Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali

7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali

1/31

Pengantar SistemKendali

Dian Mursyitah, ST. MTTeknik ElektroUIN SUSKA [email protected]


2/31

Memahami apa itu pengendalian sistem. Memahami pentingnya pengendalian suatu

sistem.

Memahami konsep dasar pengendaliansistem.

Mengetahui terminologi sistem kendali.

Mengidentifkasi elemen-elemen sistem

kendali. Mengetahui jenis-jenis strategi

pengendalian sistem.

Tujuan Perkuliahan


3/31

Sistem kendali atausistem kontrol (controlsystem) adalah suatu alat(kumpulan alat) untukmen!endalikan,memerintah, dan

men!atur keadaan darisuatu sistem. (Ogata)

ontoh ! sistem kendali padatu"uh (suhu)

#efnisi


4/31

Teknik kendali "erhu"ungan dengan analisa,disain dan implementasi dari tujuan suatusistem.

Tujuan suatu sistem dapat "erupa!

Regulasi untuk menjaga agar harga $aria"elsistem yang diinginkan tetap konstan, misal

temperatur suatu ruangan. Servountuk mem"uat harga $aria"el sistem

dapat mengikuti peru"ahan harga yangdiinginkan, misal pergerakan lengan ro"ot.

Teknik kendali Sistem Kendali


5/31

Tujuan sistem terse"ut harus dapatdi%apai &alaupun terdapat gangguan(distur"an%e) yang terjadi pada

proses maupun nois (noise)pengamatan.

Teknik kendali Sistem Kendali


6/31

'ntuk men%apai tujuan, terdapat elemen kendali !

Sensor mengukur $aria"el proses.

Transmitter mengu"ah $aria"el proses yangterukur ke dalam sinyal standar.

Pengendali menggerakkan aktuator denganmem"erikan sinyal keluaran pengendali yangsesuai.

Aktuator mengatur $aria"el manipulasi"erdasarkan harga sinyal keluaran pengendali.

Proses sistem fsik yang dikendalikan.

lemen-elemen Sistem Kendali


7/31

Tujuan pengendalian (setpoint, SP). *aria"el yang dikendalikan (controlled variable, *)

atau $aria"el proses (process variable, P*). *aria"el proses terukur (measured process variable,

PVm). Keluaran pengendali (controller output, CO). *aria"el manipulasi (manipulated variable, MV). lemen kendali akhir (nal control element(aktuator)). Sensor+Transmitter.

Pengendali (controller). *aria"el gangguan (disturbance variable, !V) ois pengukuran (measurement noise).

Terminologi


8/31

ontoh ! mengendarai mo"il

Setpoint! MenjagaPosisi Mo"il padalajur yang sesuai

*aria"el yang

dikendalikan! PosisiMo"il pada lajur yangsesuai

*aria"el manipulasi!Pergerakan oda#epan

Pengendali!Pengemudi

Sensor!Mata

ktuator!Stirmo"il

"ATI # "ATI $A%ANTER$A% DAN

&ER'E%(M&AN' ))

/anguan ! 0alan1ergelom"ang

oise ! Ka"ut,2ujan


9/31

ontoh ! 2eat 3%hanger

Setpoint! MenjagaTemperatur

*aria"el yangdimanipulasi!

Temperatur aliranproduk

*aria"el yangdikendalikan

Temperatur aliranproduk

ktuator !ontrol *al$e

Sensor !Termokopel padaaliran

/angguan !Peru"ahan

Temperatur

oise ! ois

Pengukuran Cooler Kondesat

TC

TT

Uap yang

dihasilkan


10/31

ontoh ! 4e$el ontroller

Setpoint ! Menjaga4e$el

*aria"el yang

dikendalikan ! 4e$el5luida dalam tangki

*aria"el yang dimanipulasi! liran 6uida masuk

ktuator! * padaaliran 6uida masuk

Sensor! 4T pada tangki

Pengendali !Pengendali 4e$el

/angguan ! Peru"ahanlaju aliran 6uida

ois ! ois Pengukuran

Fluid

LT

LC


11/31

Keamanan dan rea"ilitas.

Spesifkasi produk. egulasi lingkungan.

1atasan pengoperasian.

fsiensi. Keuntungan maksimum.

Tujuan Pengendalian Sistem


12/31

Sistem+plant harus mampu "eroperasi se%araaman larm, pengendalian "atas (%onstraint) aman

proses, start-up dan shutdo&n.

Sistem+plant harus dapat 7menyerap8 $ariasigangguan dan menjaga proses agar

"eroperasi dalam daerah yang "aik.

