View
239
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
1/31
Pengantar SistemKendali
Dian Mursyitah, ST. MTTeknik ElektroUIN SUSKA Riaudmursyitah@uin-suska.a.id
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
9/31
ontoh ! 2eat 3%hanger
Setpoint! MenjagaTemperatur
*aria"el yangdimanipulasi!
Temperatur aliranproduk
*aria"el yangdikendalikan
Temperatur aliranproduk
ktuator !ontrol *al$e
Sensor !Termokopel padaaliran
/angguan !Peru"ahan
Temperatur
oise ! ois
Pengukuran Cooler Kondesat
TC
TT
Uap yang
dihasilkan
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
10/31
ontoh ! 4e$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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
11/31
Keamanan dan rea"ilitas.
Spesifkasi produk. egulasi lingkungan.
1atasan pengoperasian.
fsiensi. Keuntungan maksimum.
Tujuan Pengendalian Sistem
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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 ;
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
16/31
Pengoperasian proses
harus ekonomis dalammenggunakan "ahan "aku,energi dan kapital
("iaya operasi yang "erkaitandengan penggunaanmanpo&er dan e>uipment).
fsiensi
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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 $s. Otomatis
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
20/31
Kendali ser$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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
PengendaliPengendali
ProsesProses
SP
4up ter"uka $s. 4up tertutup
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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$ontroller
CO
ProsesProses
4up tertutup
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
23/31
Kendali Um*an Ma+u eedor/ard 0ontrol1 ksi koreksi "erdasarkan pengukuran gangguan (#*)
pengendali umpan maju "ahkan dapat merespons se"elumterjadi peru"ahan pada P*
Keuntungan Pengendali dapat melakukan aksi koreksi se"elum keluaranproses "er"eda dari setpoint se%ara teoritis,penghilangan pengaruh gangguan dapat dilakukan se%arasempurna ?
Kerugian Mem"utuhkan model proses yang dapat memprediksi
pengaruh gangguan pada P*.
0ika terdapat kesalahan pemodelan, aksi kendali umpanmaju yang salah dapat terjadi (tidak ada aksi koreksi)
Kendali umpan maju dapat menjadi kompleks.
DV
SP PVCO
+eed,or-ard$ontroller
+eed,or-ard$ontroller ProsesProses
4up tertutup
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
24/31
Kendali 'mpan 1alik+'mpan Maju(5eed"a%k+5eed9or&ard ontrol) Pengendali umpan maju dapat mengatur O segera
setelah #* terukur.
0ika aksi umpan maju tidak sesuai karena adanyakesalahan pemodelan, kesalahan pengukuran ds",pengendali umpan "alik dapat mengkompensasiper"edaan yang terjadi.
DV
SPPVCO
+eed,or-ard+eedback$ontroller
+eed,or-ard+eedback$ontroller
ProsesProses
4up tertutup
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
26/31
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
27/31
1erdasarkan jumlah PVdan MVyang ada padaproses.
DV
PVCO
Keputusan
PengendaliPengendali
ProsesProses
DVs
PVsCOs
Keputusan
PengendaliPengendali
ProsesProses
SISO
MIMO
4up tertutup(S:SO $s. M:MO)
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
28/31
Kedekatan terhadap setpoint.
Baktu transien yang pendek antara satu
setpoint dengan setpoint yang lainnya.
O$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
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.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 (@)
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.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 (=)
7/24/2019 Pertemuan 2-Pengantar Sist.kendali
31/31
SekianTerimakasih2assalam
Recommended