Praktek Sistem kendali

6. PENGENDALIAN PI PADA SUATU SIMULATOR JARINGAN

6.1. Tujuan Percobaan

Setelah selesai melakukan percobaan ini, anda diharapkan dapat :a. Menjelaskan tanggapan “ step” alat pengendalian PI ;b. Menentukan harga-harga yang dianggap penting pada alat pengendalian PI berdasarkan

tanggapan “step” ;c. Menjelaskan fungsi alat pengendalian PI di dalam sistem pengendalian otomatis ;d. Menyebutkan kriteria pengesetan untuk alat pengendalian PI ;e. Menjelaskan tanggapan sistem pengendalian otomatis yang menggunakan alat pengendalian

PI.

6.2. Dasar teoriDalam suatu industri yang termasuk kompleks, kebutuhann akan pengendalian sistem

biasanya tidak bisa dipenuhi oleh alat pengendalian individual seperti alat pengendalian proporsional, integral (alat pengendalian derivatif (D) tidak bisa berdiri sendiri) saja. Untuk memenuhi kebutuhan ini, biasanya dilakukan dengan mengkombinasi beberapa alat pengendalian seperti PI, PD, dan PID. Penggabungan beberapa alat pengendalian yang mempunyai aksi berlainan ini diharapkan akan dapat saling melengkapi; kelemahan (keterbatasan) yang satu bisa ditutupi oleh kelebihan yang lain dan dimungkinkan juga adanya penambahan keuntugan dari kelebihan masing-masing alat pengendalian individu. Pada petunjuk praktikum ini akan dibahas alat pengendalian campuran, PI (proporsional + integral).

Alat Pengendalian Proporsional – Integral (PI)Alat pengendalian proporsional – integral (PI) adalah alat pengendalian hasil kombinasi dari

alat pengendalian proporsional (P) dan alat pengendalian integral (I). Bentuk matematis a;at pengendalian ini merupakan kombinasi penambahan persamaan pengendalian dari alat pengendalian P dan alat pengendalian I.

U(t) = Kpe(t) +

Jika harga awal dianggap nol, maka transformasi Laplace persamaan di atas adalah

U(s) = KpE(s) +

Maka fungsi alih alat pengenalian dapat dituliskan :

Kp adalah penguatan proporsional, dan T1 adalah waktu integral. Kedua parameter ini dapat diset harganya. Waktu integral mengatur aksi pengendalian integral namun pengubahan penguatan proporsional mempengaruhi kedua bagian aksi pengendalian, yakni bagian proporsional dan bagian integral. Dalam alat pengendalian integral, parameter pengendaliannya biasa juga dinyatakan dengan laju reset (reset rate) atau KI yang merupakan kebalikan dari waktu integral TI. Laju reset ini adalah berapa kali per menit aksi bagian pengendalian proporsional menjadi dua kali lipat. Untuk memperjelas pengertian waktu integral dapat dilihat dalam penjelasan tanggapan step alat pengendalian.

Tanggapan Step

Poban_Teknik Otomasi Industri 19

Praktek Sistem kendali

Apabila pada masukan alat pengendalian diinjeksikan sinyal dengan fungsi step, maka tanggapan yang terjadi pada keluaran alat pengendalian dapat digambarkan seperti terlihat pada gambar di bawah ini.Seperti yang telah disinggung di atas bahwa alat pengendalian PI merupakan penambahan aksi pengendalian proporsional dan integral. Ketika masukan step diinjeksikan ke dalam alat pengendalian, yang pertama bereaksi adalah alat pengendalian proporsional baru kemudian disusul aksi alat pengendalian integral, sehingga secara keseluruhan membentuk tanggapan pengendalian seperti terlihat pada gambar 6.1Penting untuk diperhatikan adalah waktu integral Ti. Berdasarkan gambar 6.1 terlihat jelas apa yang dimaksud dengan waktu integral. Yaitu waktu yang diperlukan, sehingga keluaran alat pengendalian menjadi dua kali lipat keluaran bagian proporsional. Di dalam gambar dinyatakan bahwa Ti adalah waktu yang diperlukan oleh alat pengendalian integral agar keluaran bagian pengendalian integral sama dengan keluaran yang dihasilkan oleh bagian pengendalian proporsional (dari Kp ke 2Kp).

Gambar 6.1 Tanggapan step alat pengendalian proporsionalDiagram Kotak

Diagram kotak alat pengendalian PI antara lain, dinyatakan dengan penulisan persamaan fungsi alihnya (Gambar 6. 2a) atau tanggapan step alat pengendalian (Gambar 6.2b) di dalam kotak.

Poban_Teknik Otomasi Industri 20

Praktek Sistem kendali

Gambar 6.2 Diagram kotak alat pengendalian PI

Implementasi Alat Pengendalian Pi Secara Elektronis

Gambar 6.3 Implementasi alat pengendalian proporsional – integral dengan menggunakan Op-Amp

Berdasarkan uraian di atas dapat dikatakan bahwa pada alat pengendalian PI, alat pengendalian proporsional akan mengatasi keterlambatan aksi pengendalian integral dan dengan adanya aksi pengendalian integral akan menghilangakan adanya kesalahan statis (offset) yang dimiliki alat pengendalian proporsional.Walaupun begitu, untuk memperoleh keadaan sistem yang optimal perlu dilakukan pengesetan parameter –parameter pengendalian (Kp dan Ti) secara tepat sesuai dengan obyek yang akan dikontrol (plant). Untuk memperoleh ketepatan dalam pengesetan ini diperlukan metode tertentu. Namun pengesetan parameter bukanlah menjadi obyektif (tujuan) percobaan ini. Di sini yang dipentingkan adalah cara alat pengendalian berfungsi dan untuk melihat beberapa fenomena akibat pengesetan parameter pengendalian yang ekstrim.Seperti pada percobaan-percobaan sebelumnya, yang digunakan untuk menstimulasikan “plant” atau jaringan yang dikontrol adalah jaringan tunda orde kedua. Untuk dapat memperoleh tegangan step maka tegangan acuan dihubungkan melalui sebuah saklar “ On-Off”

Poban_Teknik Otomasi Industri 21

Praktek Sistem kendali

6.3. Diagram Rangkaian

6.4. Daftar Alat Dan Bahana. Sumber daya arus searah, +/-15 Vb. Potensiometer set-pointc. Alat pengendalian proporsional (P)d. Alat pengendalian integral (I)e. Jaringan tunda orde ke-2f. Penjumlahg. Alat perekam Y-t (“plotter”)h. Avometeri. Saklar “On-Off”

6.5. Langkah Percobaan1. Buatlah jaringan seperti pada diagram rangkaian, pertama-tama. Tanpa jaringan terkontrol

(jaringan tunda orde kedua). Buatlah pengesetan awal sebagai berikut :a Tegangan acuan, W = 1V (berdasarkan pengukuran);b Kp = 1c K1 = 1 s-1

2. Rekam tanggapan periodik keluaran alat pengendalian jika pada masukannnya diinjeksikan tegangan step (melalui saklar on/off). Berdasarkan rekaman yang anda peroleh, beri tanda (indikasi) yang menjadi bagian aksi pengendalian proporsional dan yang menjadi bagian aksi pengendalian integral. Tentukan pula, berapa waktu integral T1.

3. Ulangi langkah 2 untuk Kp dan K1 sebagai berikut :a Kp = 0,1 ; K1 = 0,1 s-1

b Kp = 0,1 ; K1 = 1 s-1

Poban_Teknik Otomasi Industri 22

Praktek Sistem kendali

c Kp = 5 ; K1 = 0,1 s-1

d Kp = 5 ; K1 = 1s-1

4. Berdasarkan 4 rekaman karakteristik yang anda peroleh dari langkah 3, tentukan waktu integralnya seperti pada langkah 2.

5. Amati tanggapan periodik variabel terkontrol ketika tegangan step dimasukkan sebagai tegangan acuan dengan pengesetan berikut :a. T1 = T2 = 0.5 s, W = 5V

Kp = 1 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

Kp = 10 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

Kp = 100 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

b. T1 = T2 = 5s, W=5VKp = 1 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

Kp = 10 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

Kp = 100 ; K1 = 0,1 s-1; 10 s-1; dan 100 s-1

Poban_Teknik Otomasi Industri 23