Peru"ahan komposisi masukan yang ekstrim,$ariasi siang dan malam pada proses.

(desain sistem kendali yang "aik dan e9ekti9 )

(th !pa"rik karet)

Keamanan dan ea"ilitas


13/31

Men%apai Kualitas produk dengan $ariasi yangke%il.

Pada "anyak kasus, $ariasi kualitas produk sangat

diharapkan dan mempunyai nilai tam"ah yang tinggi(misal "ahan "aku polimer).

Prosedur sertifkasi produk (misal :SO ;


14/31

Mengikuti "er"agai peraturanpemerintah menyaratkan "ah&atemperatur, konsentrasi kimia, dan

laju aliran "uangan dari suatu prosesharus "erada pada "atas tertentu.

ontoh!

egulasi pada kandungan gas SO= yangdapat di"uang ke udara, dan kualitas airyang dapat di"uang ke sungai.

Peraturan 4ingkungan


15/31

Semua proses riil mempunyai "atasanalami pada pengoperasiannya yangharus dipenuhi selama operasi

ontoh! :si tangki tidak "oleh tumpah atau kosong.

Kolom distilasi tidak "oleh meluap.

Temperatur reaktor katalis tidak "oleh

mele"ihi "atas atas karena katalis dapatrusak.

1atasan Pengoperasian


16/31

Pengoperasian proses

harus ekonomis dalammenggunakan "ahan "aku,energi dan kapital

("iaya operasi yang "erkaitandengan penggunaanmanpo&er dan e>uipment).

fsiensi


17/31

Proses seringkali "eroperasi dan dikendalikan padaam"ang "atas proses.

Semakin dekat proses dapat dioperasikan pada "atas

terse"ut, semakin "anyak keuntungan yang diperoleh.

ontoh kendali ter"atas!Pengendalian temperatur suatu reaktor.

Pada temperatur yang sangat tinggi, dapat terjadi kenaikantemperatur se%ara eksponensial (runa"ay) sehingga dapatmeledak.

amun, semakin tinggi temperatur maka semakin "anyakproduk yang dihasilkan. Oleh karena itu, semakin "aik pengendalian temperatur

reaktor maka semakin aman pengoperasiannya padatemperatur yang le"ih tinggi dan semakin "anyak keuntunganyang diperoleh.

Memaksimalkan Keuntungan #ari Suatu Plant


18/31

4atar "elakang strategi peran%anganpengendali !

Manual $s. otomatis. Ser$o $s. regulator.

Open-loop $s. %losed-loop.

Strategi-strategi kendali! 5eed"a%k %ontrol.

5eed9or&ard %ontrol.

as%ade %ontrol.

Single-:nput Single-Output (S:SO) $s.Multi-:nput Multi-Output (M:MO, dikenal

juga se"agai multi$aria"le).Kendali 'mum


19/31

Manual Manusia harus mengatur

M* untuk mendapatkanharga * yang diinginkan"erdasarkan pengamatan

dan pengalaman.

Otomatis Komputer (atau alat lain)

se%ara otomatismengendalikan proses dan

dapat melaporkan status

pengendalian ke operator.

Emergency

cooling

Indikator temperatur Haruskah saya

mengatur valve ini

atau haruskah

saya lari ?

Manual $s. Otomatis


20/31

Kendali ser$o Mem"uat harga $aria"el

sistem dapat mengikuti

peru"ahan

Kendali regulasi Menjaga agar harga

$aria"el sistem yangdiinginkan tetap konstan

7.00 !" #0 $%

#.00 !" 70 $%

&.00 !" '0 $%

o

o

o

7(.( $%

7(.) $%7(.* $%

o

oo

egulator $s. Ser$o


21/31

4up ter"uka Proses dikendalikan

"erdasarkan skenario yangtelah ditentukan.

Misal! ketika masakan telahmatang di dalam o$en,timer "er"unyi.

4up tertutup :n9ormasi dari sensor

digunakan untuk mengatur

M* untuk mendapatkanharga P* yang diinginkan.

DV

PVCO

ProsesProsesKeputusan

PengendaliPengendali

SP

DV

PVCO

Keputusan


ProsesProses

SP

4up ter"uka $s. 4up tertutup


22/31

Kendali 'mpan 1alik (5eed"a%k ontrol) ksi koreksi "erdasarkan $aria"el proses (P*).

Keuntungan Tidak memerlukan pengetahuan tentang sum"er

ataupun perilaku dari gangguan dan hanya "utuhsedikit in9ormasi mengenai "agaimana mekanismekerja dari proses.

