jumlah

RANCANG BANGUN SIMULATOR PENGENDALIAN POSISI CANNON PADA MODEL TANK MILITER DENGAN PENGENDALI PD (PROPOSIONAL DERIVATIVE)

Alat Penentu Parameter PID dengan Metode Ziegler-Nichols pada Sistem Pemanas Air

Perancangan Sistem Kontrol PID Untuk Pengendali Sumbu Azimuth Turret Pada Turret-gun Kaliber 20mm

Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Kendali Hybrid PID-Fuzzy

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB II KONSEP PERANCANGAN SISTEM KONTROL. menyusun sebuah sistem untuk menghasilkan respon yang diinginkan terhadap

PEMBELAJARAN PERANCANGAN SISTEM KONTROL PID DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MATLAB

MINIATUR PENGENDALI TEKANAN LIQUID

BAB III PERANCANGAN ALAT

Identifikasi Self Tuning PID Kontroler Metode Backward Rectangular Pada Motor DC

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pesawat tanpa awak atau pesawat nirawak (Unmanned Aerial Vehicle atau disingkat UAV), adalah sebuah mesin

Presentasi Tugas Akhir Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro - ITS

4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS. pengujian simulasi open loop juga digunakan untuk mengamati respon motor DC

Rancang Bangun Sistem Pengendalian Level pada Knock Out Gas Drum Menggunakan Pengendali PID di Plant LNG

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1. Letak CoM dan poros putar robot pada sumbu kartesian.

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC Pada Alat Penyiram Tanaman Menggunakan Kontoler PID

Analisis Penalaan Kontroller PID pada Simulasi Kendali Kecepatan Putaran Motor DC

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC pada Alat Ektraktor Madu Menggunakan Kontroler PID

Pengaturan Gerakan Hover dan Roll pada Quadcopter dengan Menggunakan Metode PI Ziegler-Nichols dan PID Tyreus-Luyben

LAPORAN SIMULASI SISTEM WATER LEVEL CONTROL DENGAN PID DAN SILO TO SILO DENGAN MENGGUNAKAN KONVEYER

Root Locus A. Landasan Teori Karakteristik tanggapan transient sistem loop tertutup dapat ditentukan dari lokasi pole-pole (loop tertutupnya).

TUNING KONTROL PID LINE FOLLOWER. Dari blok diagram diatas dapat q jelasin sebagai berikut

Transkripsi:

SIMULATOR RESPON SISTEM UNTUK MENENTUKAN KONSTANTA KONTROLER PID PADA MEKANISME PENGENDALIAN TEKANAN Dwiana Hendrawati Prodi Teknik Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Sudarto, SH., Tembalang, Semarang e-mail : d_hendrawati@yahoo.com Abstrak Peralatan sistem kontrol untuk pengendalian system dapat diterapkan apabila respon sistemnya memenuhi kriteria (stabil dan error steady state terbatas). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa tiap variasi nilai konstanta PID yang diterapkan pada kontroler PID, menunjukkan respon transien dan respon steady state yang spesifik, Dengan memanfaatkan simulator yang animatif dan interaktif, variasi nilai konstanta dapat dengan mudah diubah dan divariasi, untuk mendapatkan respon sistem yang paling baik. Berdasarkan kemudahan yang menjanjikan tersebut, Model Plant pengendalian tekanan (Model Boiler) dapat diperbaiki karakteristiknya dengan pengujian beberapa variasi konstanta PID, untuk mendapatkan respon sistem (stabil dan error steady state < 5 %). Kata kunci: simulator, respon, kontroler PID, tekanan PENDAHULUAN Kontrol otomatik merupakan esensi dalam numerical control mesin-mesin presisi pada industri manufaktur, disain sistem auto pilot pada industri penerbangan, disain mobil dalam industri otomotif. Juga dapat diterapkan pada operasi-operasi industri seperti mengontrol tekanan, temperatur, kelembaban, viskositas, aliran dalam industri proses. Tujuan utama sistem kontrol adalah mengendalikan keluaran, perubahan keluaran hanya diperkenankan di dalam batas patokan atau sesuai dengan yang telah ditetapkan. Pada keadaan yang umum bila terjadi perubahan masukan pada sistem akan langsung diikuti oleh perubahan pada keluarannya (Sulasno,2009) dengan aksi kontrol dari kontroler. Aksi kontrol tersebut dikenal juga dengan sinyal kontrol yang beraksi berdasarkan error. Error yang menunjukkan keberadaan gangguan, menyebabkan output menyimpang dari input yang diinginkan. Aksi control akan berusaha mengantisipasi atau mereduksi error dan sistem akan dikembalikan ke keadaan set pointnya oleh pengontrol (kontroler). Kontroler memroses sinyal error dan menghasilkan sinyal aktuasi yang merupakan aksi control sebagai tanggapan dari error tadi. Aksi kontrol menggerakkan aktuator dan diterapkan pada plant sehingga dihasilkan output. Elemen sensor akan melihat atau mengukur hasil output dan mengkonversikannya ke variabel yang sesuai dengan input referensi. Kedua variabel ini dibandingkan dan menghasilkan sinyal error. Iterasi ini akan berlangsung terus sampai didapatkan kondisi output sudah sesuai dengan input referensi yang diinginkan, yang berarti error hilang atau dalam batas yang telah ditetapkan. Dari berbagai jenis kontroler, jenis kontroler yang umum digunakan di industri adalah kontroler konvensional : on-off dan PID (Proportional Integral Derivative), karena sederhana pengoperasiannya tapi dapat menjamin performansi pengendalian. Dari kedua jenis kontroler konvensional ini,kontroler mempunyai performansi pengendalian yang lebih baik, dengan pemilihan konstanta PID yang tepat. Untuk menerapkan sistem pengendalian dengan aksi kontrol PID, perlu penalaan konstanta PID, untuk mendapatkan respon yang terbaik. Untuk satu jenis (karakteristik) plant (obyek pengaturan) tertentu; perlu nilai penalaannya karena nilai-nilai ini sangat spesifik untuk tiap plant (Ziegler,J.G dan Nichols, N.B; 1942). Sejalan dengan perlunya penalaan tersebut,lebih mudah apabila memanfaatkan simulator, sebelum penerapan pada HardWarenya. Dengan teknologi ini, kita bisa belajar apa saja, kapan saja dan di mana saja. Simulator pembelajaran memungkinkan untuk mengoperasikan atau meningkatkan kinerja sistem real-nya tanpa mempengaruhi berlangsungnya pengoperasian sistem tersebut. Sehiingga kerusakan atau terhentinya sistem pengoperasian real dapat dihindari. (Setiyono,2009). Metode penalaan parameter kontroler PID (Proporsional Integral Derivative) selalu didasari atas tinjauan karakteristik Plant untuk segala tugas pengaturan. Untuk mengetahui respon plant terhadap penerapan kontroler PID dengan penalaan parameternya, perlu dibuat model Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang E.31

