Kontrol Otomatik PNG 415 / ( 2 + 1 )SKS - tep.fateta.unand ...tep.fateta.unand.ac.id/images/MATERI_KULIAH/Bahan_Ajar/Kontrol... · perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang

Pertemuan ke-1, Andasuryani 1

Kontrol Otomatik PNG 415 / ( 2 + 1 )SKS

Dr. Andasuryani, STP,MSi.

Dr. Eng. M. Makky, STP,MSi

http://images.search.yahoo.com/images/view;_ylt=AwrTcXXx6VtUaG0Ab.aJzbkF;_ylu=X3oDMTIyMDI2a21kBHNlYwNzcgRzbGsDaW1nBG9pZANlY2RhMjJlYzBhNGE0Y2JiNTY1MWQ3ZDRhYzM3MGYyYwRncG9zAzEEaXQDYmluZw--?back=http://images.search.yahoo.com/yhs/search?p=lambang+unand&type=br101dm61bs01ts907af129300&hsimp=yhs-yhsifmclone1&hspart=Babylon&tab=organic&ri=1&w=194&h=271&imgurl=upload.wikimedia.org/wikipedia/id/a/a8/Lambang_Universitas_Andalas.png&rurl=http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Lambang_Universitas_Andalas.png&size=89.1KB&name=Tak+tersedia+resolusi+yang+lebih+tinggi.&p=lambang+unand&oid=ecda22ec0a4a4cbb5651d7d4ac370f2c&fr2=&fr=&tt=Tak+tersedia+resolusi+yang+lebih+tinggi.&b=0&ni=21&no=1&ts=&tab=organic&sigr=123m6f95q&sigb=14gjufl6q&sigi=126dvkb9m&sigt=11856vmsr&sign=11856vmsr&.crumb=zZq6GK/nx/l&type=br101dm61bs01ts907af129300&hsimp=yhs-yhsifmclone1&hspart=Babylon

KONTRAK PERKULIAHAN

Nama Mata Kuliah : Kontrol Otomatik

Kode Mata Kuliah : PNG 415

Pengajar : Dr. Andasuryani, STP,MSi

: Dr. Eng. M. Makky, STP,MSi

Semester : VII


Mata kuliah ini ditawarkan untuk membantu mahasiswa mengenal

prinsip dasar kontrol dan kontrol otomatik serta membantu

mengoperasikan perangkat kontrol otomatik atau lebih lanjut

membangun suatu kontrol secara elektronik khususnya dibidang

teknik pertanian


Manfaat Mata Kuliah:

Deskripsi Mata Kuliah:

Nama Mata Kuliah : Kontrol Otomatik

Kode Mata Kuliah/ SKS : PNG 415/3 (2+1)

Pelaksanaan : Semester VII (Ganjil)

Prasyarat : Elektronika

Status Mata Kuliah : Pilihan


No. Pokok Bahasan

1 Pendahuluan

2 Fungsi alih dan diagram kotak

3 Grafik aliran sinyal

4 Gerbang Logika dan Aljabar Boolean

5 Programmable Logic Control (PLC)

6 Fuzzy Logic Control (FLC)

7 Pengenalan kontrol mekanik dua posisi on-off

8 Pengenalan Kontrol PID

9 Komunikasi dengan interface PPI 8255

10 Pengenalan Mikrokontroler 89551


Tujuan/ Outcomes Pembelajaran


Setelah mengikuti kuliah ini diharapkan mahasiswa mampu

menguasai prinsip dasar sistem kontrol dan membangun

suatu sistem kontrol secara elektronik.


Self-Directed Learning (SDL): untuk merumuskan sistem

perkuliahan dan silabus MK

Contextual Teaching and Learning (CTL): dengan memberikan

contoh kasus dalam kehidupan sehari – hari

Small Grup Discussiondan Cooperative Learning (CL): membagi

mahasiswa menjadi kelompok – kelompok untuk berdiskusi tentang

pokok bahasan

Student Centered Learning (SCL).


Metode Pembelajaran:

Referensi

Bolton,W. 1995.Mechatronics: Electronic control systems in

mechanical engineering. Longman Group Limited.

Departemen Fisika. 2006. Bahan Pelatihan Programmable Logic Control dan Microcontroler. Cisarua. Bogor.

Kuo, Benjamin C. 1997. Automatic Control Systems.

Prentice Hall of India Private Limited.

Kusumadewi, Sri. 2002. Analisis dan desain sistem fuzzy

menggunakan Toolbox Matlab. Graha Ilmu. Yogyakarta



Referensi

Mismail, Budiono.1998. Dasar-dasar rangkaian logika

digital. ITB Bandung.

Malik,Moh. Ibnu dan Anistardi. 1997. Bereksperimen dengan

Mikrokontroler 8031. PT. Elex Media Komputindo.Jakarta.

National instruments. 1997. Fuzzy Logic for G Toolkit

Reference Manual. National Instruments Corporation.

Ogata,Katsuhiko. 1995. Teknik Kontrol Automatik (Sistem

Pengaturan). Erlangga. Jakarta



Putra, Agfianto Eka. 2004. PLC: Konsep, Pemprograman

dan Aplikasi. Gava Media. Yogyakarta.

Romanuudin,M. 1997. Fuzzy Logic Control. Laboratoria

Instrumentasi dan Kontrol.Jurusan Teknik Fisika. ITB.

Bandung.

Setiawan, Iwan. 2006. Programmable Logic Controller

(PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Andi

Offset.Yogyakarta.

Subrata, Dewa Made dan Sarwono Susilo. 1991. Kontrol

Otomatik. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET-9a (132)


Referensi


Setiap mahasiswa diwajibkan mengikuti latihan dan penyelesaian

tugas yang diberikan oleh dosen.