Kerugian

ksi koreksi pengendali dilakukan setelah terjadiperu"ahan pada $aria"el proses P*.

DV

SPPV

+eedback$ontroller+eedback$ontroller

CO

ProsesProses

4up tertutup


23/31

Kendali Um*an Ma+u eedor/ard 0ontrol1 ksi koreksi "erdasarkan pengukuran gangguan (#*)

pengendali umpan maju "ahkan dapat merespons se"elumterjadi peru"ahan pada P*

Keuntungan Pengendali dapat melakukan aksi koreksi se"elum keluaranproses "er"eda dari setpoint se%ara teoritis,penghilangan pengaruh gangguan dapat dilakukan se%arasempurna ?

Kerugian Mem"utuhkan model proses yang dapat memprediksi

pengaruh gangguan pada P*.

0ika terdapat kesalahan pemodelan, aksi kendali umpanmaju yang salah dapat terjadi (tidak ada aksi koreksi)

Kendali umpan maju dapat menjadi kompleks.

DV

SP PVCO

+eed,or-ard$ontroller

+eed,or-ard$ontroller ProsesProses

4up tertutup


24/31

Kendali 'mpan 1alik+'mpan Maju(5eed"a%k+5eed9or&ard ontrol) Pengendali umpan maju dapat mengatur O segera

setelah #* terukur.

0ika aksi umpan maju tidak sesuai karena adanyakesalahan pemodelan, kesalahan pengukuran ds",pengendali umpan "alik dapat mengkompensasiper"edaan yang terjadi.

DV

SPPVCO

+eed,or-ard+eedback$ontroller

+eed,or-ard+eedback$ontroller

ProsesProses

4up tertutup


25/31

Kendali 1ertingkat (as%ade ontrol) /angguan #*@ yang terjadi pada lup dalam (inner loop)

dikoreksi oleh pengendali se"elah dalam (inner%ontroller) se"elum mempengaruhi P* lup luar.

ontoh! ontrol $al$e A positioner

DV

SPPV

$//uter +eedback$ontroller

/uter +eedback$ontroller

Inner +eedback$ontroller

Inner +eedback$ontroller

InnerProcessInner

Process/uter

Process/uter

Process

DV

CO

Inner loopOuter loop

4up tertutup


26/31


27/31

1erdasarkan jumlah PVdan MVyang ada padaproses.

DV

PVCO

Keputusan


ProsesProses

DVs

PVsCOs

Keputusan


ProsesProses

SISO

MIMO

4up tertutup(S:SO $s. M:MO)


28/31

Kedekatan terhadap setpoint.

Baktu transien yang pendek antara satu

setpoint dengan setpoint yang lainnya.

O$ershoot ke%il dan osilasi sedikit.

Peru"ahan minimum dan ChalusD.

Penggunaan "ahan "aku dan energi yangminimum.

1

2 1

2 1

1

3egulator

4ervo

1

Per9ormansi Sistem Kendali


29/31

@. nalis lup ter"uka

pa jenis sistem yang dianalisa, dinamika sistem E

=. Spesifkasi unjuk kerja 1agaimana perilaku sistem yang di"utuhkan E

'njuk kerja yang diinginkan harus dinyatakan dalam"e"erapa ukuran yang digunakan.

Seringkali, tergantung pada jenis permasalahan kendali

yang ingin di%apai.F. Konfgurasi Kendali

Meran%ang pengendali yang sesuai denganperilaku sistem

Setpoint yang ingin di%apai

#istur"an%e dan noi%e yang ingin dikurangi +dihilangkan

Mem"angun Sistem Kendali (@)


30/31

G. 2ukum kendali lgoritma apa yang digunakan untuk menghitung sinyal

kendali dan peran%angan pengendali

H. #isain Parameter (Tuning) Parameter algoritma apa yang digunakan untuk menghitung

sinyal kendali dan peran%angan pengendali

I. $aluasi 1agaimana perilaku sistem yang dikendalikan se%ara teori E

simulasi ?

J. :mplementasi dan $erifkasi 1agaimana sistem kendali direalisasikan E

1agaimana perilaku sistem yang dikendalikan pada kondisipraktis E

Pengendali akan diimplementasikan dan kita harusmem$erifkasi apakah sistem dikendalikan seperti yangdiharapkan.

Mem"angun Sistem Kendali (=)


31/31

SekianTerimakasih2assalam

Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali

Documents

Transcript of Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali