Pendahuluan
i i Teknik Sistem Kontrol
Daftar Isi iii
TEKNIK SISTEM KONTROL Oleh : Sulasno Thomas Agus Prayitno Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2006 Hak Cipta 2006 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit. Candi Gebang Permai Blok R/6 Yogyakarta 55511 Telp. : 0274-4462135; 0274-882262 Fax. : 0274-4462136 E-mail : info@grahailmu.com Sulasno & Prayitno, Thomas Agus TEKNIK SISTEM KONTROL/Sulasno & Thomas Agus Prayitno - Edisi Pertama Yogyakarta; Graha Ilmu, 2006 x + 252 hlm, 1 Jil. : 23 cm. ISBN-13: 978-979-756-161-1 ISBN-10: 979-756-161-4 1. Teknik I. Judul i v Teknik Sistem Kontrol
Kata Pengantar P enulisan buku ini didorong oleh keinginan penulis untuk menambah kepustakaan buku-buku teknik elektro dalam bahasa Indonesia, khususnya kepustakaan di bidang Sistem Kontrol, mengingat hingga saat ini kepustakaan di bidang Sistem Kontrol yang ditulis dalam bahasa Indonesia masih terbatas jumlahnya. Buku ini merupakan rangkuman diktat yang pernah/digunakan sebagai bahan kuliah pada Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Diponegoro sejak tahun 1986 ; Universitas Kristen Satya Wacana sejak tahun 1982 dan Universitas Tidar Magelang sejak tahun 1998. Isi buku ini menurut penulis merupakan pengetahuan dasar pada sistem kontrol yang perlu diketahui tidak hanya oleh para mahasiswa Teknik Elektro tapi juga jurusan lain ataupun praktisi yang mempunyai minat di bidang teknik Sistem Kontrol. Dalam rangka partisipasi penulis di bidang pembinaan bahasa nasional, maka dalam buku ini penulis berusaha sejauh mungkin menggunakan istilah-istilah asing, walaupun penulis sadari hal ini belum sempurna dan masih perlu banyak perbaikan Daftar Isi v
Buku ini juga merupakan perwujudan terima kasih penulis atas dorongan dari Prof. DR. A. Arismunandar (almarhum), Prof. Ir. Abdul Kadir dan Prof. I.r Eko Budihardjo, MSc untuk terus dapat berkarya. Sebagai akhir kata, penulis mengharapkan saran dan kritik serta koreksi dari para pembaca demi perbaikan buku ini dimasa mendatang Agustus 2005 Penulis Ir. S u l a s n o Ir. Thomas Agus Prajitno v i Teknik Sistem Kontrol
Daftar Isi KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vii BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1 Unsur Utama Pada Sistem Kontrol 2 1.2 Proses Sistem Kontrol 3 1.3 Parameter Sistem Kontrol 4 4.1 Ringkasan 8 1.5 Soal-soal Latihan 9 BAB 2 FUNGSI PINDAH DAN DIAGRAM KOTAK 11 2.1 Pengertian Fungsi Pindah 11 2.2 Linearisasi dan Reduksi 13 2.3 Diagram Kotak 18 2.4 Fungsi Pindah Suatu Sistem 19 2.5 Ringkasan 23 2.6 Soal-soal Latihan 23 BAB 3 PENGEMBANGAN SOFTWARE: PENGALAMAN PRAKTIS 25 3.1 Rangkaian Analogi 25 3.2 Fungsi Pindah Dan Transformasi Laplace 27 Daftar Isi vii
3.3 Fungsi Pindah Jaringan Kompensasi 32 3.4 Sistem Kontrol Berumpan Balik 34 3.5 Grafik Aliran Sinyal 42 3.6 Rumus Mason 43 3.7 Grafik Aliran dan Diagram Kotak 45 3.8 Ringkasan 48 3.9 Soal-soal Latihan 49 BAB 4 ISYARAT TES DAN ALAT KONTROL 51 4.1 Isyarat Tes 51 4.2 Isyarat Periodik 55 4.3 Alat Kontrol 56 4.4 Alat Kontrol Gabungan 60 4.5 Integrator Defrensiator 66 4.6 Tanggapan Integrator Dan Defrensiator 71 4.7 Pengaruh Alat Kontrol Proporsional 74 4.8 Ringkasan 76 4.9 Soal-soal Latihan 77 BAB 5 SISTEM ORDE SATU DAN ORDE DUA 81 5.1 Tanggapan Sistem Orde Satu 83 5.2 Alat Kontrol Proporsional Pada Sistem Orde Saturday 88 5.3 Sistem Orde Dua 89 5.4 Tanggapan Sistem Orde Dua 99 5.5 Waktu Tanggapan (Response Time) 104 5.7 Soal-Soal Latihan 108 BAB 6 KESTABILAN SISTEM 113 6.1 Pengujian Kestabilan Metoda ROUTH 114 6.2 Pengujian kestabilan metoda hurwitz 121 6.3 Pengujian Kestabilan Metoda Routh-Hurwitz 123 6.4 Metoda Pecahan Kontinu 124 6.5 Metode Tempat Kedudukan Akar 127 6.6 Ringkasan 135 6.7. Soal-soal Latihan 135 viii Teknik Sistem Kontrol
BAB 7 TANGGAPAN FREKUENSI 139 7.1 Diagram Bode 140 7.2 Margin amplitudo dan margin fasa 152 7.3 Diagram polar 153 7.4 Diagram logaritma gain terhadap fasa 155 7.5 Diagram Nyquist 157 7.6 Kriteria kestabilan Nyquist 162 7.7 Ringkasan 181 7.8 Soal-Soal Latihan 182 BAB 8 SISTEM DENGAN WAKTU RAMBAT 185 8.1 Penjabaran Persamaan Matematis 186 8.2 Penggunanaan kontrol proporsional 190 8.3 Ringkasan 196 8.4 Soal-soal Latihan 196 BAB 9 SISTEM KONTROL LANJUT 197 9.1 Sistem Kontrol Non Linear 197 9.2 Siklus Batas 201 9.3 Eksitasi Kuta dan Lemah 202 9.4 Histerisis 203 9.5 Resonansi Lompatan 203 9.6 Pembangkitan Sub Harmonik 204 9.7 Liku Tanggapan Non Linear 205 9.8 Sistem Non Linear 215 9.9 Analisa Kemantapan Sistem Non Linear 216 9.10 Permasalahan dalam Perancangan Sistem Non Linear 217 9.11 Pengenalan Kontrol Digital 218 9.12 Ringkasan 223 9.13 Soal-soal Latihan 223 BAB 10 BEBERAPA CONTOH PENERAPAN SISTEM KONTROL 225 10.1 Pemantap Tegangan dengan Motor Servo 225 Daftar Isi ix
10.2 Pemantap Tegangan dengan Relai 227 10.3 Pengaturan Tegangan Pada Generator 228 10.4 Pengaturan Kecepatan Motor 242 10.5 Ringkasan 248 10.6 Soal Latihan 249 DAFTAR PUSTAKA 251 TENTANG PENULIS 251 -oo0oo- x Teknik Sistem Kontrol