BAB 3 SISTEM DINAMIK ORDE SATU

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB 4 MODEL RUANG KEADAAN (STATE SPACE)

SISTEM KENDALI OTOMATIS Analisa Respon Sistem

TRANSFORMASI LAPLACE

ANALISA STEADY STATE ERROR SISTEM KONTROL LINIER INVARIANT WAKTU

Fungsi Alih & Aljabar Diagram Blok. Dasar Sistem Kendali 1

PEMODELAN STATE SPACE

DISAIN KOMPENSATOR UNTUK PLANT MOTOR DC ORDE SATU

Simulasi Control System Design dengan Scilab dan Scicos

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Model Matematik Sistem Mekanik

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

I. SISTEM KONTROL. Plant/Obyek. b. System terkendali langsung loop tertutup, dengan umpan balik. sensor

BAB II LANDASAN TEORI

DINAMIKA PROSES PENGUKURAN TEMPERATUR (Siti Diyar Kholisoh)

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Model Matematika dari Sistem Dinamis

Modeling. A. Dasar Teori

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III DINAMIKA PROSES

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

TE Dasar Sistem Pengaturan

Tujuan Pembelajaran. Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut.

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

SISTEM KENDALI DASAR RESPON WAKTU DAN RESPON FREKUENSI. Fatchul Arifin.

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Model Matematik Sistem Elektrik

Pemodelan Sistem Dinamik. Desmas A Patriawan.

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

PENGENDALI P - Proporsional. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

PENGGAMBARAN SISTEM KENDALI

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

HASIL DAN PEMBAHASAN

Respons Sistem dalam Domain Waktu. Dasar Sistem Kontrol, Kuliah 4

BAB 5 KOMPONEN DASAR SISTEM KONTROL

Tujuan Pembelajaran. Saat saya menyelesaikan bab ini, saya ingin dapat melakukan hal-hal berikut.

Desain Kendali pada Sistem Steam Drum Boiler dengan Memperhitungkan Control Valve

BAB II LANDASAN TEORI

pengendali Konvensional Time invariant P Proportional Kp

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. perangkat pendukung yang berupa piranti lunak dan perangkat keras. Adapun

Tanggapan Waktu Alih Orde Tinggi

Sistem Kontrol Digital Eksperimen 2 : Pemodelan Kereta Api dan Cruise Control

Teknik Sistem Pengaturan Teknik Elektro - Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Modul 1 : Respons Impuls

2.1 Pelinieran Model Matematik dengan Ekspansi Deret Taylor

Transformasi Laplace Peninjauan kembali variabel kompleks dan fungsi kompleks Variabel kompleks Fungsi Kompleks

PEMODELAN SISTEM. Pemodelan & simulasi TM05

Pengendalian Temperatur pada Proses Pengeringan Gabah Menggunakan Alat Rotary Dryer Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

PENGENDALI TEMPERATUR FLUIDA PADA HEAT EXCHANGER DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN PREDIKTIF

TE Sistem Linier. Sistem Waktu Kontinu

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

RESPON SISTEM DITINJAU DARI PARAMETER KONTROLER PID PADA KONTROL POSISI MOTOR DC

VIII Sistem Kendali Proses 7.1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TEKNIK DECOUPLING DAN SIMULASI KENDALI MODEL MATEMATIS SISTEM TUNGKU AUTOCLAVE ME - 24

BAB I PENDAHULUAN. keadaan dari suatu sistem. Dalam aplikasinya, suatu sistem kontrol memiliki tujuan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Model Matematik Sistem Elektromekanik

Analisis Model dan Simulasi. Hanna Lestari, M.Eng

Strategi Pengendalian

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

SISTEM KONTROL LINIER

TE Sistem Linier. Sistem Waktu Kontinu

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

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

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

BAB 4 SIMULASI MODEL MATEMATIS CSTR BIODIESEL

Invers Transformasi Laplace

II LANDASAN TEORI. Contoh. Ditinjau dari sistem yang didefinisikan oleh:

TE Sistem Linier. Sistem Waktu Kontinu

KONFIGURASI SENSOR TEMPERATUR LM 35 UNTUK MENGUKUR KECEPATAN ANGIN DENGAN KONTROLER PROPOSIONAL INTEGRAL

BAB 5. DIAGRAM BLOK SISTEM dan SIGNAL FLOW GRAPH

5/12/2014. Plant PLANT

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

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

Adaptive Fuzzy Untuk Menala Parameter PID pada Sistem Pengaturan Berjaringan. Nastiti Puspitosari L/O/G/O NETWORKED CONTROL SYSTEM (NCS)

BAB 3 PERANCANGAN KONTROL DENGAN PID TUNING

PERBAIKAN SIMULATOR PLANT ORDE SATU DAN ORDE DUA UNTUK MODUL PRAKTIKUM INSTRUMENTASI DAN SISTEM KENDALI

Model Matematis, Sistem Dinamis dan Sistem Kendali

PENGGUNAAN TRANSFORMASI LAPLACE PADA SISTEM TERMAL UNTUK MENENTUKAN SUHU PADA TANGKI AIR SKRIPSI FITRI SUSANTI

PEMODELAN SISTEM PENGENDALI PID DENGAN METODE CIANCONE BERBASIS MATLAB SIMULINK PADA SISTEM PRESSURE PROCESS RIG

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. MATERI Sensor dan Tranduser

BAB 3. Sistem Pengaturan Otomatis (Level 2 sistem otomasi)

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

Bahan 2 Transmisi, Tipe, dan Spesifikasi Filter

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

BAB III METODE PENELITIAN

Pengendali Temperatur Fluida Pada Heat Exchanger Dengan Menggunakan Algoritma Model Predictive Control (MPC)

1. Mahasiswa dapat mengetahui blok diagram sistem. 2. Mahasiswa dapat memodelkan sistem kendali analog

Kebalikan Transformasi Laplace

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

ANALISIS SISTEM KENDALI

Bab 4 HASIL SIMULASI. 4.1 Pengontrol Suboptimal H

State Space(ruang keadaan)

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

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

PENGENDALI TEMPERATUR FLUIDA PADA HEAT EXCHANGER DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA MODEL PREDICTIVE CONTROL (MPC)

Transkripsi:

BAB 3 SISTEM DINAMIK ORDE SATU Isi: Pengantar pengembangan model sederhana Arti fisik parameter-parameter proses 3. PENGANTAR PENGEMBANGAN MODEL Pemodelan dibutuhkan dalam menganalisis sisten kontrol (lihat Gambar 3.) Sistem Eksperimen dengan Sistem Nyata Eksperimen dengan Model Sistem Mahal Mengganggu sistem Sistemnya mungkin belum ada Model Fisik Model Matematika Solusi Analitik Solusi Numerik (SIMULASI) Gambar 3. Studi Sistem Untuk melakukan studi sebuah sistem bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu cara eksperimen dengan sistem nyata dan eksperimen dengan model sistem. Cara pertama Sistem Dinamik Orde-Satu 35

memang hasilnya bisa langsung terlihat, namun memiliki kendala yang signifikan, di antaranya ialah biaya eksperimen yang mahal padahal belum tentu berhasil, mengganggu sistem yang sedang berjalan dan mungkin saja sistem yang akan dipelajari belum eksis. Cara kedua adalah alternatif yang terbaik, meski tidak bersih dari kesulitan dan kekurangan. Model sistem yang akan dibuat bisa dalam bentuk model fisik ataupun model matematika tergantung dari sistem yang akan dipelajari. Pada sistem kontrol biasanya menggunakan model matematika, yaitu persamaan differensial fungsi waktu (dinamik). Solusi yang diterapkan bisa dengan secara analitik ataupun numerik (simulasi). Cara lainnya yang relatif mudah adalah dengan metode Transformasi Laplace sebagaimana telah diuraikan di modul sebelumnya. 3. ARTI FISIK PARAMETER-PARAMETER PROSES Obyektif dari pengembangan model (pemodelan) adalah untuk analisis sistem kontrol. Obyektif kedua adalah untuk mempelajari arti fisik dari parameter-parameter proses yang menggambarkan jati diri) proses. Pemodelan: Laju massa/energi ke proses - Laju massa/energi = keluar dari proses Laju akumulasi massa/ energi dalam proses Contoh: PROSES TERMAL (Gambar 3.) q, m 3 /s T i, o C q, m 3 /s Gambar 3. Proses Termal T i, o C Sistem Dinamik Orde-Satu 36

Proses adiabatik Variabel : T i (t) dan T(t) Konstanta : V, q, ρ, c p, c v qρ i h i (t) - qρh(t) = atau qρ i c pi T i (t) - qρc p T(t) = qρ i c pi T i (t) - qρc p T(t) = Differential Equation (ODE) Linear orde-satu T(t) tidak diketahui d ( Vρu( t)) dt d ( Vρc v T ( t)) dt V c d( T( t)) ρ Ordinary T i (t) variabel input yang bisa berupa fungsi uji Jadi: hanya yang tidak diketahui, dan ditulis: qρ i c pi T i (t) - qρc p T(t) = d( T( t)) Vρc eq. unk. Steady state: qρc p T i - qρc p T = 0 qρcp[ti(t) - T i ] - qρc p [T(t) - T] = V c d[ T( t) ρ T] Variabel deviasi: T i (t)= T i (t) - T i T(t)= T(t) - T qρc p T i (t) - qρc p T(t) = Vρc d( T( t)) Solusi: Buat grafik T(t) vs t untuk forcing function T i (t) tertentu. Sistem Dinamik Orde-Satu 37

Definisi dan penggunaan variabel deviasi dalam analisis dan disain sistem kontrol proses sangat penting, sehingga harus dipahami sebaik-baiknya. Keuntungan penggunaan variabel deviasi:. Harga variabel ini mengindikasikan tingkat deviasi dari harga operasi steady state (ss). Harga ss = harga variabel yang diinginkan (setpoint).. Harga awal adalah nol (dimulai dari ss) akan menyederhanakan solusi PD. Diatur lagi: Vρc v dt( t) T( t) = T ( t), qρc p dt i dt(t) τ T( t) = T ( t) dt i dengan τ Vρc = v qρc p maka : harga konstanta waktu (τ) berhubungan dengan kecepatan respon proses: τ besar lambat τ kecil cepat Laplace Transform: τst(s) T(s) = T i (s) T( s) T i ( s) = τs T(s) = τs T i (s) fungsi alih (transfer function) kenyataannya: solusi persamaan tersebut mengalihkan input ke output. Proses yang diwakili oleh fungsi alih di atas disebut: proses orde-satu atau sistem orde-satu atau lag orde-satu. Sistem Dinamik Orde-Satu 38

Jika T i (t) dinaikkan A o C, maka step change-nya sebesar A o C. T i (t) = T i t<0 T i (t) = T i A t 0 maka: T i (t) = Au(t) T i (s) = A/s T(s) = A s( τ s) T(t) = A( - e-t/τ ) T(t) = T A( - e -t/τ ) pada t = τ T(t) = A( - e -τ/τ ) = A( - e - ) = 0,63A TA A T(t) 0.63A T 0 τ t τ = f(v, c p, c v, dan q) jika kondisi proses berubah, maka personality proses juga berubah dan direfleksikan dalam τ. τ konstan pada jangka operasi T(t) sifat sistem linear. Proses tidak adiabatis: qρc p T i (t) - Q(t) - qρc p T(t) = d( T( t)) Vρc qρc p T i (t) - UA[T(t) - T s (t)] - qρc p T(t) = Vρc d( T( t)) UA dianggap tetap, T s adalah suhu lingkungan ss: qρc p T i - UA[T - T s ] - qρc p T = 0 qρcp(ti(t)- T i ) - UA[(T(t)-T) - (T s (t)-t s )] - qρc p (T(t)-T) = Vρc d[ T( t) T] Sistem Dinamik Orde-Satu 39

T s (t) = T s (t) - T s, maka: qρcpt i (t) - UA(T(t) - T s (t)) - qρc p T(t) = Vρc d( T( t)) forcing function juga, mempengaruhi heat losses dan suhu cairan proses. Vρc v dt( t) qρc p UA qρc p UA T( t) = dt qρc p UA T ( t) qρc p UA T t i s ( ) τ dt( t) T( t) = K T ( t) K T t dt i s ( ) Vρc qρc v p τ = q c p UA ik K q c p UA dank UA ρ (det ), = ρ, = qρc p UA τst( s) T( s) = K T ( s) K T s i s ( ) K K T( s) = T ( s) T s τs i s s ( ) τ Jika T s (t) = T s maka T i (t) = T i maka T s (s) T (s) = K i τs T(s) T s (s) = K τs Kedua fungsi alih di atas disebut fungsi alih individual. K disebut process gain atau steady-state gain. Jika T i (t) dinaikkan A o C: T(s) = K A s( τs ) maka: T(t) = K A( - e -t/τ ) GAIN: T(t) = T K A( - e -t/τ ) berapa besar perubahan variabel keluaran tiap perubahan variabel masukan O K = = I output variable input variable sensivitas proses atau personalitas proses (watak proses) Sistem Dinamik Orde-Satu 40

TKA KA T(t) 0.63A T 0 τ t 3. 3 RESPON PROSES ORDE-SATU Y( s) K G(s) = = X ( s) τs untuk step function: x(t) = Au(t) X(s) = A/s KA Y( s) = ( τs ) s y(t) = KA( - e -t/τ ) A u(t) 0 KA y(t) 0 Respons khas orde-sat, slope tercuram terjadi pada permulaan respon t Sistem Dinamik Orde-Satu 4

3. 4 FUNGSI ALIH DAN DIAGRAM BLOK FUNGSI ALIH (transfer function): rasio antara TL variabel keluaran dan TL variabel masukan ( m m m m... ) ( bns n n bn s... bs ) Y( s) K a s a s a s G( s) = = X ( s) Sifat-sifat fungsi alih:. n m. menghubungkan transformasi deviasi variabel masukan dan keluaran dari initial ss. Sebaliknya, kondisi awal bukan nol punya kontribusi tambahan pada transformasi variabel keluaran. 3. Sistem stabil: hubungan ss antara perubahan variabel keluaran dan perubahan variabel masukan diperoleh dengan lim G( s) s 0 Fungsi alih mendefinisikan dengan sempurna karakteristik ss dan dinamik, respon total, sistem pada PD. DIAGRAM BLOK representasi secara grafik pengontrolan suatu proses Komponennya (lihat Gambar 3.6):. Anak panah: aliran informasi (variabel proses/sinyal kontrol). Titik penjumlahan: penjumlahan aljabar anak-anak panah masukan 3. Titik percabangan: posisi pada anak panah bercabang keluar dan menuju titik penjumlahan lain atau blok 4. Blok: operasi matematika dalam bentuk fungsi alih seperti G(s). M(s) = G c (s)e(s) = G c (s)[r(s) - C(s)] Sistem Dinamik Orde-Satu 4

Titik penjumlahan Titik percabangan R(s) penju - E(s) penju G(s) penju M(s) penju Gambar 3.6 Diagram Blok Contoh: Ti(s) τs T(s) sistem termal tanpa pengaruh suhu lingkungan Ti(s) Ti(s) T s (s) K τ s K τ s T(s) Respon total sisten diperoleh dgn menambahkan secara aljabar respon yang disebabkan perubahan suhu atau Ti(s) T s (s) K K τs T(s) masukan ke respon yang disebabkan oleh perubahan suhu lingkungan Penambahan secara aljabar respon-respon yang disebabkan beberapa input disebut prinsip superposisi sifat khas sistem linear. Untuk menyederhanakan diagram blok bisa dilihat pada Tabel 3.. Sistem Dinamik Orde-Satu 43

Tabel 3. Aturan untuk Aljabar Diagram Blok Sistem Dinamik Orde-Satu 44

Contoh menyederhanakan diagram blok dan mencari fungsi alihnya:. X (s) G Y Y 3 G G 3 Y(s) X (s) G 4 Y Y = (G - G )X (s) Y = (G 4 - )X (s) G 3 Y(s) Y 3 = G 3 (G - G )X (s) Y = (G 4 - )X (s) Y(s) Y(s) = G 3 (G - G )X (s) (G 4 - )X (s) Fungsi alih individualnya: Y( s) X ( s). Rumus umum fungsi alih: Y( s) = G3 G G = X ( s) ( ) dan ( G ) L J G j Y( s) l = j = G( s) = = l X ( s) K I Gi k = i= k 4 L = jumlah aliran maju antara X(s) dan Y(s) J = jumlah fungsi alih pada tiap aliran maju X(s) ke Y(s) Sistem Dinamik Orde-Satu 45

G j = fungsi alih tiap aliran maju K = jumlah lup berjaring dalam diagram blok I = jumlah fungsi alih tiap lup G i = fungsi alih tiap lup Contoh: L(s) G 3 R(s) R (s) G c G c G G C (s) G 4 C(s) G 5 G 6 C( s) G = R ( s) G c c G G G G G 5 C( s) G3 = L( s) G G G c G 5 L(s) G G G G G c 3 5 R(s) G c G c G G G G c G G 5 G 4 C(s) G 6 G3G4 C( s) Gc G G G G G L( s) = 5 3 4 = GcGcGG G4G6 Gc G G G Gc Gc G G G G GcGG G5 5 4 6 Sistem Dinamik Orde-Satu 46