Setiap mahasiswa diwajibkan menyerahkan tugas-tugas yang

diberikan sesuai dengan jangka waktu yang ditetapkan

Setiap mahasiswa diwajibkan membahas dua buah jurnal ilmiah

yang terkait dengan pokok bahasan. Jurnal yang pertama terkait

dengan pokok bahasan sebelum Ujian Tengah Semester (UTS) dan

dikumpulkan pada saat ujian MID. Jurnal yang kedua terkait

dengan pokok bahasan sebelum Ujian Akhir (UAS) dan dikumpulkan

pada tanggal pada saat UAS


Tugas

Penilaian


Ujian MID Ujian UAS KuisTugas dan

PRKehadiran

Keaktifan di

kelasEtika

Persentase (%) 25 25 15 10 10 10 5

Pers

enta

se N

ilai (

%)



No. Pokok Bahasan

1 Pendahuluan

2 Fungsi alih dan diagram kotak

3 Grafik aliran sinyal

4 Gerbang Logika dan Aljabar Boolean

5 Programmable Logic Control (PLC)

6 Fuzzy Logic Control (FLC)

Pelaksanaan Mata Kuliah:


Dosen Pengampu:

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Dr. Eng. Muh. Makky, S.TP, M.Si



Pendahuluan-Andasuryani 14

Kontrol Otomatik (PNG 415 / (2+1) SKS)

Pendahuluan

Kuliah ke : 1

Dr. Andasuryani, STP, MSi


OUTLINE

PENDAHULUAN

BEBERAPA ILUSTRASI SISTEM KONTROL

DEFINISI SISTEM KONTROL

KOMPONEN DASAR SISTEM KONTROL

TUJUAN SISTEM KONTROL

ISTILAH-ISTILAH DALAM SISTEM KONTROL

JENIS SISTEM KONTROL



TUJUAN :

Mempelajari komponen dasar dalam suatu sistem kontrol

Mempelajari istilah-istilah dalam sistem kontrol

Mempelajari jenis-jenis sistem kontrol

Beberapa Ilustrasi

17 Pendahuluan-Andasuryani

C

D

Rangkaian aktuator

Model ruang perngeringan

Rangkaian Sensor

B

A

I/O ADC DAC

Sumber AC

Catu daya (DC)

Interface



Pendahuluan

Apa yang dimaksud

dengan sistem kontrol?


Sistem kontrol

Sistem :

Suatu komponen-komponen fungsional yang saling berhubungan yang dirancang dengan sengaja yang mempunyai sinergi untuk mencapai tujuan tertentu variabel, parameter

Kontrol= kendali= pengaturan

Sistem kontrol/ kendali:

Proses pengaturan/ pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam kisaran tertentu


Contoh variabel atau parameter fisik :

tekanan (pressure)

aliran (flow)

suhu (temperature)

ketinggian (level)

pH, kepadatan (viscosity)

kecepatan (velocity)

dan lain-lain


Sistem kendali sangat banyak ditemukan pada masyarakat modern.

Sektor industri: pengendalian kualitas dari produk yang

dihasilkan, pengendalian mesin

Teknologi luar angkasa dan sistem persenjataan

Pengendalian komputer

Sistem transportasi

Robotik


Komponen dasar sistem kontrol

(a) Input = masukan = sinyal penggerak = u

(b) Output = keluaran = variabel yang dikontrol = y

(c) Proses kontrol = perubahan yang berurutan dan berlangsung secara

kontinyu dan tetap menuju keadaan akhir tertentu

Proses kontrol/ Plant input output


Contoh sistem kontrol

TANGKI

OPERATOR

POMPA AIR

PABRIK


Berdasarkan contoh diatas, urutan kerja sistem kontrol:

(a) Pengukuran

(b) Pembandingan

(c) Perhitungan

(d) Koreksi

Sistem kontrol dapat berjalan baik jika sistem dianggap dapat bekerja

secara ideal dan sederhana.

Namun jika ada masalah yang timbul, seperti:

Keadaan proses yang lebih kompleks dan sulit

Pengukuran yang lebih akurat dan presisi

Jarak proses yang tidak mudah dijangkau

maka diperlukan modifikasi terhadap sistem

tersebut. : Sistem Kontrol Otomatik


Contoh sistem kontrol otomatik

TANGKI POMPA AIR

CONTROLLER

Level Transducer

Solenoid

Set Point

PABRIK


Contoh sistem kontrol otomatik

C

D

Rangkaian aktuator

Model ruang perngeringan

Rangkaian Sensor

B

A

I/O ADC DAC

Sumber AC

Catu daya (DC)

Interface


Presisi dan Akurasi

Tujuan sistem kendali

Untuk mengendalikan keluaran dengan berbagai masukan tertentu melalui unsur-unsur sistem kendali

Untuk mendapatkan optimisasi pada fungsi-fungsi pengendalian, yaitu:

(a) Pengukuran

(b) Pembandingan

(c) Perhitungan

(d) Koreksi


Istilah-istilah yang diperlukan untuk menjelaskan

sistem kontrol

1) Plant

Seperangkat peralatan mungkin terdiri dari beberapa bagian yang

bekerja bersama-sama, yang digunakan untuk melakukan operasi

tertentu.

Setiap obyek fisik yang dikontrol.

Contoh : alat pengering, peti/ box penyimpanan buah dan sayuran,

tangki, dll


2) Proses

Proses sebagai operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil tertentu.

Operasi yang dikontrol

Contoh: proses fisika, kimia, biologi


3) Gangguan

Gangguan adalah suatu sinyal yang cenderung mempunyai

pengaruh yang merugikan pada harga keluaran sistem.

Jika gangguan dibangkitkan dalam sistem disebut gangguan

internal

Jika gangguan dibangkitkan diluar sistem disebut gangguan

eksternal


Jenis-jenis sistem kontrol

Manual (dengan operator) dan otomatik

Loop tertutup (closed-loop) dan Loop terbuka (open-loop)

Kontinu (analog) dan diskontinu (digital)

Servo dan regulator

Sumber penggerak ; elektris, pneumatis, hidrolis, dan mekanis


Manual dan otomatis

Pengontrolan secara manual : pengontrolan yang dilakukan

oleh manusia yang bertindak sebagai operator

Pengontrolan secara otomatis : pengontrolan yang dilakukan

oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja secara otomatis dan

operasinya dibawah pengawasan manusia


Loop tertutup

Sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh

langsung terhadap aksi pengendalian.

Digram blok sistem kontrol loop tertutup:

Kontroler Plant / proses

Elemen ukur

Masukan Keluaran


Karena terjadinya proses pengembalian keluaran ke masukan maka sistem kontrol tertutup sering disebut sistem kontrol umpan balik (feedback control system)

Sinyal kesalahan penggerak : selisih antara sinyal masukan dengan sinyal umpan balik (dapat berupa sinyal keluaran atau fungsi sinyal keluaran dan turunannya) diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat sistem mendekati harga yang diinginkan


Loop Terbuka

Sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi

pengendalian.

Contoh: pengontrolan yang berdasarkan basis waktu

seperti mesin cuci, pengontrolan lalu lintas

Kontroler Plant / proses

Masukan Keluaran

Digram blok sistem kontrol loop terbuka


Perbandingan antara sistem kontrol loop tertutup dengan terbuka

Pada loop tertutup, respon sistem relatif kurang peka terhadap

gangguan baik internal ataupun eksternal sehingga memungkinkan

menggunakan komponen-komponen yang relatif kurang teliti dan

murah untuk mendapatkan pengendalian

Kontrol loop terbuka dapat digunakan jika hubungan antara masukan

dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan.


Kontrol Kontiniu dan Diskrit

Sistem Kontrol Kontiniu adalah sistem yang memanfaatkan

pengendali (controller) berbasis nilai kontinu, seperti: Proportional (P), Integrator (I), dan Differensiator (D), atau

kombinasi dari ketiganya (PI, PD, atau PID).

Sistem Kontrol Diskrit adalah sistem yang menggunakan

pengontrol (controller) dengan nilai diskrit, seperti pengendali ON-OFF atau pengendali posisi ganda (switch

selector).


PID Controller

Digunakan untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros

motor servo


Kontrol Servo


Contoh aplikasi sistem kendali


Penentu Prioritas Bel Kuis


Pengepakan Apel ke dalam Box


Pengisian dan Pengurasan Tangki


Sortir Produk


Kontrol Pintu Gudang


Kontrol Parkir Mobil


Kontrol Konveyor


Pelacakan matahari dari pengumpul energi surya



Kontrol Otomatik

(PNG 415/(2+1)


Kuliah ke : 2-4


FUNGSI ALIH

DIAGRAM KOTAK

GRAFIK ALIRAN SINYAL


OUTLINE

FUNGSI ALIH, DIAGRAM KOTAK, GRAFIK ALIRAN SINYAL

PENGERTIAN FUNGSI ALIH

SIFAT DAN BENTUK FUNGSI ALIH

PENGERTIAN DIAGRAM KOTAK

PENYEDERNAHAAN DIAGRAM KOTAK

PENGERTIAN GRAFIK ALIRAN SINYAL


SEVEN SEGMENT

Seven segment

Seven segment adalah suatu segmen-segmen yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan desimal dan karakter a-f.

Pada umumnya dipakai pada Jam Digital

Kalkulator

Penghitung atau Counter Digital

Multimeter Digital

Panel Display Digital seperti pada microwave oven ataupun pengatur suhu digital .

Jenis Seven Segment Display :

Incandescent bulbs

Fluorescent lamps (FL)

Liquid Crystal Display (LCD)

Light Emitting Diode (LED).

LED merupakan komponen diode yang dapat memancarkan cahaya.

Kondisi dalam keadaan ON jika sisi anode mendapatkan sumber positif

dari Vcc dan katode mendapatkan sumber negatif dari ground.

Seven Segment Display pertama diperkenalkan dan dipatenkan

pada tahun 1908 oleh Frank. W. Wood dan mulai dikenal luas pada

tahun 1970-an setelah aplikasinya pada LED (Light Emitting Diode).

Segmen yang menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai

penerangnya.

Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan

beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya

LED penyusun dalam seven segment.

Piranti tampilan modern disusun sebagai pola 7 segmen atau dot

matriks.

Jenis 7 segmen sebagaimana namanya, menggunakan pola tujuh

batang led yang disusun membentuk angka 8

7 segmen elemen garis

1 segmen titik yang menandakan “koma” Desimal.

Bentuk Susunan Karakter Display 7 Segment

• Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat

diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A

sampai F (dimodifikasi).

• Cara kerjanya pun boleh dikatakan mudah, ketika segmen atau elemen

tertentu diberikan arus listrik, maka display akan menampilkan angka

atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan.

• Setiap segmen dikendalikan secara ON dan OFF untuk menampilkan

angka yang diinginkan.

Jenis LED 7 Segmen

LED 7 Segmen common Cathode

LED 7 Segmen common Anode

LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)

Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin

yang merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground

Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED

Signal Kendali (Control Signal)

Untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika

tinggi (1) atau aktif high pada jalur A-F dan DP

Cara kerja dari seven segmen common katoda akan aktif pada

kondisi high“1" dan akan off pada kondisi low”0".

ANGK

A h g f e d c b a HEXA

0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH

1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H

2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH

3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH

4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H

5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH

6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH

7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H

8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH

9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH

LED 7 Segmen Tipe Common Anode (Anoda)

Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin

yang diberikan Tegangan Positif (+) atau Vcc.

Kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED

dan Signal Kendali (control signal)

Untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika low

(0) atau aktif low pada jalur A-F dan DP

Cara kerja dari seven segmen common anode akan aktif pada

kondisi low "0" dan akan off pada kondisi high "1".

ANGK

A h g f e d c b a HEXA

0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H

1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H

2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H

3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H

4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H

5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H

6 1 0 0 0 0 0 1 0 12H

7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H

8 1 0 0 0 0 0 0 0 10H

9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H

Prinsip Kerja Dasar Driver System pada LED 7 Segmen

Blok Diagram Dasar untuk mengendalikan LED 7 Segmen :

Untuk mempermudah pengguna seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder atau sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan.

Blok Dekoder pada diagram diatas mengubah sinyal Input yang

diberikan menjadi 8 jalur yaitu “a” sampai “g” dan poin decimal

(koma) untuk meng-ON-kan segmen sehingga menghasilkan

angka atau digit yang diinginkan.

Contohnya,

Jika output dekoder adalah a, b, dan c, maka Segmen LED akan menyala

menjadi angka “7”.

Jika Sinyal Input adalah berbentuk Analog, maka diperlukan ADC

(Analog to Digital Converter) untuk mengubah sinyal analog

menjadi Digital sebelum masuk ke Input Dekoder.

Jika Sinyal Input sudah merupakan Sinyal Digital, maka Dekoder

akan menanganinya sendiri tanpa harus menggunakan ADC.

Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 segmen, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka.

Inputan bilangan biner pada switch dikonversi masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut ke dalam bilangan desimal, selanjutnya bilangan desimal ini akan ditampilkan pada layar seven segmen.

Fungsi dari decoder sendiri adalah sebagai pengkonversi bilangan biner ke dalam bilangan desimal.

Decoder ini terdiri dari gerbang-gerbang logika yang masukannya berupa digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

Fungsi daripada Blok Driver adalah untuk memberikan arus

listrik yang cukup kepada Segmen/Elemen LED untuk menyala.

Pada Tipe Dekoder tertentu, Dekoder sendiri dapat

mengeluarkan Tegangan dan Arus listrik yang cukup untuk

menyalakan Segmen LED maka Blok Driver ini tidak diperlukan.

Pada umumnya Driver untuk menyalakan 7 Segmen ini adalah

terdiri dari 8 Transistor Switch pada masing-masing elemen LED

Seven segment ini terdiri dari 7 batang LED (segmen) yang

disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f

yang disebut DOT MATRIKS yang ditulis agak miring ke kanan

dengan tujuan untuk mempermudah pembacaannya.

Pada beberapa jenis Seven Segment Display terdapat juga

penambahan “titik” yang menunjukan angka koma desimal.


TUJUAN :

Mempelajari sifat dan bentuk fungsi alih

Pengertian diagram kotak

Mempelajari penyedernahaan diagram kotak

Mempelajari grafik aliran sinyal

Fungsi Alih

Sistem kontrol pada umumnya bersifat dinamis

sistem yang dikendalikan terhadap waktu sehingga ada gangguan

dari luar atau perubahan input

Untuk mengetahui hubungan antara masukan dan keluaran pada sistem

yang bersifat dinamis digunakan persamaan diferensial

Bila nilai koefisien dari PD konstan sistem linear parameter konstan

Bila nilai koefisien dari PD tdk konstan sistem linear parameter

berubah

Fungsi alih dalam sistem kontrol merupakan fungsi yang menunjukkan

hubungan antara masukan dan keluaran dari sistem linear parameter

konstan.

Fungsi alih sistem linear parameter konstan didefinisikan sebagai :

PERBANDINGAN TRANSFORMASI LAPLACE KELUARAN (respon) dengan

TRANSFORMASI LAPLACE MASUKAN (fungsi penggerak) dengan

asumsi semua syarat awal = 0

Fungsi alih antara masukan u(t) dan keluaran (y(t)= perbandingan

antara Y(s) dengan U(s)

Proses kontrol input output

u(t) y(t)

G(s) U(s) Y(s)

G(s) = Y(s)/ U(s)

Sistem linear parameter konstan yang

dijabarkan dengan persamaan differensial orde

ke- n ditujukan untuk melihat hubungan antara

masukan dengan keluaran

)()(

...)()(

)()(

...)()(

011

1

1

011

1

1

tubdt

tdub

dt

tudb

dt

tudb

tyadt

tdya

dt

tyda

dt

tyda

m

m

mm

m

m

n

n

nn

n

n

Untuk mencari fungsi alih maka digunakan Transformasi

Laplace pada ke 2 ruas persaman dengan kondisi awal = 0

)()...(

)()...(

01

1

1

01

1

1

sUbSbSbSb

sYaSaSaSa

m

m

m

m

n

n

n

n

??)( sG


01

1

1

01

1

1

...

...

)(

)()(

aSaSaSa

bSbSbSb

sU

sYsG

n

n

n

n

m

m

m

m

Kriteria fungsi alih:

n > m : sangat layak

n = m : layak

n < m : tidak layak

Contoh:

Carilah fungsi alih dari persamaan diferensial orde pertama berikut:

a) Bila a0 = 0 ; K=b0/a1

b) Bila a0 ≠0

b0/a0=Kp; a1 /a0=Tp

)()()(

001 tubtyadt

tdya

Diagram Blok/Kotak

Diagram Blok merupakan suatu alat bantu dalam

menganalisis sistem kendali otomatik yang berguna

untuk menggambarkan fungsi alih dalam bentuk

grafis

Komponen diagram blok

Diagram blok dapat dibentuk dengan

mengkombinasikan keempat komponen dasar

tersebut

Anak panah

Titik penjumlahan

Titik percabangan

Blok/ kotak

Anak panah :

