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