Simulasi Sistem PengendalianMenggunakan Pengendali On-Off

A. TUJUAN PERCOBAAN: Mengetahui perilaku proses apabila digunakan pengendali On-OffB. DASAR TEORI:Pengendali On-Off: Pengendali On-Off juga dikenal dengan nama Two Position Controller karena output pengendali hanya ada dua kemungkinan keadaan saja, yaitu keadaan On atau keadaan Off.inpute1 e2u2

u10output

Ciri khas dari aksi pengendalian dengan menggunakan pengendali On-Off adalah selalu terjadi fluktuasi pada besaran yang akan dikendalikan.waktuOutput proses

Besarnya fluktuasi akibat aksi pengendali On-Off dipengaruhi oleh besar-kecilnya dead-time dan dead-band yang terdapat pada proses/sistem ataupun adanya dead-band yang sengaja diberikan pada pengendali On-Off itu sendiri. Hubungan input-output pengendali On-Off:Pada saat input pengendali berubah dari negatif menuju positif: u(t) = u1 jika input < e2u(t) = u2 jika input e2Pada saat input pengendali berubah dari positif menuju negatif: u(t) = u2 jika input > e1u(t) = u1 jika input e1C. PercobaanPercobaan dilakukan dengan menggunakan software SIMULINK dari MATLAB. Berikut adalah langkah langkah percobaan untuk sistem pengendali On-Off : Bukalah file simulasi sistem pengendalian proses dengan menggunakan Software Simulink-Matlab untuk pengendali On-Off (tanyakan pada Instruktur nama file-nya). Amati semua parameter yang ada, catatlah semua data yang ada. Pastikan Manual Switch Dead-Band berada pada posisi ke atas dan Manual Switch Dead-Time berada pada posisi ke bawah. Jalankan program simulasinya dengan menekan tombol Start pada file simulasi yang ada. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state. Ubahlah parameter dead-time proses tersebut menjadi setengahnya. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut. Pindahkan Manual Switch Dead-Band ke bawah. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut. Ubahlah parameter dead-band pada pengendali on-off tersebut menjadi setengahnya. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut. Pindahkan Manual Switch Dead-Time ke atas. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut. Pindahkan Manual Switch Dead-Band ke atas. Jalankan program simulasinya. Amati hasil pada simulasi tersebut dan catatlah perilaku output proses/controlled variable yaitu fluktuasi maksimum-minimum dan perioda osilasi dalam kondisi steady state proses/controlled variable dan perioda osilasi pengendali on-off tersebut.

On OffNilaiSetting

*Setpoint:500, 0, 50, 0

250, 0, 25, 0

*On Off + dead band:dead band 00, 0, 1, 0

(Output on = 1, output off = 0)dead band 10.5, -0.5, 1, 0

dead band 21, -1, 1, 0

*Dead time:0,10.1, 0, 1024, 0

0,20.2, 0, 1024, 0

*Proses: self regulation orde-1:static gain 100,[100], [10 1], auto

time constant 10

Percobaan:dead banddead timeposisi saklar

1On-Off dengan dead time00,1bawah

2On-Off dengan dead time00,2bawah

3On-Off dengan dead band10atas

4On-Off dengan dead band20atas

5On-Off dengan dead band & dead time10,1bawah

6On-Off dengan dead band & dead time20,2bawah

Pengamatan:

Fluktuasi proses (range proses): max PV & min PV kondisi steady state (mantap)

Duty cycle pengendali: waktu on & off kondisi steady state (mantap)

Pembahasan:

a.Analisis pengaruh perubahan dead time terhadap fluktuasi proses & duty cycle pengendali (percobaan 1 & 2)

b.Analisis pengaruh perubahan dead band terhadap fluktuasi proses & duty cycle pengendali (percobaan 3 & 4)

c.Bandingkan hasil percobaan 1 & 3 dengan percobaan 5

d.Bandingkan hasil percobaan 2 & 4 dengan percobaan 6

e.Buat kesimpulan berdasarkan hasil percobaan yang telah didapatkan

Untuk Set point 50dead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,1bawah0,190,1950,349,60,30,4

00,2bawah0,380,450,949,10,90,9

10atas0,40,250,4949,520,490,48

20atas0,40,4514911

10,1bawah0,410,3850,949,20,90,8

20,2bawah0,80,8551,848,21,81,8

Untuk set point 25dead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,1bawah0,410,1225,824,550,80,45

00,2bawah0,790,2626,524,531,50,47

10atas0,4020,13525,624,520,60,48

20atas0,790,2525,924,10,90,9

10,1bawah0,770,2626,2324,261,230,74

20,2bawah1,510,5527,4323,512,431,49

Pembahasana. Untuk Set point 50 maupun 25 pada percobaan 1 dan 2

Percobaan 1 (set point 50)Percobaan 2 (set point 50)

Percobaan 1 (set point 25)Percobaan 2 (set point 25)

Untuk nilai fluktuasi proses maupun nilai duty cycle, pada set point 50 ketika dead time 0,1 (percobaan 1) nilai fluktuasi proses bernilai 0,3 dan 0,4. Akan tetapi, ketika dead time 0,2 maka nilai fluktuasi prosesnya ikut naik juga , hampir 3 kali dari percobaan 1 yaitu 0,9. Karena memiliki jeda waktu yang relatif lebih lama dari percobaan 1, maka akan mengakibatkan nilai duty cycle maupun fluktuasi prosesnya ikut naik juga (nilai duty cycle percobaan 1 = 0,19 dan nilai duty cycle percobaan 2 = 0,38). Besar kecilnya fluktuasi proses ditentukan oleh titik dimana controller on dan titik dimana controller off.b. Untuk percobaan 3 dan 4 pada set point 25 maupun 50

Percobaan 3 (set point 50)Percobaan 4 (set point 50)

Percoban 3 (set point 25)Percobaan 4 (set point 25)

Untuk pengaruh perubahan dead band terhadap fluktuasi proses dan duty cycle, percobaan 3 dan 4 pada set point 50 untuk nilai fluktuasi prosesnya cenderung tetap ( nilai fluktuasi proses percobaan 3 = 0,4 dan 0,39 dan nilai fluktuasi proses percobaan 4 = 0,4 dan 0,4). Sedangkan pada set point 25, nilai fluktuasi proses mengalami kenaikan ( untuk percobaan 3 = 0,402 dan 0,135 dan percobaan 4 = 0,79 dan 0,25). Ini dikarenakan untuk set point 25 , proses switchnya terlalu besar/lebar. Untuk nilai duty cycle nya, pada set point 50 mengalami kenaikan 2 kalinya ( untuk percobaan 3 = 0,49 dan 0,48 dan percobaan 4 = 1 dan 1). Akan tetapi pada set point 25 cenderung tetap, kenaikan juga tidak terlalu besar (percobaan 3 = 24,4 dan 25,48 dan percobaan 4 = 24,1 dan 25,9). Karena sesuai pengertian dead band adalah range antara batasan input dengan variasi dalam input yang menghasilkan perubahan output kurang lebih 10% daripada yang diharapkan.c. Perbandingan antara percobaan 1 dan 3 dengan percobaan 5dead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,1bawah0,190,1950,349,60,30,4

10Atas0,40,3950,4949,520,490,48

10,1bawah0,410,3850,949,20,90,8

Set point 50Untuk nilai fluktuasi prosesnya :(0,19+0,4) / 0,41 = 1,43 untuk on(0,19+0,39)/0,38 = 1,52 untuk off Untuk nilai duty cyclenya :(0,3+0,49)/0,9 = 0,87 untuk PV Max(0,4+0,48)/0,8 = 1,05 untuk PV Mindead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,1bawah0,410,1225,824,550,80,45

10atas0,4020,13525,624,520,60,48

10,1bawah0,770,2626,2324,261,230,74

Set point 25

Untuk nilai fluktuasi prosesnya :(0,41+0,402)/0,77 = 1,05 untuk on(012+0,135)/0,26) = 0,98 untuk offUntuk nilai duty cyclenya :(0,8+0,6)/1,23 = 1,13 untuk PV Max(0,45+0,48)/0,74 = 1,25 untuk PV Min

d. Hasil percobaan 2 dan 4 dengan percobaan 6dead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,2bawah0,380,450,949,10,90,9

20atas0,40,4514911

20,2bawah0,80,8551,848,21,81,8

Set point 50

Untuk nilai fluktuasi prosesnya :(0,38+0,4)/0,8 = 0,97 untuk on(0,4+0,4)/0,85 = 0,94 untuk offUntuk nilai duty cyclenya :(0,9+1)/1,8 = 1,05 untuk PV Max(0,9+1)/1,8 = 1,05 untuk PV Min

dead banddead timeposisi saklarOnOffMaxMinPV MaxPV Min

00,2bawah0,790,2626,524,531,50,47

20atas0,790,2525,924,10,90,9

20,2bawah1,510,5527,4323,512,431,49

Set point 25

Untuk nilai fluktuasi prosesnya :(0,79+0,79)/1,51 = 1,04 untuk on(0,26+0,25)/0,55 = 0,92 untuk offUntuk nilai duty cyclenya :(1,5+0,9)/2,43 = 0,98 untuk PV Max(0,47+0,9)/1,49 = 0,91 untuk PV Min

e. Kesimpulan1. Untuk pengendalian On-Off hanya bekerja pada dua posisi, yaitu posisi on atau posisi off2. Fluktuasi proses ditentukan oleh titik dimana controller on dan titik dimana controller off3. Pada percobaan ini dilakukan pada dua set point yang berbeda, yaitu set point 50 dan set point 254. Pengendalian On-Off digunakan pada proses yang tidak bisa mentolerir fluktuasi proses pada batas-batas kerja pengendalian On-Off5. Untuk perbandingan percobaan 1 dan 3 terhadap 5, hampir mendekati 16. Untuk perbandingan percobaan 2 dan 4 terhadap 6, hampir mendekati 1

DAFTAR PUSTAKA1. Gunterus, Frans. Falsafah Dasar : Sistem Pengendalian Proses.1994.Media Komputendo : Jakarta2. http://eprints.undip.ac.id/41518/7/7._BAB_II.pdf3. Ogata,Katsuhiko.ModernControlEngineering4. Altmann,Wolfgang.PracticalProcessControlfor Engineers and TechniciansforEngineersandTechnicians5. PAControl .ProcessControlFundamental