Motivasi: Overview Sistem Kontrol

Iwan setiawan

Setiaone.iwan@gmail.com

http://iwan.blog.undip.ac.id

Konsep dan Terminologi Dasar pada Sistem Kontrol

• Apa itu Sistem? Gabungan atau kombinasi berbagai

komponen yang bekerja untuk mencapai tujuan tertentu.

Motor DC ->lengan robot->sistem manufacturing (istilah komponen dan sistem tergantung konteks)

• Apa itu model sistem ? Representasi sistem (bersifat parsial: hanya

memperlihatkan aspek2 tertentu saja) Jenis model : gambar, diagram, matematik

Konsep dan Terminologi Dasar pada Sistem Kontrol

• Apa itu Plant ? Sistem yang dikontrol• Apa Itu sistem Kontrol ? Sistem yang bertanggung jawab melakukan

pengontrolan• Pengetahuan minimal apa yang diperlukan dalam

membangun Sistem Kontrol? -karakteristik plant ->model plant -Dengan mengetahui karakteristik plant, keputusan-

keputusan yang berkaitan dengan pengontrolan dapat diperoleh-> open loop, closed loop: kontrol On-Off, P, I, PI, PID, fuzzy logic, ANN, IMC, adaptive control, gain schedulling, dst, dst,dst, dst,dst,dst !

Prinsip Dasar Pengontrolan

Secara umum ada dua teknik dasar pengontrolan yang dapat dilakukan:

• Open loop: keluaran pada pengontrolan ini tidak mempengaruhi aksi pengontrolan, berikan contoh..

• Closed loop: keluaran proses kontrol akan mempengaruhi sinyal kontrol, berikan contoh

• Keuntungan dan kerugian ?

Contoh: Pengontrolan Kecepatan Putar Motor unt. konveyor

Contoh: Pengontrolan Temperature ruangan

Contoh: Pengontrolan Temperature Reactor

TT

Steam

Control Valve

Heat Exchanger

Fluida In Fluida Out

CO

Temperature Transmitter

in

TT

TC

Steam

Control Valve

Heat Exchanger

Fluida In

TC: Temperature Controller (DSP/PLC)

Temperature Transmiter (Sensor)

Fluida Out

PV

CO

MV

SP

Contoh: Pengontrolan Posisi antena

Contoh: Pengontrolan tekanan gas

Contoh: Kontrol Pesawat Terbang

Contoh: Kontrol level fluida

LT

LC

MV

FT

LT

LC

MV

FT

CO

CO

PVPV

(a) (b)

Keterangan:LT: Level Transmiter (sensor ketinggian cairan)FT: Flow Transmiter (sensor aliran)LC: Level Controler (DCS/PLC)

Contoh: Kontrol level fluida

LT

Qi = Qi + qi

Pompa

PV = PV + pv

CO = CO + co

Qout= Qout+ qout

Langkah awal Perancangan Sistem Kontrol

• Dapatkan Model Matematis Sistem-Plant-proses -> hubungan input –output proses/plant :

-Dengan menggunakan hukum2 Fisika dan Kimia

- Secara empiris/ percobaan

Model Sistem

• Apa Itu Model Sistem?

• Model matematis sistem-Persamaan diferensial-persamaan fungsi alih-Persamaan State Space

System

U(t) Y(t)

U(S) Y(s)

Contoh model sistem (umum)

+i(t) Lv(t)

R

Cari model matematis untuk sistem berikut:

Contoh model sistem (umum)

• Cari model matematis untuk sistem berikut: input v(t) -> output vc(t)

+i(t)v(t)

R

C

L+

vc(t)

Model motor dc

KiT

Tfdt

dJ m

m

Bagaimana hubungan Va Vs wm.. ?

aimmm VKKdt

d

Model yang disederhanakan:

Model level fluida pada tangki

LT

Qi +qi

FT

CO + co

H + hFT

Qout + qout

Model level fluida pada tangki• Dengan menganggap posisi control valve

berdekatan dengan tanki penampung, maka model matematis perubahan ketinggian (h) terhadap perubahan sinyal kontrol (co) disekitar nilai steady nominalnya dapat dicari dengan menggunakan Hukum kesetimbangan massa berikut:

• Laju akumulasi massa pada tangki = laju massa input – laju massa output

• model matematis :

outin qqtAhdt

d ))((

Model level fluida pada tangki

• dengan:• qin = perubahan laju aliran fluida input

disekitar nilai nominalnya (m3/det)• qout = perubahan laju aliran fluida output

disekitar nilai nominalnya(m3/det)• ρ = densitas fluida(kg/m3)• A = luas penampang tanki (m2)• h = Perubahan ketinggian fluida dalam

tanki (m)

Model level fluida pada tangki

• Pada sistem tanki penampung tersebut, perubahan debit aliran fluida output pada dasarnya akan berbanding lurus dengan perubahan ketinggian fluida pada tangki (h) :

dengan :• Kout = konstanta proporsionalitas yang harganya

tergantung bukaan valve output • Jika control valve yang digunakan dianggap bertipe ATO,

maka perubahan debit fluida input akan proporsional terhadap besar perubahan sinyal kontrol (co) penggerak valve:

)(thKq outout

coKq inin

Model level fluida pada tangki

• Berdasarkan persamaan-persamaan sebelumnya didapat:

• Atau dapat ditulis dalam bentuk umum:

)()()(

tcoK

Kth

dt

tdh

K

A

out

in

out

)(.)()(

tcoKthdt

tdhT