Arah informasi

Titik penjumlahan :

Penjumlahan aljabar dari informasi-informasi masukan

Titik percabangan:

Suatu posisi pada anak panah tempat suatu informasi bercabang

keluar dan menuju blok atau titik penjumlahan yang lain

Blok :

Operasi matematika

b

+ -

c d

a

Penjumlahan

Y(s) = X1 (s) +X2 (s) - X3 (s)

X1(s)

X2(s)

X3(s)

Y(s)

+

-

+

Blok

K/M A(s) C(s)

-5 A(s) C(s)

p A(s) C(s)

C(s) = p A(s)

C(s) = -5 A(s)

C(s) = K/M A(s)

Diagram kotak fisik sistem kontrol berumpan balik

r(t) Jenis kendali +

-

e(t)

b(t)

proses penggerak

Sensor/tranduser

u(t) c(t)

Diagram kotak matematika sistem kendali berumpan balik

R(s)

G1 (s) + -

E(s)

B(s)

G3 (s) G2 (s)

H (s)

C(s)

Diagram kotak standar sistem kendali berumpan balik negatif

R(s)

+ -

E(s)

B(s)

G (s)

H (s)

C(s)

R(s) : masukan acuan

C(s) : keluaran

G(s): fungsi alih arah maju

H(s): fungsi alih arah balik

B(s) : sinyal umpan balik

E(s) : sinyal kesalahan

C(s) / R(s) : fungsi alih tertutup

B(s) / E(s) : fungsi alih terbuka

Diagram kotak standar sistem kendali berumpan balik positif

R(s)

+ +

E(s)

B(s)

G (s)

H (s)

C(s)

Contoh

R(s)

+ -

E(s)

B(s)

G (s)

C(s)

R(s)

+ +

E(s)

B(s)

G (s)

C(s)

Penyederhanaan Diagram Kotak

Diagram kotak yang rumit dapat disederhanakan ke dalam bentuk diagram kotak standar, sehingga fungsi alih sistem kendali dapat diselesaikan

Langkah penyederhanaan diagram kotak haruslah memenuhi aturan aljabar diagram blok

Kombinasi Seri

A(s) B(s) C(s) D(s) G1(s)

D(s) = C(s) G3(s)

D(s) = B(s) G2(s) G3(s)

D(s) = A(s) G1(s) G2(s) G3(s)

A(s) D(s)

G2(s) G3(s)

G1(s) G2(s) G3(s)

TAHAPAN PROSES PENYEDERHANAAN

1) Memindahkan titik penjumlahan yang berdekatan

A(s) + -

D(s)

B(s)

C(s)

- A(s) + -

D(s)

B(s)

C(s)

+ -

D(s) = A(s) – B(s) - C(s)

2) Memindahkan blok ke kanan atau ke kiri melewati titik

penjumlahan

+ - C(s) + G1(s)

G2(s)

G3(s)

B(s)

A(s)

Dipindahkan ke kanan

+ -

C(s) + G1(s) G3(s)

B(s)

A(s)

G2(s) /G1(s)

+ - C(s) + G1(s)

G2(s)

G3(s)

B(s)

A(s)

Dipindahkan ke kiri

+ -

C(s) +

G1(s) G3(s)

B(s)

A(s)

G2(s) G3(s)

C(s) = A(s) G1(s) G3(s) + B(s) G2(s) G3(s)

+ - C(s) + G1(s)

G2(s)

G3(s)

B(s)

A(s)

3) Pemindahan titik percabangan melewati blok

ke kanan atau ke kiri

C(s) G1(s)

B(s)

A(s)

H1(s)

G2(s)

Di pindahkan ke kanan

C(s)

B(s)

A(s)

G1(s) H1(s)

G1(s) G2(s)

C(s) G1(s)

B(s)

A(s)

H1(s)

G2(s)

Di pindahkan ke kiri

C(s)

B(s)

A(s)

H1(s) /G2(s)

G1(s) G2(s)

C(s) G1(s)

B(s)

A(s)

H1(s)

G2(s)

LATIHAN

Carilah bentuk sederhana dari diagram blok berikut:

G1(s)

H1(s)

R(s) + -

H2(s)

G2(s) G3(s) + -

a

b

+ -

c d

- C(s)



Grafik Aliran Sinyal (GAS) versi sederhana

dari diagran kotak.

Grafik Aliran Sinyal diperkenalkan oleh S.J.

Mason

Grafik Aliran Sinyal digunakan untuk:

Merepresentasikan sebab akibat dari suatu

sistem linear yang dimodelkan dengan

persamaan aljabar


Eleman dasar dari Grafik Aliran Sinyal

: Simpul untuk merepresentasikan

variabel

: Cabang untuk penguatan cabang dan

arah

Sinyal hanya dapat bergerak melalui suatu

cabang searah anak panah tersebut


Contoh:

Cabang yang diarahkan dari simpul y1 ke

simpul y2 menunjukkan ketergantungan y2

pada y1 tetapi tidak sebaliknya.

y1 y2

a12

y2 = a12 .y1

masukan keluaran


y1

a12

y2 y3 y1

a12

y2 y4 y3

a32 a43

a23

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

y5 a45

a25

a32

Beberapa definisi

1) Simpul masukan: simpul yang hanya

mempunyai cabang keluar

Contoh: y1

2) Simpul keluaran: simpul yang hanya

mempunyai cabang masukan

Contoh : y5

y1

a12

y2 y3

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

y5 a45

a25


3) Lintasan: kumpulan cabang-cabang pada arah

yang sama

Lintasan maju: lintasan yang bermula dari

simpul masukan dan berakhir pada simpul

keluaran dan disepanjang itu tidak terdapat

simpul yang lewat lebih dari satu kali.

