Agus S

Th 1800 : Laplace Transformation

Watt Regulator

Industrial Revolution

Th 1910 : State Space Description

Feedback Control

Nyquist and Bode Diagram

Th 1930 : PID Regulator

Petroleum Refinery

Th 1940 : The First Computer

Radar and Automatic Pilot System

Th 1955 : Control of Processes with delay

Optimization

Th 1960 : Space Technology

Control by State Feedback

Multivariable Control

Auto-Adaptive Control

Computer Industry

Th 1975 : Econometric System

Microproccessor-based Control System

Robotics and Biological System

Th 1980 : Single Chip Controller

Auto-Tuning Controller

Expert System

Th 1990 : Fuzzy Control

.Paradigma desain Teknik kendali

Klasik :Root LocusBode PlotNyquist PlotNichols Chart

Artificial Intelligence :Neuro-ControlFuzzy ControlGenetic AlgorithmsKnowledge Based Systems

Modern :State FeedbackState EstimationObserversOptimal ControlRobust ControlH-InfinityInternal Model ControlAdaptive Control

Conventional Controllers• Bang-Bang (on-off) • Proportional • PI Controller • PD Controller• PID Controller

Adaptive Controllers• Self-Tuning Controller • Self-Tuning PID Controller• Auto-Tuning PID Controller • Pole Placement 

Predictive Controllers• Smith Predictor• Generalized Predictive Controllers  

Intelligent Controllers• Knowledge Based• Fuzzy Logic Controllers course coverage• Neuro-Controllers• Adaptive Fuzzy 

Secara umum ada dua teknik dasar pengontrolan yang dapat dilakukan:

Open loop: keluaran pada pengontrolan ini tidak mempengaruhi aksi pengontrolan, contoh :

Closed loop: keluaran proses kontrol akan mempengaruhi sinyal kontrol, contoh:

Keuntungan dan kerugian ?

Keuntungan : Murah

Kerugian : Tidak akurat, tidak efektif & effisien, operasi sulit, kurang menjamin kestabilan proses produksi

Kerugian : MahalKeuntungan : Akurat, efektif & effisien,

operasional mudah, menjamin kestabilan proses produksi

Suatu sistem kendali yang menggunakan data feedback untuk menghasilkan aksi perbaikan (control feedback)

FEEDBACK – Sinyal output dikembalikan ke input guna keperluan perbaikan

Desain Sistem Kendali : Kendali Klasik Kendali Modern Kendali Cerdas

Pendekatan dlm analisis & desain: Teknik lingkup frekuensi (kontrol klasik) Teknik lingkup waktu (kontrol modern)

Teknik kontrol klasik: Susun persamaan diferensial sistem Transfer menjadi persamaan aljabar Transfer-balik penyelesaian ke lingkup waktu

Fungsi transfer mempermudah interkoneksi

Kekurangan & kelebihan kontrol klasik: Aplikasi terbatas pada sistem

SISO (Single Input Single Output) LTI (Linear, Time-Invariant) Hasil linearisasi/aproksimasi

Dengan cepat menyediakan informasi: Tanggapan waktu Kestabilan Galat ajeg (steady state error)

Klasifikasi kontrol klasik

Pendekatan lingkup waktu atau ruang- keadaan (state space) = metode terpadu untuk memodelkan menganalisis merancang

berbagai sistem: linear & non-linear time-invariant & time-varying SISO & MIMO

Sistem non-linear: Backlash, saturation, dead-zone Kondisi awal yang bukan nol

Sistem yang time-varying: Rudal, pesawat terbang berbagai ketinggian

Sistem MIMO (Multi Input Multi Output): Kendaraan dgn input & output berupa laju dan

arah

Pendekatan lingkup waktu mudah disimulasikan dgn komputer digital

Simulasi digital menghasilkan tanggapan sistem thdp perubahan parameter

Banyak paket perangkat lunak untuk kontrol modern dengan model ruang keadaan MATLAB, Octave, Scilab

Kendali adaptif Kendali Robust Kendali optimal Kendali multivariabel

Desain sistem kendali

Metode kendali yang dikembangkan untuk mengemulsi karakteristik2 penting dari kecerdasan manusia.( adaptation dan learning, planning under large uncertainty, coping with large amount of data).

Kendali cerdas adalah istilah kendali dalam arti luas.(awam) Teknik kendali adalah suatu teknik dimana plant di kendalikan

oleh sebuah kendali ( controller) di mana variabel yang dikendalikan bersifat kontinyu dan hierarki pengendaliannya hanya satu tingkat dari yang dikendalikan (plant). Kendali konvensional.

Kendali cerdas hierarkinya bertingkat, tingkat paling bawah adalah kendali konvensional (presisi) sedangkan tingkat yang lebih tinggi bersifat koordinatif ( presisi lebih rendah). Maka kendali cerdas memiliki ciri kemampuan otonomi, dengan cara memecah tugas yang diberikan oleh pengguna sistem cerdas menjadi tugas-tugas yang lebih kecil yang dikoordinasi oleh kendali dengan tingkat yang lebih tinggi agar dapt selesai dengan baik.

Ciri-ciri sistem cerdas Mampu bertindak secara tepat pada sistem yang

lingkungannya tidak menentu, Mampu mendeteksi (minimal) lingkungan dan dapat

mengambil keputusan serta pengendalian, Dimungkinkan memiliki kemampuan mengenali suatu

obyek dan peristiwa, Mampu merasakan dan mengerti, dan memilih sesuatu

dengan bijak, dan bertindak secara berhasil meskipun banyak terjadi perubahan lingkungan, sehingga sistem mampu berdikari

Harus tumbuh dan berkembang.

Amplifier

Ca

me

ra

Stimulus computer

Video data acquisition

Light guide

Logika Fuzzy Kendali Logika Fuzzy Jaringan saraf tiruan (JST) Fuzzy-JST (ANFIS) Algoritma genetika. Ant colony

Desain sistem kendali

Kontrol ON – OFF Kontrol Proportional ( P ) Kontrol Integral (I) Kontrol Differensial (D) Kontrol Proportional + Integral (PI) Kontrol Proportional + Differensial (PD) Kontrol Proprotional + Integral +

Differensial (PID) Kontrol Sequence

Jenis Kontrol terdiri dari 2 posisi : ON - OFF

Pressure SettingON

OFF

P1 P2

action allowance (ON/OFF,differential pressure)

Titik ON Titik OFF

Burner

Kontrol Deviasi pada tekanan uap

tekanan uap, kg/cm2

Kuantitas aksi proporsional di kontrol menurut perbandingan rasio deviasi dari posisi setting

Misal : Pengoperasian burnrer 25% s/d 100% atau setting tekanan 7,5

kg/cm2- 8,5 kg/cm2

Daerah kontrolproporsional

Minimumoperasi

25%

50%

75%

100%

0%P1 P2 P3 P4

Grafik Tekanan uap yang dikontrol oleh kontrol proporsioanal

PemakaianBahan Bakar

Tekanan Uap (Kg/cm3)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.2

0.4

0.6

0.8

Time

Con

trol

led

Var

iabl

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-1

-0.5

0

0.5

1

Time

Man

ipul

ated

Var

iabl

e

Kc = 0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.2

0.4

0.6

0.8

Time

Con

trol

led

Var

iabl

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-6

-4

-2

0

Time

Man

ipul

ated

Var

iabl

e

Kc =10

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Time

Con

trol

led

Var

iabl

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-25

-20

-15

-10

-5

0

Time

Man

ipul

ated

Var

iabl

e

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-0.1

0

0.1

0.2

0.3

TimeC

ontr

olle

d V

aria

ble

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60

-40

-20

0

20

Time

Man

ipul

ated

Var

iabl

e

Kc = 100

Kc = 220

overshoot tinggi waktu penetapan besar periode osilasi sedang adanya offset/droop/steady-state error: beda antara setpoint

dan control point (harga controlled variable pada kesetimbangan baru); offset terjadi karena aksi kontrol proporsional dengan error.

gainnya: Kc sangat mempengaruhi error, makin besar Kc makin kecil offsetnya, meski ada harga Kc maksimum.

istilah lain gain: proportional band (PB); Kc yang besar sama dengan PB yang kecil

definisi lain PB: error yang dibutuhkan untuk menghasilkan keluaran tambahan dari kontroler ke kontrol aktuator

PBKc

100

Kontrol Integral dikontrol oleh laju

Yang sebanding dengan sinyal kesalahan

Penggerak

Yang sebanding dengan harga diff kesalahan Penggerak Kontrol Integral dikontrol oleh laju yang sebanding dengan

harga differensial dari deviasi control

Secara umum aksi pengontrol dapat

dirumuskan sebagai berikut:

• Pengontrol PI Kd = 0• Pengontrol PD Ki = 0

t

dip dt

tdeKdtteKteKtu

0

)()()()(

Kontrol PI =>Penerapannya di industri sekitar 80%

Digunakan untuk proses yang memiliki dinamika relative cepat-> misal kontrol level dan flow

Kontrol PI:

Struktur Kontrol PI:

Struktur Kontrol PI alternative:

Hub error vs CO

aksi integral bukan untuk mengembalikan ke error nol, tapi menjaga pada harga yang ia muncul di sepanjang waktu, sehingga ada output yang cukup untuk membuka kontrol aktuator

tidak ada offset respon lebih lambat, karena error tidak dapat

dihilangkan dengan cepat harga overshoot paling tinggi dipakai bila kelemahan di atas ditoleransi sementara

offset tidak disebut pula reset action

gainnya: dengan = waktu reset/integral

sKc

I1

1

disebut juga anticipatory/rate control aksi kontrol didasarkan pada mode derivatif

yang terjadi hanya saat error berubah efeknya mirip dengan proporsional dengan gain

yang tinggi respon sangat cepat overshoot sangat rendah ada offset tapi lebih kecil

gainnya: dengan = waktu derivatif

dt

dKc D

Aksi kontrol PID bertujuan untuk menggabungkan kelebihan-kelebihan komponen-komponen dasar kontrol PID: Kontrol Proporsional : berfungsi untuk

mempercepat respon Kontrol Integral : berfungsi untuk

menghilangkan error steady Kontrol Derivative : berfungsi untuk

memperbaiki sekaligus mempercepat respon transien.

paling baik, tapi paling mahal mengkompromi antara keuntungan dan kerugian kontroler di atas offset dihilangkan dengan aksi integral, sedangkan aksi derivatif

menurunkan overshoot dan waktu osilasi digunakan pada sistem yang agak lamban/melempem kontroler sering dipasang karena berbagai kepandaian yang

dimilikinya dan bukan karena analisis sistem mengindikasikan kebutuhan akan ketiga mode kontrol di atas

gainnya:

bentuk aktual (menggunakan lead/lag): dengan = 0,05 - 0,1

ss

Kc DI

1

1

1

111

s

s

sKc

D

D

I

(Sumber: Coulson & Richardson’s, Chemical Engineering, Volume 3)

Beberapa kriteria untuk menilai keluaran

proses: Kestabilan Kecepatan Respon Maximum Overshoot Kesalahan Tunak (Steady-state Error)

Disebut juga offset. Merupakan perbedaan antara Set Point (SP) dengan

Proses Variabel (PV).

PVSPess

SEMOGA BERMANFAAT