PENGENALAN SISTEM-SISTEM KONTROL

TUGAS TEKNIK KENDALINAMA : LA RANINIM : D21113031

1. AKSI KONTROL ON-OFF Kontroler tipe ini memiliki prinsip kerja nyala-padam (On-Off) secara bergantian dengan waktu yang ditentukan, sehingga dinamai juga kontroler On-Off. Salah satu penerapan kontroler ini misalnya pada pengaturan suhu ruangan agar berada di antara dua nilai suhu rendah dan tinggi (suhu nyaman). Apabila ruangan bersuhu rendah maka kontroler bekerja untuk menaikkan suhuruangan, sebaliknya apabila suhu ruangan mencapai posisi suhu tinggi maka kontroler bekerja untuk menurunkan suhu ruangan dengan cara memutus arus pemanasnya. Karakteristik kontroler ini diperlihatkan pada gambar 12.24. Kondisi suhu mengikuti grafik pada gambar tersebut.

Gambar Kontroler dua posisi (On-Off)

Pada saat awal proses pemanasan ruangan, suhu naik sedikit demi sedikit sampai mencapai suhu tingginya. Karena ketidakidealan sistem, timbul waktu tunda Tu. Waktu tunda tersebut muncul baik pada saat kondisi on ke off ataupun sebaliknya dari kondisi off ke on seperti terlihat pada gambar tersebut sebagai akibat komponen atau pengatur tidak bisa langsung merespon perubahan inputnya.

Pada kontroler ini bentuk kurva karakteristik input-outputnya disebut hysteresis seperti terlihat di bagian kiri gambar. Dengan melihat kurva ini, perpindahan (transisi) dari posisi on ke offberlangsung ketika suhu mencapai suhu tinggi (xo) dan sebaliknya perpindahan posisi off ke on terjadi pada saat suhu mencapai suhu rendah (xu). Simbol kontrol dua posisi (On-Off) diperlihatkan pada gambar

Gambar Simbol kontrol on-off

Gambar 12.26 Kontroler suhu bimetal

Kontroler suhu bimetal adalah sebuah kontroler dua posisi yang diperlihatkan pada gambar 12.26. Posisi On-Offnya ditentukan oleh kontak bimetal. Apabil suhu panas maka keping bimetal akan melengkung sedemikian sehingga kontak terlepas sehingga elemen pemanasnya terputus kontaknya sehingga suhu akan turun. Adanya magnet menyebabkan suatu saat keping bimeta kembali akan tertarik dan menyebabkan kontak kembali bekerja dan proses pemanasan berlangsung kembali. Karena suhu naik, keping bimetal kembali melengkung dan memutus kontak dengan pemanas, sehingga proses awal berulang, dan seterusnya. - See more at: http://www.artikel.abajadun.com/2012/08/kontroler-dua-posisi.html#sthash.EcdAvIaa.dpuf

CONTOH :

Untuk mencegah terlalu banyaknya operasi mekanis on-off.

Aplikasi : Sistem kontrol level cairan

2. AKSI KONTROL PROPORTIONAL

Kontroler Proporsional memiliki karakteristik bahwa outputnya berupa variabel yang dikontrol berubah sebanding (Proporsional) dengan inputnya yang berupa variabel selisih (error) antara masukan acuan (reference) dengan variabel termanipulasi atau output nyata dari plant. Karakteristik dan diagram blok kontroler ini diperlihatkan pada gambar 12.30.

Gambar 12.30 Kontrol proporsional

Aplikasi kontroler proporsional misalnya pada pengaturan tinggi permukaan air seperti pada gambar 12.31. Buka tutup katup akan sebanding dengan posisi pelampung yang mengukur selisihantara tinggi permukaan air yang diinginkan (referensi) dengan tinggi air sesungguhnya (x).

Apabila tinggi air sesungguhnya sangat rendah maka katup akan membuka lebar-lebar, sebaliknya apabila tinggi air sesungguhnya melebihi tinggi air acuan maka katup akan menutup sekecil mungkin.

Gambar 12.31 Aplikasi kontroler proporsional

Respon sistem kontrol dengan kontroler proporsional diperlihatkan pada gambar 12.32. Hubungan antara variabel yang dikontrol y dengan error e dinyatakan dengan bentuk persamaan linier dengankonstanta kesebandingan (proporsional)

Gambar 12.32 Respon kontrol proporsional

CONTOH :

m(t) = Kp . e(t)

; Kp = sensitivitas proportional ( gain )

Kontroler proportional mempunyai sebuah daerah respons linier.