Simpal : lintasan yang berawal dan berakhir

pada simpul yang sama dan disepanjang lintasan

tersebut terdapat simpul yang ditemui lebih dari

satu kali

Contoh: Lintasan Maju

Lintasan maju:

y1 dan y2 hanya 1

y1 dan y3 y1-y2-y3

y1-y2-y4-y3

y1 dan y4 y1-y2-y3-y4

y1- y2-y4

y1 dan y5 y1-y2-y3-y4-y5

y1- y2-y5

y1-y2-y4-y5

y1

a12

y2 y3

y1

a12

y2 y4 y3

a32 a43

a23

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

y5 a45

a25


y1

a12

y2 y3 y1

a12

y2 y4 y3

a32 a43

a23

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

y5 a45

a25

a32

Contoh Simpal

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44


4) Bati Lintasan: hasil kali penguatan cabang pada

perlintasan

Bati lintasan maju

Bati simpal

Contoh :

Bati lintasan maju: y1-y2-y3-y4 a12 a23 a34

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44


5) Simpal yang tidak bersentuhan

dua bagian dari grafik aliran sinyal dikatakan

tidak bersentuhan jika bagian tersebut tidak

menggunakan simpal secara bersamaan.

Contoh:

y1

a12

y2 y4

y3

a32 a43

a23 a34

a24

a44

ALJABAR GRAFIK ALIRAN

SINYAL y1

a

y2 y2 = a. y1

y1

a y2

y3=a b y1 y3

b

y1 y2

a

b

y2=(a+b)y1

y1

a

y2

y4=a c y2 + bc y1 y3

c y4 b

y1

a

y2

y3= (a b y1)/(1-bc) y3

b

c

Kombinasi Paralel

G1(s)

G2(s)

X(s)

A(s)

B(s)

Y(s) +

-

X(s) Y(s) G1(s)+ G2(s)

Kontrol Otomatik

(PNG 415/(2+1)


Kuliah ke : 6


Programmable Logic Controller (PLC)


OUTLINE

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

PENGERTIAN PLC

PRINSIP KERJA PLC

SEJARAH PLC

PERBANDINGAN PLC DENGAN SISTEM KONVENSIONAL

PEMPROGRAMAN PLC



TUJUAN :

Menjelaskan Prinsip Kerja PLC

Menjelaskan Perbedaan PLC dengan Sistem Kontrol

Konvensional

Membuat Program Pengontrolan dengan PLC

PLC = PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

Programmable » menunjukkan kemampuannya dapat diubah-

ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuan dalam hal

memori program yang telah dibuat

Logic » menunjukkan kemampuannya dalam memproses input

secara aritmetrik (ALU), yakni melakukan operasi negasi,

mengurangi, membagi, mengalikan, menjumlahkan &

membandingkan

Controller » menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan

mengatur proses sehingga menghasilkan keluaran yang

diharapkan.

Apakah Programmable Logic Controller (PLC)?

PLC adalah pengendali yang dapat diprogram dan direprogram untuk

mengendalikan suatu proses

PLC adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan sederetan

rangkaian relai yang dijumpai pada sistem kontrol konvesional

PLC termasuk keluarga

dari komputer yang

mudah diprogram. PLC

digunakan secara

komersial dan aplikasi

industri untuk

mengontrol mesin dan

proses. Bagian input

digunakan mengontrol

dan mengambil

keputusan dari output

sebagai sistim otomasi.

Bagaimana cara kerja PLC?

PLC bekerja dengan mengamati masukan (melalui sensor-sensor

terkait), kemudian melakukan proses dan tindakan yang sesuai

dengan kebutuhan, yang berupa menghidupkan atau mematikan

keluarannya (logika 0 atau 1, hidup atau mati)

Sejarah PLC

Programmable Logic Controller diperkenalkan pertama

kali pada 1969 oleh Richard E.Morley yang merupakan pendiri

Modicon Corporation.

Modicon adalah kependekan dari Modular Digital Controller

Merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi di

industri,digunakan untuk memonitor & mengontrol proses

industri untuk menggantikan hard-wired control

(rangkaian relai /kontaktor) dan memiliki bahasa

pemprograman sendiri.

Berbeda dengan Personal Computer, dalam PLC sudah dilengkapi

unit input-output digital yang bisa langsung dihubungkan ke

perangkat luar (switch, sensor, relay, dll) bahkan ada yang

sudah memiliki ADC/DAC built-in.

Perbandingan sistem kontrol konvensional dengan PLC

Sistem kontrol kovensional

Perlu kerja keras saat dilakukan

pengkabelan

Kesulitan saat dilakukan penggantian

atau perubahan

Kesulitan saat dilakukan pelacakan

kesalahan

Saat terjadi masalah,waktu tunggu tidak

menentu dan biasanya lama

Sistem kontrol PLC

Jumlah kabel yang digunakan bisa

berkurang 80%

PLC mengkonsumsi daya lebih rendah

dibandingkan sistem kontrol berbasis

relai

Pendeteksian kesalahan lebih cepat dan

mudah

Perubahan urutan proses dapat

dilakukan dengan mudah, yaitu dengan

melakukan perubahan program

Tidak membutuhkan spare part yang

banyak


Elemen-elemen dasar PLC

CPU

Memori

Catu daya

Masukan-

keluaran PLC

Jalur ekstensi

atau tambahan

Pemprograman PLC

Bahasa pemprograman pada PLC tidak sama

Bahasa pemprograman tergantung pada pabrik pembuat PLC

( terkait dengan hak paten,nilai jual kemampuan teknis)

Akar bahasa sama yaitu: Diagram Ladder

Diagram Ladder dikonversi ke bahasa mesin/ kode mesin

(kode mnemonic) oleh software sehingga bisa dipahami oleh

PLC (contoh : syswin.v3.4)

Diagram Ladder

Diagram ladder terbentuk atas lambang-lambang yang berupa

tiang dan anak tangga

+

_

Garis-garis gaya

L1

L 2

L1 L 2

Anak tangga merupakan tempat menyimpan lambang-lambang

program device PLC ( input, output,instruksi khusus)

Anak tangga mendefenisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol

Anak tangga dibaca dari kiri ke kanan, atas ke bawah

Tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input dan berakhir

dengan sebuah output

Setiap PLC mempunyai defenisi tersendiri untuk setiap terminal

inputnya (X),terminal output (Y)

Alamat lokasi input dan output pada beberapa PLC berbeda

tergantung pada pabriknya.

PLC Omron

Terminal input

Terminal input no 0 beralamat 000.00

Terminal input no 1 beralamat 000.01

dst

Terminal output

Terminal output no 0 beralamat 010.00

Terminal output no 1 beralamat 010.01

dst

PLC mitsubishi

Terminal input dilambangkan dengan X dan alamatnya

X400-X407, X410-X413

X500-X507, X510-X513

Terminal output dilambangkan dengan Y dan alamatnya

Y430 - Y437

Y530 - Y537

PLC Toshiba

Terminal input dilambangkan dengan X dan alamatnya (X000)

Terminal output dilambangkan dengan Y dan alamatnya (Y000)

Lambang-lambang device PLC

End

Input NO

Input NC

Intruksi Khusus

Output

Anak tangga

terakhir

Instruksi-instruksi tangga

Logika AND

Logika OR

Logika NOT

Logika NAND

Logika XOR

Logika AND

Instructions List : LD 000.00

AND 000.01

OUT 010.00

000.00 000.01 010.00

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Y =A.B

Logika OR

000.00 000.01 010.00

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


OR 000.01

OUT 010.00

Logika NAND

000.00 000.01 010.00

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Instructions List : LD NOT 000.00

AND NOT 000.01

OUT 010.00

Logika NOR

000.00 000.01 010.00

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Instructions List : LD NOT 000.00

OR NOT 000.01

OUT 010.00

Logika XOR

000.00 000.01 010.00

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0


AND NOT 000.01

LD NOT 000.00

AND 000.01

OR LD

OUT 010.00

Logika XNOR

000.00 000.01 010.00

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1


AND 000.01

LD NOT 000.00

AND NOT 000.01

OR LD

OUT 010.00

Kontrol Otomatik

(PNG 415/(2+1)

Fuzzy Logic Control -Andasuryani 151

Kuliah ke : 7


FUZZY LOGIC CONTROL (FLC)


OUTLINE

FUZZY LOGIC CONTROL DEFENISI LOGIKA FUZZY

ISTILAH-ISTILAH DALAM SISTEM FUZZY

SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY

KONFIGURASI DASAR SISTEM LOGIKA FUZZY



TUJUAN :

Menjelaskan Defenisi Logika Fuzzy

Menjelaskan Istilah-istilah Dalam Sistem Fuzzy

Menjelaskan Sistem Kendali Logika Fuzzy

Menjelaskan Konfigurasi Dasar Sistem Logika Fuzzy

Defenisi Logika Fuzzy


Dalam kehidupan sehari-hari:

Kita tidak dapat memutuskan suatu masalah dengan :

Jawaban sederhana, “ya atau tidak”.

Jawaban dalam bentuk text(linguistik) bukan angka (numerik)

Contoh


Suhu Tinggi Badan Umur

Apakah suhu tersebut dikatakan :

Panas

Agak panas

Dingin

Sangat dingin

dsb

Apakah badan tersebut dikatakan :

Sangat tinggi

Agak tinggi

Tinggi

Sangat pendek

dsb

Apakah umur tersebut dikatakan :

Sangat tua

Agak tua

Tua

Sangat muda

dsb

Berbeda pendapat, Bersifat relatif, Tidak jelas/kabur

Muncul konsep logika fuzzy. Logika fuzzy pertama kali dikenalkan kepada publik pada tahun 1965

oleh Lotfi A. Zadeh (professor di University of California di Berkeley).

Zadeh mengatakan bahwa selain pendekatan probabilitas,

ketidakpastian dapat didekati dengan menggunakan konsep himpunan

fuzzy.

Fuzzy secara makna mengandung arti kabur/samar.

Logika fuzzy adalah suatu cara untuk memproses data dari input

menuju output berdasarkan konsep himpunan fuzzy.

Walaupun tergolong baru dibandingkan dengan logika digital

(yang hanya melibatkan nilai 0 dan 1), namun konsep 'fuzzy' telah

menjadi dasar pertimbangan dalam menganalogikan sesuatu.

Fuzzy memiliki konsep bahwa sesuatu dapat memiliki nilai

diantara 0 dan 1, misalnya 0.1; 0.3; 0.8, dan sebagainya.

Hal ini berbeda dengan logika digital yang mengharuskan segala

sesuatu harus memiliki nilai 1 atau 0.

Inilah watak 'kekaburan' dari suatu logika fuzzy.

Istilah-istilah dalam sistem fuzzy

Variabel Fuzzy, yaitu variabel yang akan dibahas.

Contoh: Temperatur, Tinggi Badan, Umur, Jarak

Himpunan Fuzzy, yaitu bagian-bagian yang mewakili suatu

kondisi dalam variabel fuzzy.

Contoh:

variabel temperatur, dapat dibagi menjadi himpunan fuzzy: sangat panas, panas,

agak panas, dingin , sedikit dingin, sangat dingin

varibel umur, dapat dibagi menjadi himpunan fuzzy: muda, paruh baya, dan tua

varibel jarak, dapat dibagi menjadi himpunan fuzzy: dekat, sedang, dan jauh

Semesta pembicaraan, yaitu keseluruhan rentang nilai dalam

suatu variabel fuzzy.