E.6. Simulator Respon Sistem untuk Menentukan Konstanta Kontroler PID (Dwiana Hendrawati) matematik plant tersebut. Simulasi menggunakan program Matlab dengan variasi parameter kontroler PI pada suatu model matematik, menunjukkan berkurangnya fluktuasi rata-rata ±50% untuk contoh model sistem pengaturan yang dibuat. Simulasi menggunakan Matlab menunjukkan bahwa pengendalian tekanan dan temperatur pada boiler menunjukkan hasil yang terbaik pada nilai parameter Proporsional (Kp = 1) dan parameter Integral (Ki = 2) (Shankar, 2008). Performansi yang lebih baik dengan penerapan kontroler PID dengan konstanta yang tepat, tidak terkecuali juga berlaku untuk pengendalian tekanan pada model boiler (Dwiana,2009). Berbagai simulator dikembangkan untuk pembelajaran perancangan,tidak terkecuali untuk simulator system control, yang semakin animatif dan interaktif, diantaranya yang berbasis spreadsheet.(budi,2006) DASAR TEORI Kontroler Dalam sistem kontrol, salah satu masalah mendasar adalah penalaan, yaitu menemukan nilai konstanta yang tepat agar PV (Process Variable) dapat cepat dan mulus mengejar harga SV (Setting Variable). Gambar 1. Respon sistem saat terjadi perubahan SV Penambahan kontroler akan memperbaiki performansi sistem pengendalian. Pada aksi control Proporsional (P), proportional mempunyai arti bahwa besarnya aksi kontrol sesuai dengan besarnya error dengan faktor pengali tertentu. Kelemahan dari aksi kontrol ini adalah terdapatnya steady state error yaitu output mempunyai selisih terdapat set point. Aksi kontrol integral (I) akan menghilangkan steady state error, artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol integral sering disebut automatic reset control. Kelemahan dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Aksi kontrol (D) sering disebut rate control karena kecepatan perubahan error sebanding dengan sinyal kontrol. Artinya, apabila ada perubahan error, maka sinyal kontrol beraksi. Aksi kontrol ini memberikan respon terhadap perubahan sinyal error dan mampu mengoreksinya sebelum error bertambah besar. Aksi kontrol ini mampu mengantisipasi error, mempercepat respon sistem dan meningkatkan stabilitas sistem. Kelemahan dari aksi ini adalah terdapat steady state error karena error yang konstan tidak akan menghasilkan sinyal kontrol (sistem yang sudah steady tidak menghasilkan aksi kontrol walaupun jauh dari set point). Aksi kontrol PID merupakan gabungan aksi control dengan penambahan kontroler Proporsional, Integral, dan Diferensial secara bersamaan, yang menghasilkan performansi serta keuntungan gabungan ketiganya. PID mempunyai karakteristik reset control dan rate control yaitu meningkatkan respon dan stabilitas sistem serta mengeliminasi steady state error. E.32 ISBN. 978-602-99334-0-6

Gambar 2. Controlled variable vs. time Tabel 1. Pengaruh Penambahan Kontroler terhadap parameter respon system Parameter Settling Kontroler Rise time Overshoot time Small K p Decrease Increase change Error at equilibrium Decrease K i Decrease Increase Increase Eliminate K d Indefinite Decrease Increase None Persamaan aksi control PID adalah : Dalam bentuk fungsi alih : Simulator Simulator yang diharapkan adalah: Ramah pemakai: mudah digunakan. Animatif: memiliki tampilan indah dan hidup. Interaktif: selama simulasi, program dapat menerima masukan dan menanggapinya. Mereka yang membangun atau memodifikasi simulator tersebut, untuk berbagai kasus sistem control sehingga siap digunakan sebagai alat bantu ajar dan simulator ini haruslah: Fleksibel: Menyediakan berbagai modul dasar yang dapat dirangkai dengan mudah untuk berbagai konfigurasi sistem. Tingkat tinggi: mudah diprogram, bahkan kalau perlu tanpa pemrograman sama sekali. Salah satu simulator yang dikembangkan untuk simulator sistem kontrol adalah berbasis spreadsheet. Simulator ini termasuk simulator yang animatif dan interaktif. Animatif maksudnya, simulator dapat menampilkan hasil simulasi dengan grafik yang hidup. Sementara itu interaktif berarti pemakai dapat memberi masukan selama simulator bekerja. Simulator ini mudah dibuat, serta praktis digunakan karena perangkat lunak spreadsheet sudah luas`dikenal khalayak umum. Tanpa pemrograman yang rumit, perangkat lunak ini dapat digunakan untuk menghitung dan menampilkan grafik sistem orde 1 atau orde 2 dengan pengontrol PID. Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang E.33

E.6. Simulator Respon Sistem untuk Menentukan Konstanta Kontroler PID (Dwiana Hendrawati) METODOLOGI Untuk mewujudkan simulator, tahapan-tahapan yang dilakukan adalah a. Menentukan fungsi alih system pengaturan,yang blok diagramnya seperti gambar 3 Fungsi alih motor DC Gambar 3. Blok diagram sistem kontrol tekanan Konstanta yang belum diketahui bisa diperoleh dari percobaan identifikasi plant, yaitu momen inersia rotor (J), damping rasio system mekanik (b), Konstanta ggl (K=K b =K a ), resistansi (R), induktansi (L) b. Mensimulasikan fungsi alih system tersebut, dengan mengubah besarnya konstanta PID c. Analisa dan kesimpulan Dari pengamatan keluaran (respon) dapat diketahui berapa lama respon transien sistem untuk tiap-tiap nilai konstanta; dan juga dapat ditentukan nilai kesalahankeadaan mantapnya. Kesimpulan respon yang terbaik yaitu nilai respon transien tercepat dengan kesalahankeadaan mantap terkecil. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Dengan memasukkan nilai konstanta pada fungsi alih motor DC (persamaan 3), diperoleh b. Menambahkan nilai konstanta kontroler pada simulasi, diperoleh : c. Hasil simulasi, yang berupa gambar respon sistem memperlihatkan kestabilan sistem dan kesalahan karena adanya gangguan pada sistem E.34 ISBN. 978-602-99334-0-6

Gambar 4. Respon sistem dengan input berupa step satuan Gambar 4 menunjukkan,respon PV menuju SV sehingga dapat dinyatakan bahwa sistem stabil dan error steady statenya mendekati nol KESIMPULAN 1. Sistem pengaturan tekanan dengan hasil respon yang terbaik, dapat lebih mudah direalisasikan dengan perancangan melalui simulasi 2. Simulator sangat bermanfaat untuk menunjukkan respon system secara interaktif dan menarik 3. Dengan memvariasi nilai konstanta PID, terbukti bahwa penambahan kontroler PID dengan nilai konstanta yang spesifik, dihasilkan system yang stabil dan kesalahan keadaan tunak mendekati nol. DAFTAR PUSTAKA Eko Mursito Budi, 2006, Simulator Untuk Pengajaran Sistem Kontrol, prosiding semiloka teknologi simulasi dan komputasi serta aplikasi Dwiana Hendrawati, 2009, Perbaikan Karakteristik Kontroler Tekanan dengan menggunakan Metode Kontroler PID, Laporan Penelitian Pengembangan, Polines 2009 Setiyono, Dwi Bambang, 2008, Pengembangan Pembelajaran dengan menggunakan Media Interaktif untuk Pembelajaran yang Berkualitas, http://luarsekolah.blogspot.com Ziegler, J. G. dan N.B. Nichols, 1942, Optimum Setting for Automatic Controllers, Tans. ASME, vol. 64, pp. 759-768 Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang E.35