Proportional band : perubahan dalam error ( persentase dari full-scale error ) yang akan menyebabkan output untuk pergi dari full-off menuju full-on

3. AKSI KONTROL INTEGRAL

Pada pengontrol ini, kecepatan perubahan sinyal kontrol sebanding dengan sinyal error. Alat kendali jenis I (Integral) bertujuan untuk menghilangkan kesalahan posisi dalam keadaan mantap tanpa mengubah karakteristik-karakteristik frekuensi tinggi dan hal ini dapat dicapai dengan memberikan penguatan tidak tak terhingga pada frekuensi nol yaitu pada kondisi mantap. Dengan kata lain, kontroller ini berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki kesalahan keadaan mantap nol. Kalau sebuah plant tidak memiliki unsur integrator (1/s), kontroller proportional tidak akan mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantap nol. Dengan kontroller ini, respon sistem dapat diperbaiki yaitu memiliki kesalahan keadaan mantap nol.Adapun diagram blok untuk pengendali integral adalah : Gambar 1. Blok Diagram Untuk Pengendali Integral Adapun persamaan matematis untuk pengendali integral adalah : Fungsi alih untuk pengendali integral Dimana Ki merupakan Konstanta pengendali integral. Kontroller integral memiliki karakteristik seperti halnya sebuah integral. Keluaran kontroller sangat diperngaruhi oleh perubahan yang sebanding dengan nilai sinyal kesalahan . keluaran kontroller ini merupakan jumlahan yang terus menerus dari perubahan masukkannya. Kalau sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran kontroller integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan penggerak . sinyal keluaran akan berharga sama dengan harga sebelumnya ketika sinyal kesalahan berharga nol. Gambar berikut ini menunjukkan contoh sinyal kesalahan yang yang disulutkan kedalam kontroller integral terhadap perubahan sinyal kesalahan tersebut. Gambar kurva sinyal kesalahan terhadap t dan kurva u(t) terhadap t pada pembangkit kesalahan nol. Perhatikan bahwa aksi kontrol integral, disamping menghilangkan ofset atau kesalahan keadaan tunak, ada kemungkinan menimbulkan respon yang berosilasi dengan amplitudo yang mengecil pelan pelan atau bahkan amplitudo yang membesar , yang biasanya keduanya tidak diinginkan. Pengaruh perubahan konstanta integral terhadap keluaran integral ditunjukkan pada gambar dibawah ini . Bila nilai e(t) naik 2 kali, maka laju perubahan u(t) terhadap waktu menjadi 2 kali lebih cepat. Bila e(t) tetap maka nilai u(t) akan tetap seperti semula. Aksi reset setelah ada perubahan beban. Jika nilai konstanta integrator berubah menjadi lebih besar , sinyal kesalahan yang relatif lebih kecil dapat mengakibatkan laju keluaran menjadi besar. Kontroller integral memiliki karakteristik sebgai berikut : Jika sinyal kesalahan tidak berharga 0, maka keluaran kontroller akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki. Jika sinyal kesalahan berharga nol, maka keluaran kontroller akan bertahan pada nilai sebelumnya Keluaran kontroler membutuhkan selang waktu tertentu , sehingga kontroller integral cenderung memperlambat sistem Nilai Ki yang berharga besar dapat mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai Ki maka aakan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran kontroller.

CONTOH :

atau

4. AKSI KONTROL PROPORTIONAL PLUS INTEGRALIntrumentasi dan control industri tentu tidak lepas dari sistem instrumentasi sebagai pengontrol yang digunakan dalam keperluan pabrik. Sistem kontrol pada pabrik tidak lagi manual seperti dahulu, tetapi saat sekarang ini telah dibantu dengan perangkat kontroler sehingga dalam proses produksinya suatu pabrik bisa lebih efisien dan efektif. Kontroler juga berfungsi untuk memastikan bahwa setiap proses produksi terjadi dengan baik.

PID (ProportionalIntegralDerivative controller) merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional yang banyak dipakai dalam dunia industri. Pengontrol PID akan memberikan aksi kepada Control Valve berdasarkan besar error yang diperoleh. Control valve akan menjadi aktuator yang mengatur aliran fluida dalam proses industri yang terjadi Level air yang diinginkan disebut dengan Set Point. Error adalah perbedaan dari Set Point dengan level air aktual.

PID Blok Diagram dapat dilihat pada gambar dibawah :

Adapun persamaan Pengontrol PID adalah :

Keterangan :

mv(t) = output dari pengontrol PID atau Manipulated VariableKp = konstanta Proporsional

Ti = konstanta Integral

Td = konstanta Detivatif

e(t) = error (selisih antara set point dengan level aktual)

Persamaan Pengontrol PID diatas dapat juga dituliskan sebagai berikut :

dengan :

Untuk lebih memaksimalkan kerja pengontrol diperlukan nilai batas minimum dan maksimum yang akan membatasi nilai Manipulated Variable yang dihasilkan.

Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional, Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.

CONTOH :

;Ti = time integral

= reset per menit / repeat per menit

= beberapa kali per menit, bagian proportional dari aksi kontrol

diduplikat

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

_1043695536.unknown

_1044211339.unknown

_1044211400.unknown

_1044211560.unknown

_1043695583.unknown

_1043695575.unknown

_1043695425.unknown

_1043695508.unknown

_1043695515.unknown

_1043695480.unknown

_1043695221.unknown

_1043695318.unknown