Contoh: Semesta umur [0 100]

Semesta temperatur [27 70]

Semesta jarak [5 15]

Domain, yaitu nilai yang boleh dioperasikan dalam himpunan fuzzy.

Contoh: muda = [0 45], paruh baya = [35 55], tua = [45 100]

Contoh: dingin= [27 36], agak panas = [30 50], sangat panas =

[45 70]

Contoh: dekat= [0 10], sedang= [5 15], jauh= [10 20]

Logika fuzzy yang telah banyak digunakan pada lingkup:

Sistem kontrol

Riset Operasi

Manajemen dan Pengambilan keputusan

Ekonomi

dll

Sistem Kendali Logika Fuzzy

Fuzzy Logic Control (FLC)

Plant R(s) E(s) U(s) C(s)

DE(s)

+

-

Konfigurasi dasar sistem logika fuzzy

Basis

Pengetahuan

Defuzzyfikasi Logika

Pengambilan

Keputusan Fuzzyfikasi

Crisp Input Crisp Output

1. Basis pengetahuan

Basis pengetahuan dipergunakan untuk menghubungkan

himpunan masukan dengan himpunan keluaran.

2. Fuzzyfikasi

Proses fuzzyfikasi dipergunakan untuk mengubah data

masukkan tegas ( crisp) ke dalam bentuk derajat keanggotaan.

Fuzzyfikasi adalah proses untuk mendapatkan besarnya derajat

keanggotaan masukan yang berupa suatu variabel numerik non-fuzzy (elemen himpunan) dalam suatu himpunan fuzzy

Derajat keanggotaan Dalam bentuk fungsional, derajat keanggotaan dinyatakan

sebagai fungsi matematis tertentu.

Derajat keanggotaan dari masing-masing elemen dalam

semesta pembicaraan memerlukan perhitungan.

Fungsi matematis yang digunakan yaitu bisa fungsi trapesium

atau segitiga.

Contoh derajat keanggotaan

Variabel fuzzy : jarak

Himpunan fuzzy : dekat, sedang, jauh

Semesta pembicaraan : 0-20

Domain : dekat (0-10), sedang (5-15), jauh (10-20)


Variabel fuzzy : tikungan

Himpunan fuzzy : dekat, sedang, jauh


Domain : dekat (0-7.5), sedang (5-10), jauh (7.5-15)


Variabel fuzzy : kecepatan

Himpunan fuzzy : lambat, sedang, cepat


Domain : dekat (0-60), sedang (40-80), jauh (60-100)

3. Logika pengambilan keputusan (Fuzzy inferensia)

Logika pengambilan keputusan dipergunakan untuk

mengkombinasi aturan-aturan yang terdapat pada basis aturan

suatu pemetaan dari suatu himpunan fuzzy input ke suatu

himpunan fuzzy output.

Prinsip logika fuzzy digunakan untuk mengkombinasi aturan-

aturan JIKA MAKA (IF THEN) yang terdapat dalam basis aturan

suatu pemetaan dari suatu himpunan fuzzy input ke himpunan

fuzzy output.

Metode pengambilan keputusan dalam logika fuzzy diantaranya

yaitu metode Mamdani

Fungsi implikasi yang digunakan pada pengambilan keputusan

dengan metode Mamdani adalah dengan menggunakan MIN dan

dalam melakukan komposisi adalah dengan menggunakan MAX.

Metode komposisi ini sering disebut MAX-MIN.

Logika pengambilan keputusan a. Jika (Jarak kendaraan adalah DEKAT) dan (Jarak tikungan adalah DEKAT) maka (Kecepatan adalah

LAMBAT)

b. Jika (Jarak kendaraan adalah DEKAT) dan (Jarak tikungan adalah SEDANG) maka (Kecepatan adalah

LAMBAT)

c. Jika (Jarak kendaraan adalah DEKAT) dan (Jarak tikungan adalah JAUH) maka (Kecepatan adalah

LAMBAT)

Jika (Jarak kendaraan adalah SEDANG) dan (Jarak tikungan adalah DEKAT) maka (Kecepatan adalah

LAMBAT)

e. Jika (Jarak kendaraan adalah SEDANG) dan (Jarak tikungan adalah SEDANG) maka (Kecepatan adalah

SEDANG)

f. Jika (Jarak kendaraan adalah SEDANG) dan (Jarak tikungan adalah JAUH) maka (Kecepatan adalah

SEDANG)

g. Jika (Jarak kendaraan adalah JAUH) dan (Jarak tikungan adalah DEKAT) maka (Kecepatan adalah

SEDANG)

h. Jika (Jarak kendaraan adalah JAUH) dan (Jarak tikungan adalah SEDANG) maka (Kecepatan adalah

SEDANG)

i. Jika (Jarak kendaraan adalah JAUH) dan (Jarak tikungan adalah JAUH) maka (Kecepatan adalah CEPAT)

4. Defuzzifikasi

Defuzzifikasi adalah langkah terakhir dalam suatu sistem logika

fuzzy dengan tujuannya adalah mengkonversi setiap hasil dari

inference yang diekspresikan dalam bentuk himpunan fuzzy ke

suatu bilangan real.

Ada beberapa metode defuzzifikasi pada komposisi aturan

Mamdani, diantaranya yaitu metode COA, bisektor, MOM, LOM,

dan SOM.

Contoh Soal

Berapa kecepatan ideal yang diberikan oleh

suatu mesin kendaraan apabila jarak

kendaraan didepannya12 m dan jarak

tikungannya 8 m.

Documents

Kontrol Otomatik PNG 415 / ( 2 + 1 )SKS - tep.fateta.unand ...tep.fateta.unand.ac.id/images/MATERI_KULIAH/Bahan_Ajar/Kontrol... · perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang