Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

download Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

of 28

  • date post

    07-Aug-2018
  • Category

    Documents

  • view

    214
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    1/28

    LAPORAN PRAKTIKUM

    SISTEM KENDALI

    PERCOBAAN VI

    PEMODELAN SISTEM PENGONTROLAN KAPAL

    NAMA : NADYA AMALIA

    NIM : J1D108034

    ASISTEN : NURILDA HAYANI

    PROGRAM STUDI S-1 FISIKA

    FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

    BANJARBARU

    2011

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    2/28

    Lembar Pengesahan

    Laporan Praktikum Sistem Kendali

     Nama : Nadya Amalia

     NIM : J1D108034

    Judul Percobaan : Pemodelan Sistem Pengontrol Kapal

    Tanggal Percobaan : 15 Desember 2011

    Fakultas : MIPA

    Program Studi : Fisika

     Nilai Banjarbaru, 2011

    ( Nurilda Hayani )

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    3/28

    PERCOBAAN VI

    PEMODELAN SISTEM PENGONTROL KAPAL

    I.  TUJUAN

    1.  Mengenal system suspense otomatis pada bis

    2.  Memahami pengendali PID.

    II.  DASAR TEORI

    Fungsi alih H(s) pada sistem kontrol PID merupakan besaran yang nilainya

    tergantung pada nilai konstanta dari sistem P, I dan D

    () =   

    ++

    3+ ++

      (2.1)

    Sistem kontrol PID terdiri dari tiga buah cara pengaturan yaitu kontrol P

    ( Proportional ), D ( Derivative) dan I ( Integral ), dengan masing-masing memiliki

    kelebihan dan kekurangan. Dalam implementasinya masing-masing cara dapat

     bekerja sendiri maupun gabungan diantaranya. Dalam perancangan sistem kontrol

    PID yang perlu dilakukan adalah mengatur parameter P, I atau D agar tanggapan sinyal keluaran system terhadap masukan tertentu sebagaimana yang diiginkan.

    (Ali, 2004)

    Tujuan dari penggabungan ketiga macam pengendali tersebut adalah untuk

    memperbaiki kinerja sistem di mana masing-masing pengendali akan saling

    melengkapi dan menutupi dengan kelemahan dan kelebihan masing-masing.

    Gambar 1 menunjukkan diagram blok pengendali PID.

    Gambar 1. Diagram blok pengendali PID secara umum. (Joko dkk., 2010)

    Persamaan umum pengendali PID diberikan oleh :

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    4/28

      (2.2) Fungsi alih menggunakan transformasi Laplace adalah :

    (2.3)

    Diagram blok pengendali PID dengan fungsi alih pada persamaan di atas

    ditunjukkan pada Gambar 5.

    Gambar 5 Diagram blok fungsi alih pengendali PID.

    Tabel 1. Tanggapan sistem kontrol PID terhadap perubahan parameter (Ali, 2004)

    Tanggapan

    Loop Tertutup Waktu Naik Overshooot   Waktu Turun

    Kesalahan

    Keadaan

    Tunak

    Proporsional (K P) Menurun Meningkat

    Perubahan

    Kecil Menurun

    Integral (K i) Menurun Meningkat Meningkat Hilang

    Derivative (K d) Perubahan

    Kecil Menurun Menurun

    Perubahan

    Kecil

    2.1 Pengendali Proporsional

    Pada pengendali proposional, besarnya keluaran selalu sebanding dengan

     besarnya masukan sesuai dengan konstanta pembanding tertentu. Dalam sistem

     pengaturan loop tertutup, pengendali proporsional digunakan untuk memperkuat

    sinyal kesalahan penggerak sehingga mempercepat keluaran system untuk

    mencapai titik referensi. Persamaan umum sinyal keluaran pengendali

     proporsional adalah (Joko dkk., 2010) :

    (2.4)

    dengan e(t ) adalah sinyal kesalahan penggerak. Sedangkan fungsi alihnya adalah

    (2.5)

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    5/28

    Pada keadaan tunak, keluaran sistem dengan pengendali proporsional masih

    terdapat offset , artinya keluaran yang dihasilkan tidak sama dengan nilai

    referensinya.

    2.2 Pengendali Integral

    Pengendali integral digunakan untuk menghilangkan offset  pada keadaan

    tunak. Offset  biasanya terjadi pada  platplant yang tidak mempunyai faktor

    integrasi (1 s) . Sifat dari pengendali integral adalah dapat menghasilkan keluaran

     pada saat masukan sama dengan nol. Pada pengendali integral, harga keluaran

    kontroler m(t ) diubah dengan laju yang sebanding dengan sinyal kesalahan

     penggerak e(t ), sehingga :

    (2.6)

    atau

    (2.7)

    dengan  Ki adalah konstanta yang dapat diatur, dan e(t ) adalah sinyal kesalahan

     penggerak. Fungsi alih pengendali integral adalah :

    (2.8)

