TUGAS AKHIR PENGENDALIAN PROSES
Abi Satrio Pramono/1206261296Muhammad Fatah Karyadi/1206263370Reyhan Jonathan/1206263420
TUGAS AKHIR• Gambar di samping
adalah pengendalian konsentrasi keluaran dari dua CSTR yang dirangkai secara seri
• Laju reaksinya: a) rA(t) = kCA(t) lbmoles/gal-
min.b) rA(t) = kCA
2(t) lbmoles2/gal-min.
• V1 = 10 gal dan V2 = 12 gal
• k1 = k2 = 0.1 min.-1
• Densitasnya konstan
PERTANYAAN1. Turunkan model dinamiknya2. Buat model dinamik tersebut dalam Simulink3. Ukur control valve (Cv)-nya untuk 100% overcapacity
dengan aliran nominalnya 100 gpm. Jatuh tekanan melalui valve tetap sebesar 9 psi dan gravitas spesifiknya 0.81. Asumsikan konstanta waktu aktuator valvenya diabaikan dan valvenya jenis linear AO. Hitung valve gain (Kv)-nya
4. Transmiter konsentrasi dikalibrasi pada rentang 0 hingga 0.2 lbmoles/gal dan konstanta waktu 0.5 min. Tentukan fungsi alihnya
5. Jika digunakan pengendali P, PI dan PID, cari kinerja pengendali yang optimal (bandingkan hasil ZN dan outotuner-nya Matlab)
ORDE-1
ORDE-1
•Menurunkan model dinamikMasukan untuk sistem ini adalah F (aliran) dan C (konsentrasi). Keluaran dari sistem ini juga C.
•Meninjau Tangki 1
Akumulasi = In – Out + GenerasiV1 = F CAi – F CA1 + rA1 V1
V1 = F CAi – F CA1 – kCA1 V1
= – – k CA1
•Meninjau Tangki 2Akumulasi = In – Out + Generasi
V2 = F CA1 – F CA2 + rA2 V2
V2 = F CA1 – F CA2 – kCA2 V2
= – – k CA2
SIMULINK TANGKI 1
SIMULINK TANGKI 2
SIMULINK
No. 3
•Diketahui dalam soal bahwa▫Control valve 100% overcapacity▫Aliran nominal (F) = 100 gpm▫Pressure Drop = 9 psi▫Specific Gravity = 0.81▫Tipe valve =AO (Air to Open)
•Ditanya: Kapasitas maksimum dalam valve Gain Valve
F = CV = CV,max f(m)
•Diperlukan nilai Cv untuk menghitung F, maka
Cv = = = 30 gpm/psi1/2
•Mencari nilai Cvmax dengan menggunakan hubungannya dengan Cv
= 2 = 2
Cv,max = 60 gpm/psi1/2
•Gain Valve (KV) = = = = 2
•Fungsi alih control valve (GV) = = = 2
No. 4
•Diketahui dalam soal bahwa input konsentrasi dari 0 menjadi 200 lbmol/gal dan τT= 0.5 min
•Ditanya : Fungsi alih transmitter
•Transmitter akan melakukan kerja ketika ada input yang masuk
• Gain Transmitter (KT) = = = 1 %TO/(lbmol/gal)
•Fungsi alih transmitter (GT) = =
No. 5
•Dari jawaban No.3 dan No. 4 telah kita ketahui bahwa
•Model 2 subsistem
•Kp = = = 0.4545
•Konstanta τ dilihat dari grafik
•Dari grafik sebelumnya kita dapat menentukan nilai τ dan θ
0.63Δ = 0.63x0.4545 = 0.28, 11.5 min0.28Δ = 0.28x0.4545 = 0.12, min
τ = 1.5 (t63% - t28%) = 1.5 (11.5 min – 6.96 min) = 6.81 min
Θ= - τ= 11.5 min-6.81 min= 4.69 min
• P controlKc =P= = =3.19• PI ControlKc =P= = =2.87
τI = 3.3θ = 3.3 x 4.69 = 15.47
I=Kc/ τI =2.87/15.47 = 0.18• PID ControlKc = = = 3.83
τI = 2θ = 2 x 4.69= 9.38
I = Kc/τ1 = 0.41τD = 0.5θ = 0.5 x 4.69 = 2.345
D= Kc x τD = 8.98
Tune P
Tune PI
Tune PID
ORDE-2
•Turunkan model dinamiknya
• Persamaan Umum Model Dinamik Neraca Masa
TANK 1
• Untuk menurunkan model dinamik diatas perlu adanya linearisasi untuk Laju reaksinya
SOAL NOMOR 1 (TANK 1)
•Persamaan Tank 1
• Buat model dinamik tersebut dalam Simulink
• Model Dinamik untuk Simulink
SOAL 2 (TANK 1)
Turunkan model dinamiknya
• Persamaan Umum Model Dinamik Neraca Masa
TANK 2
• Untuk menurunkan model dinamik diatas perlu adanya linearisasi untuk Laju reaksinya
SOAL NOMOR 1 (TANK 2)
• Kembali ke persamaan Tank 2
• Buat model dinamik tersebut dalam Simulink
• Model Dinamik untuk Simulink
SOAL NOMOR 1 (TANK 2)
SIMULINK TANGKI 1
SIMULINK TANGKI 2
Ukur control valve (Cv)-nya untuk 100% overcapacity dengan aliran nominalnya 100 gpm. Jatuh tekanan melalui valve tetap sebesar 9 psi dan gravitas spesifiknya 0.81. Asumsikan konstanta waktu aktuator valvenya diabaikan dan valvenya jenis linear AO. Hitung valve gain (Kv)-nya!
• Mencari Cv (karakteristik Valve)
Untuk mencari Cv Menggunakan Rumus Untuk Aliran di dalam Valve
Dimanaf = flow∆Pv = Pressure drop dari valveGf = Specific Gravity
SOAL NOMOR 3
Karena valve linear, fully open, maka
Karena Valve 100% Over Capacity, maka
Jika Konstanta waktu actuator valve diabaikan maka nilai
Soal No 4Transmiter konsentrasi dikalibrasi pada rentang 0 hingga 100 lbmoles/gal dan konstanta waktu 0.5 min. Tentukan fungsi alihnya
Gain transmitter adalah rasio perbandingan signal output dengan variabel input yang diukur
Gain Transmitter (KT) = = = 1 %TO/(lbmol/gal)
Fungsi alih transmitter (GT) = =
Soal no 5Jika digunakan pengendali P, PI dan PID, cari kinerja pengendali yang optimal (bandingkan hasil ZN dan autotuner-nya Matlab)- Setelah mengetahui fungsi alih dari
transmitter, control valve, dan persamaan model dinamik pada subsistem proses, kita bisa mendapatkan jawaban dari nomor 3 dan 4 :
GT = dan GV = Kp = 2
Soal no 5• Model 2 Subsistem Dimana Setiap
Persamaan Model Dinamik Tangki Mempunyai Subsistem Sendiri
Soal no 5
Grafik 1. kurva output dari sistem pada keadaan open system
Soal no 5
Dari grafik diatas, dapat diperoleh nilai Kp sebesar :
Kp = = = 0.5868
Soal no 5
Grafik 2. penentuan nilai konstanta τ
Soal no 5
Dari grafik 2 yg didapatkan dan menggunakan metode PRC, dapat dihasilkan nilai konsanta τ dan θ sebesar :
0.63∆ = 0.63 x 0.5868 = 0.369684 t63% =11.014 min
0.28∆ = 0.28 x 0.5868 = 0.164304 t28% = 5.964 min
τ = 1.5 (t63% - t28%) = 1.5 (11.014 min – 5.964 min) =
7,575 min
θ = t63% - τ = 11.014 min – 7.575 min = 3.439 min
Soal no 5Perhitungan P, PI, dan PID :
P Control
Kc = 1𝐾τθ =
10.5868 7.575 min3.439 min = 3.7537
PI Control
Kc = 0.9𝐾 τθ =
0.90.5868 7.575 min3.439 min = 3.3783
τI = 3.3θ = 3.3 x 3.439 = 11.3487
PID Control
Kc = 1.2𝐾 τθ =
1.20.5868 7.575 min3.439 min = 4.5044
τI = 2θ = 2 x 3.439 = 6.878
τD = 0.5θ = 0.5 x 3.439 = 1.7195
Soal no 5Setting parameter tuning untuk tiap controller :
TUNE P
TUNE PI
TUNE PID
Top Related