DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI HALAMAN PERSEMBAHAN MOTTO ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iii iv v vi vii x xv xviii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Maksud dan Tujuan 3 1.3 Batasan Masalah 4 1.4 Metodologi Penulisan 5 1.5 Sistematika Penulisan 5 BAB II STUDI PUSTAKA 7 2.1 Kajian Pusaka 7 2.2 Dasar Sistem Kontrol 7 2.2.1 Istilah-istilah Dalam Sistem Kontrol 7 2.2.2 Klasifikasi Sistem Kontrol 10 2.2.3 Prinsip-prinsip Dasar Sistem Kontrol 11 2.2.3.1 Persyaratan Umum Sistem Kontrol 11 x
17 18 20 2.2.3.2 Pembuatan Model Matematika 11 2.2.3.3 Analisis dan Disain Sistem Kontrol 12 2.2.3.4 Pendekatan Dasar Sistem Kontrol 12 2.2.4 Respon Waktu Sistem Kontrol 13 2.2.5 Sistem Orde Pertama 14 2.2.6 Sistem Orde Kedua 14 2.2.7 Spesifikasi Respon Transien 15 2.2.8 Steady State Error 17 2.2.9 Tetapan Kesalahan Posisi Statis KBpB 2.2.10 Tetapan Kesalahan Kecepatan Statis KBvB 2.2.11 Tetapan Kesalahan Percepatan Statis KBaB 2.3 Tempat Kedudukan Akar (Root Locus) 20 2.4 Teknik-teknik Desain dan Kompensasi 23 2.4.1 Kompensasi Sistem 24 2.4.1.1 Pendekatan Tempat Kedudukan Akar pada Desain Sistem Kontrol 24 2.4.1.2 Pengaruh Penambahan Pole 26 2.4.1.3 Pengaruh Penambahan Zero 26 2.4.1.4 Karakteristik Dasar Kompensasi Lead, Lag, dan Lag-lead 27 2.5 Kompensasi Lead 27 2.5.1 Karakteristik Lead Kompensator 27 2.5.2 Teknik Kompensasi Lead Berdasarkan Pendekatan Tempat Kedudukan Akar 28 2.6 Kompensasi Lag 29 2.6.1 Karakteristik Kompensator Lag 29 xi
2.6.2 Teknik Kompensasi Lag Berdasarkan Pendekatan Tempat Kedudukan Akar 29 2.7 Kompensasi Lag-Lead 31 2.7.1 Karakteristik Kompensator Lag-Lead 32 2.7.2 Teknik Kompensasi Lag-Lead Berdasarkan Pada Pendekatan Tempat Kedudukan Akar 33 2.8 Digitalisasi 36 2.8.1 Forward Difference 36 2.9 RMSE (Mean Squared Error) 38 BAB III PERANCANGAN 39 3.1 Sistem Model 39 3.1.1 Sistem Model Kompensator Lead 40 3.1.2 Sistem Model Kompensator Lag 40 3.1.3 Sistem Model Kompensator Lag-lead 41 3.2 Perancangan Simulasi Sistem Kendali 42 3.3 Uraian Perancangan 45 3.3.1 Input Perancangan 45 3.3.1.1 Fungsi Alih Plant Oven 45 3.3.1.2 Settling Time (tbsb) 46 3.3.1.3 Maximum Overshoot (MBpB) 46 3.3.1.4 Sampling Time (T) 46 3.3.1.5 Pole Plant Dominan 46 3.3.1.6 Damping Factor (ζ) 47 3.3.1.7 Undamped Natural Frequency (ωbnb) 48 3.3.1.8 Damped Natural Frequency (ωbd) B49 3.3.1.9 Rise Time (tbrb) 49 xii
3.3.1.10 Pole Plant dan Pengendali / Pole yang Diinginkan 50 3.3.2 Perancangan Pengendali Kontinyu 51 3.3.2.1 Pengendali Kontinyu Kompensator Lead 51 3.3.2.2 Pengendali Kontinyu Kompensator Lag 57 3.3.2.3 Pengendali Kontinyu Kompensator Lag-lead 60 3.3.3 Perancangan Pengendali Digital 66 3.3.3.1 Pengendali Digital Kompensator Lead 66 3.3.3.2 Pengendali Digital Kompensator Lag 68 3.3.3.3 Pengendali Digital Kompensator Lag-lead 70 3.3.4 Perancangan Sistem Kendali Kontinyu 72 3.3.4.1 Sistem Kendali Kontinyu Lead 72 3.3.4.2 Sistem Kendali Kontinyu Lag 74 3.3.4.3 Sistem Kendali Kontinyu Lag-lead 75 3.3.5 Perancangan Sistem Kendali Digital 76 3.3.5.1 Digtalisasi Plant 76 3.3.5.2 Sistem Kendali Digital Lead 78 3.3.5.3 Sistem Kendali Digital Lag 79 3.3.5.4 Sistem Kendali Digital Lag-lead 80 3.3.6 Output Perancangan 81 3.3.6.1 Output Sistem Kontinyu Kompensator Lead 81 3.3.6.2 Output Sistem Kontinyu Kompensator Lag 82 3.3.6.3 Output Sistem Kontinyu Kompensator Lag-lead 83 3.3.6.4 Output Sistem Digital Kompensator Lead 83 3.3.6.5 Output Sistem Digital Kompensator Lag 84 3.3.6.6 Output Sistem Digital Kompensator Lag-lead 85 xiii
BAB IV HASIL SIMULASI 86 4.1 Hasil Simulasi 86 4.1.1 Pengendali Kompensator Lead, Lag, dan Lag-lead 86 4.1.2 Pengujian Respon Sistem Pengendali Digital Lead 90 4.1.3 Pengujian Respon Sistem Pengendali Digital Lag 98 4.1.4 Pengujian Respon Sistem Pengendali Digital Lag-lead 105 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 112 5.1 Kesimpulan 112 5.2 Saran 112 DAFTAR PUSTAKA 114 xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem pengendalian loop terbuka 9 Gambar 2.2 Sistem pengendalian loop tertutup 10 Gambar 2.3 Sistem kendali loop tertutup 22 Gambar 2.4 Pengukuran sudut dari pole dan zero loop terbuka 23 Gambar 2.5 Penambahan pole pada diagram root locus 25 Gambar 2.6 Pengaruh penambahan zero 26 Gambar 2.7 Pemetaan z = 1 + Ts 37 Gambar 3.1 Blok diagram perancangan sistem kendali 39 Gambar 3.2 Blok diagram sistem kendali kompensator lead 40 Gambar 3.3 Blok diagram sistem kendali kompensator lag 41 Gambar 3.4 Blok diagram sistem kendali kompensator lag-lead 41 Gambar 3.5 Visualisasi GUI program kompensator lead, 43 kompensator lag, dan kompensator lag-lead Gambar 3.6 Flowchart perancangan simulasi sistem kendali 44 Gambar 3.7 Flowchart perancangan kompensator lead 56 Gambar 3.8 Flowchart perancangan kompensator lag 60 Gambar 3.9 Flowchart perancangan kompensator lag-lead 66 Gambar 3.10 Blok diagram sistem kendali kontinyu kompensator lead 73 Gambar 3.11 Blok diagram sistem kendali kontinyu kompensator lag 74 Gambar 3.12 Blok diagram sistem kendali kontinyu kompensator laglead 75 Gambar 3.13 Blok diagram sistem kendali digital kompensator lead 78 Gambar 3.14 Blok diagram sistem kendali digital kompensator lag 79 Gambar 3.15 Blok diagram sistem kendali digital kompensator lag- 80 xv
lead Gambar 3.16 Grafik output sistem dengan kompensator lead kontinyu 82 Gambar 3.17 Grafik output sistem dengan kompensator lag kontinyu 82 Gambar 3.18 Grafik output sistem dengan kompensator lag-lead kontinyu 83 Gambar 3.19 Grafik output sistem dengan kompensator lead digital 84 Gambar 3.20 Grafik output sistem dengan kompensator lag digital 84 Gambar 3.21 Grafik output sistem dengan kompensator lag-lead digital 85 Gambar 4.1 Grafik step respon sistem tak terkompensasi 86 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Grafik simulasi perbandingan kompensator terhadap sistem tak terkompensasi Pengujian pengendali lead terhadap disturbance dengan set point 50 Pengujian pengendali lead terhadap disturbance dengan set point 100 Pengujian pengendali lead terhadap disturbance dengan set point 150 Pengujian pengendali lead terhadap disturbance dengan set point 200 Pengujian pengendali lead terhadap disturbance dengan set point 250 Pengujian pengendali lag terhadap disturbance dengan set point 50 Pengujian pengendali lag terhadap disturbance dengan set point 100 88 95 96 96 97 97 102 103 xvi
Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Pengujian pengendali lag terhadap disturbance dengan set point 150 Pengujian pengendali lag terhadap disturbance dengan set point 200 Pengujian pengendali lag terhadap disturbance dengan set point 250 Pengujian pengendali lag-lead terhadap disturbance dengan set point 50 Pengujian pengendali lag-lead terhadap disturbance dengan set point 100 Pengujian pengendali lag-lead terhadap disturbance dengan set point 150 Pengujian pengendali lag-lead terhadap disturbance dengan set point 200 Pengujian pengendali lag-lead terhadap disturbance dengan set point 250 103 104 104 109 110 110 111 111 xvii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil pengujian simulasi sistem pengendali kontinyu pada plant oven 87 Tabel 4.2 Pengujian respon sistem pengendali lead tanpa disturbance 91 Tabel 4.3 Karakteristik respon sistem pengendali lead tanpa disturbance 92 Tabel 4.4 Pengujian sistem dengan disturbance amplitudo 1 92 Tabel 4.5 Karakteristik respon pengujian sistem dengan disturbance amplitudo 1 93 Tabel 4.6 Pegujian sistem dengan disturbance amplitudo 10 93 Tabel 4.7 Karakteristik respon pengujian sistem dengan disturbance amplitudo 10 94 Tabel 4.8 Pengujian pengendali lag tanpa disturbance 98 Tabel 4.9 Karakteristik respon sistem tanpa disturbance pada pengendali lag 99 Tabel 4.10 Pengujian respon sistem dengan disturbance amplitudo 1 99 Tabel 4.11 Karakteristik respon pengendali lag dengan disturbance amplitudo 1 100 Tabel 4.12 Pengujian pengaruh respon sistem terhadap disturbance dengan amplitudo 10 100 Tabel 4.13 Karakteristik respon pengendali lag dengan disturbance amplitudo 10 101 Tabel 4.14 Pengujian respon sistem tanpa disturbance 105 Tabel 4.15 Karakteristik respon sistem pengendali lag-lead tanpa xviii
disturbance 106 Tabel 4.16 Pengujian pengaruh respon sistem terhadap disturbance dengan amplitudo 1 106 Tabel 4.17 Karakteristik respon pengendali lag-lead dengan disturbance amplitudo 1 107 Tabel 4.18 Pengujian pengaruh respon sistem terhadap disturbance dengan amplitudo 10 107 Tabel 4.19 Karakteristik respon pengendali lag-lead dengan disturbance amplitudo 10 108 xix