    Pengendali integral mampu menghilangkan offset pada keadaan tunak. (Joko dkk.,

    2010)

    2.3 Pengendali Turunan (Derivative )

    Pengendali turunan memberikan respon terhadap laju perubahan sinyal

    kesalahan penggerak dan dapat menghasilkan koreksi berarti sebelum sinyal

    kesalahan penggerak menjadi terlalu besar. Jadi, pengendali turunan mendahului

    sinyal kesalahan penggerak, mengawali aksi koreksi dini, dan cenderung

    memperbesar kestabilan sistem. Walaupun pengendali turunan tidak

    mempengaruhi kesalahan keadaan tunak secara langsung, akan tetapi menambah

    redaman sistem sehingga memungkinkan penggunaan harga penguatan  K yang

    lebih besar sehingga akan memperbaiki ketelitian keadaan tunak. (Joko dkk.,

    2010)

    Persamaan keluaran untuk pengendali turunan adalah :

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    6/28

      (2.9)

    Fungsi alih pengendali turunan adalah

    (2.10)

    (Joko dkk., 2010)

    III.  PERANGKAT YANG DIPERLUKAN

    1.  Pentium-based PC

    2.  Software Matlab 6.5 atau 7 dan Simulink

    3.  Program penunjang praktikum

    IV.  LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

    1.  Mengidentifikasi respon secara Open Loop

    () = 1

        

    m=1000;

    b=50;

    u=500;

    num=[1];

    den=[m b]; step (u*num,den)

    grid on 

    2.  Identifikasi respon secara Open Loop dengan diagram bode

    () = 1

        

    m=1000;

    b=50;

    u=500;

    numo=[1];

    deno=[m b]; bode (numo,deno)

    grid on 

    3.  Kendali proporsional

    () = 

      (  )  

    m=1000;

    b=50;

    u=10;

    Kp=10;

    numo=[Kp];

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    7/28

    deno=[m b+Kp];

    t=0:0.1:20

    step (u*numo,deno,t)

    axis ([0 20 0 10])

    grid on

    Kp = 10, 100, 500, 1000, 5000, dan 10000

    4.  Kendali proporsional dan integral

    () =   

    2  (  )    

    Kp=500;

    Ki=1;

    m=1000;

    b=50;

    u=10; num=[Kp Ki];

    den=[m b+Kp Ki];

    sys=tf(u*num,den)

    step(sys)

    axis ([0 20 0 10])

    grid on 

    Kp = 500, 600, 700, dan 800

    5.  

    Kendali proporsional, derivative, dan integral

    () = 

    2

        (  )2  (  )  

     

    Kp=1;

    Ki=1;

    Kd=1;

    m=1000;

    b=50;

    u=10;

    num=[Kd Kp Ki];

    den=[m+Kd b+Kp Ki];

    sys=tf(u*num,den)

    step(sys)

    axis ([0 20 0 10])

    grid on 

    Kp=1, Ki=1, Kd=1; Kp=1000, Ki=40, Kd=1

    6.  Kendali proporsional , derivative, dan integral

    () = 

      (  )  

    m=1000;

    b=50;

    u=10;

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    8/28

    Kp=10;

    numo=[Kp];

    deno=[m b+Kp];

    t=0:0.1:20

    bode (numo,deno)

    grid on 

    Kp = 10, 100, 500, 1000, 5000, dan 10000

    7.  Kendali proporsional dan integral

    () =   

    2  (  )    

    Kp=500;

    Ki=1;

    m=1000;

    b=50;

    u=10;

    num=[Kp Ki];

    den=[m b+Kp Ki];

    sys=tf(u*num,den)

    bode (numo,deno)

    grid on 

    Kp = 500, 600, 700, dan 800

    8.  Kendali proporsional , derivative, dan integral

    () = 2    

    (  )2  (  )   

    Kp=1;

    Ki=1;

    Kd=1;

    m=1000;

    b=50;

    u=10;

    num=[Kd Kp Ki];

    den=[m+Kd b+Kp Ki];

    sys=tf(u*num,den)

    bode (numo,deno)

    grid on 

    Kp=1, Ki=1, Kd=1; Kp=1000, Ki=40, Kd=1

  • 8/20/2019 Sistem Kendali 06. Pemodelan Sistem Pengontrolan Kapal - Nadya Amalia 2011

    9/28

    V.  DATA HASIL PERCOBAAN

    Tabel 2. Data hasil percobaan identifikasi respon secara open loop

    Fungsi alih ()  Respons waktu

    Tr (s) Tp (s) Ts (s) %OS Fv

    1

    1000  50   43,9 > 9,98 78,2 0 10

    10

    1000  60   - 20 - 0 1,67

    100

    1000  150   14,6 20 - 0 6,67

    500

    1000  550   4,08 20 7,11 0 9,09

    1000

    1000  1050   2,09 20 3,73 0 9,52

    5000

    1000  5050   0,437 20 0,779 0 9,9

    10000

    1000