Muhammad Riza A. 248 1 67 Pembimbing : Hendra Cordova ST, MT. NIP : 19695319941211
Latar Belakang Kontrol ph dilakukan untuk menjaga harga ph pada nilai tertentu yang diharapkan. Nilai ph dipengaruhi dari proses titrasi antara asam dan basa. Dari titrasi tersebut menghasilkan kurva titrasi yaitu bentuk kurva s. Bentuk kurva yang di dapat yaitu tanda bahwa proses pengendalian ph merupakan pengendalian proses nonlinier sedangkan sebagaimana diketahui bahwa, pengendali PID digunakan pada proses yang linier. Solusi dalam penyelesaian pengendalian nonlinier tersebut salah satunya adalah dengan menggunakan self-tuning PID dengan metode Pencarian Akar Persamaan Karakteristik.
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang pada pembahasan sebelumnya, maka dapat ditentukan beberapa permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana menerapkan self-tuning PID melalui metode Pencarian Akar Persamaan Karakteristik pada proses netralisasi ph secara aktual?
Batasan Masalah 1. Proses titrasi yang digunakan adalah reaksi antara asam lemah CH3COOH dengan basa kuat NaOH. 2. Analisis yang dilakukan merupakan analisis berdasarkan performansi sistem. 3. Proses dianggap pencampuran sempurna dan suhu dianggap konstan
Tujuan : Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah menerapkan konsep Self Tuning PID melalui metode Pencarian Persamaan Akar Karakteristik sebagai sistem pengendalian ph secara aktual.
Tinjauan Pustaka : Nama Tahun Judul Hendra Cordova 24 Operahadi 27 Haris Sanjaya 211 Perancangan Auto Switch PID untuk proses netralisasi ph pada tangki CSTR (Continoues Stirred Tank Reactor) Perancangan Sistem Pengendalian ph pada Pengolahan Limbah Berbasis Adaptive Control Dengan Variant Forgetting Factor Rancang Bangun Auto Switch PID menggunakan metode Direct Synthesis Pada Proses Netralisasi ph Rancang Bangun Self Tuning PID Kontrol ph Dengan Metode Pencarian Akar Persamaan Karakteristik.
Titrasi Asam Basa Campuran antara larutan asam dan basa dikenal dengan proses titrasi. karena adanya dua obyek tersebut, maka dimungkinkan kombinasi akan berjumlah empat campuran yaitu, asam-basa kuat, asam-basa lemah, asam kuat basa lemah dan asam lemah basa kuat. Kurva titrasi telah digunakan sebagai acuan dalam melakukan model ph. Kurva tersebut menggambarkan ph sebagai fungsi dari perbedaan asambasa.
Pengendalian adaptif Suatu sistem kontrol dikatakan adaptif apabila sistem pengendalian tersebut dapat menyesuaikan diri terhadap perubahan- perubahan parameter yang berpengaruh pada sistem secara automatik, atau kontroler tersebut dapat mengkompensasi variasi karakteristik sistem yang dikendalikan selalu berada pada keadaan optimalnya. Gambar 2.5 Skema diagram blok adaptive control
Diagram Blok Kp, Ti, Td a1, a2, b1, b2 SP - + - e u PID Pompa Plant Sensor yt Perangkat Lunak
Rancang Bangun plant Tangki basa Tangki asam Tangki utama Pompa (aktuator ph meter Elektroda ph
MetodologiPenelitian: Mulai Studi Literatur Perancangan Alat Uji Komparasi Tidak Ya Desain Sistem Kontrol Self Tuning PID e < 2% Tidak selesai Ya
Parameter Proses Awal : θ = y( t 1) y( t 2) u( t 1) u( t 2) Nilai kovarian matrix awal : c = 1 1 θ T = [ y( t 1) y( t 2) u( t 1) u( t 2) ] Nilai prediksi eror : ep(k) = y(t) θ T θ = y(t) - [ y( t 1) y( t 2) u( t 1) u( t 2) ] 1 1 y( t 1) y( t 2) u( t 1) u( t 2) ep(s) = T θ *c* θ Estimasi Parameter = [ y( t 1) y( t 2) u( t 1) u( t 2) ] 1 1 1 y( t y( t u( t 1) 1 u( t 2) 1) 2) Nilai kovarian matrix selanjutnya : Nilai parameter proses yang terestimasi : c update = c awal - T c* θ * θ * c 1+ ep( s) θupdate = θawal + c* θ * ep( k) 1+ ep( s) [, a, b b ] T a1 2 1, 2
START Kp1 = 1-a 2 / b 2 Kp2 = a 1 -a 2 1/b 2 -b 1 b = b 1 Kp1 + a 1 c = b 2 Kp1 + a 2 d = b 2 4c α = -b / 2 Pencarian akar persamaan karakteristik ω u = arc cos α / T T u = 2π / ω u Kpu = Kp1 yes no d < d = no Kpu = Kp2 T u = 2T yes Kpu = Kp1 T u = 2T END
Tuning PID kontroler Kp =,6Kpu (1 t/tu) Ti = KpTu/1,2Kpu Td = 3KpuTu/4Kp PID = Kp.e + Ti e + Td de/dt
Analisa Data Respon Open Loop
Perubahan parameter PID pada daerah 1 (2,5 ph 5) Tuning Kp dari 1,73 menjadi,72, Ti dan Td stabil pada,5
Uji respon pengendalian pada daerah 1 perbandingan dengan PID direct syntesis Grafik Respon PID direct syntesis Settling time 514 detik Eror steady state 1,5% Overshoot 17% Grafik Respon Self Tuning PID Settling time 3 detik Eror steady state,24% Overshoot %
Data respon pengendalian pada daerah 1 (2,5 ph 5) waktu kp ti td yt e a1 a2 b1 b2 1 1,22,5,5 7,95-3,75 3,17-18,12 15,13 2,12 2 1,73,5,5 3,39,81 4,31-16,98 16,32 19,84 3,71,5,5 3,39,81 12,2 1,39 11,2 15,32 4,72,5,5 3,38,82 12,21 1,4 11,2 15,31 4,72,5,5 3,38,82 1,61 -,2 11,86 15,97 8,72,5,5 3,39,81 1,61 -,2 11,86 15,97 12,72,5,5 3,97,23 1,61 -,2 11,86 15,97 16,72,5,5 4,4,16 1,61 -,2 11,86 15,97 2,72,5,5 4,11,9 1,61 -,2 11,86 15,97 24,72,5,5 4,14,6 1,61 -,2 11,86 15,97 28,72,5,5 4,16,4 1,61 -,2 11,86 15,97 32,72,5,5 4,17,3 1,61 -,2 11,86 15,97 36,72,5,5 4,18,2 1,61 -,2 11,86 15,97 4,72,5,5 4,19,1 1,61 -,2 11,86 15,97 44,72,5,5 4,19,1 1,61 -,2 11,86 15,97 445,72,5,5 4,19,1 1,61 -,2 11,86 15,97
Perubahan Parameter PID pada daerah 2 (5 ph 9) Tuning Kp dari 4,57 menjadi,68, Ti dan Td stabil pada,5
Uji respon pengendalian pada daerah 2 perbandingan dengan PID direct syntesis Grafik Respon PID direct syntesis Settling time 272 detik Eror steady state 1% Overshoot 4,5% Grafik Respon Self Tuning PID Settling time 7 detik Eror steady state 1,7% Overshoot 1,2%
Data respon pengendalian pada daerah 2 (5 ph 9) waktu kp ti td yt e a1 a2 b1 b2 1-7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1,22,5,5 7,95 -,95 3,17-18,12 15,13 2,12 9 4,57,5,5 4,36 2,64 1,35-1,94 17,3 18,37 1,68,5,5 4,36 2,64 18,4,6-1,14 6,1 11,68,5,5 4,36 2,64 18,3,58-1,13 6,16 12,68,5,5 4,36 2,64 14,47-2,98 2,49 9,78 13,68,5,5 4,36 2,64 14,46-2,98 2,5 9,79 9,68,5,5 4,46 2,54 14,46-2,98 2,5 9,79 18,68,5,5 4,63 2,37 14,46-2,98 2,5 9,79 27,68,5,5 4,78 2,22 14,46-2,98 2,5 9,79 36,68,5,5 4,95 2,5 14,46-2,98 2,5 9,79 45,68,5,5 5,16 1,84 14,46-2,98 2,5 9,79 54,68,5,5 5,45 1,55 14,46-2,98 2,5 9,79 63,68,5,5 5,84 1,16 14,46-2,98 2,5 9,79 72,68,5,5 6,8,2 14,46-2,98 2,5 9,79 81,68,5,5 6,65,35 14,46-2,98 2,5 9,79 845,68,5,5 7,12 -,12 14,46-2,98 2,5 9,79 863,68,5,5 6,92,8 14,46-2,98 2,5 9,79
Perubahan Parameter PID pada daerah 3 (9 ph 12) Tuning Kp dari 1,22 menjadi,66, Ti dan Td stabil pada,5
Uji respon pengendalian pada daerah 3 perbandingan dengan PID direct syntesis Grafik Respon PID direct syntesis Settling time 276 detik Eror steady state,81% Overshoot 2,36% Grafik Respon Self Tuning PID Settling time 4 detik Eror steady state 1% Overshoot %
Data respon pengendalian pada daerah 3 (9 ph 12) waktu kp ti td yt e a1 a2 b1 b2 1 1,22,5,5 7,95 2,5 3,17-18,12 15,13 2,12 2,69,5,5 6,94 3,6 14,75-6,54 8,5 17,29 3,66,5,5 6,94 3,6 18,2-3,13 6,1 15,32 4,66,5,5 6,94 3,6 18,2-3,13 6,1 15,32 5,66,5,5 6,94 3,6 17,94-3,21 6,16 15,37 9,66,5,5 8,79 1,21 17,94-3,21 6,16 15,37 18,66,5,5 9,29,71 17,94-3,21 6,16 15,37 27,66,5,5 9,66,34 17,94-3,21 6,16 15,37 36,66,5,5 9,79,21 17,94-3,21 6,16 15,37 45,66,5,5 9,8,2 17,94-3,21 6,16 15,37 54,66,5,5 9,82,18 17,94-3,21 6,16 15,37 63,66,5,5 9,82,18 17,94-3,21 6,16 15,37 72,66,5,5 9,87,13 17,94-3,21 6,16 15,37 81,66,5,5 9,92,8 17,94-3,21 6,16 15,37 9,66,5,5 9,9,1 17,94-3,21 6,16 15,37 915,66,5,5 9,91,9 17,94-3,21 6,16 15,37
Uji respon tracking setpoint Tracking Naik Tracking Turun 12 12 1 1 8 8 ph 6 4 ph SP ph 6 4 ph SP 2 2 1 21 41 61 81 11 121 141 161 181 21 Waktu 1 21 41 61 81 11 121 141 161 181 21 221 Waktu
Kesimpulan : - Dapat diterapkan self tuning PID kontrol ph dengan metode pencarian akar persamaan karakteristik sebagai pengendali ph secara aktual. - Nilai eror steady state yang paling kecil terjadi pada daerah 1 yaitu sebesar,24% dan overshoot yang paling kecil terjadi pada daerah 1 dan daerah 3 yaitu sebesar %. - Grafik respon yang dihasilkan memiliki bentuk yang lebih kecil pada nilai overshoot dibandingkan dengan menggunakan metode PID direct syntesis.
Terima Kasih