Bab i Pengantar Sistem Kontol

7/25/2019 Bab i Pengantar Sistem Kontol

1/28

BAB I

PENGANTARSISTEM KONTOLYunafiatulAniroh, S.T., M.Sc.

AndriAshfahani, S.T., M.T., M.Sc.

1


2/28

Objektif

Peranan Sistem Pengaturan

Sejarah Perkembangan

Istilah dan Definisi

Sistem Pengaturan Loop Terbuka

Sistem Pengaturan L00p Tertutup

2


3/28

Peranan Sistem Pengaturan

Pengaturan otomatis sering diperlukan dalam kehidupan kita sehari-hari, yaitu

keinginan untuk mengendalikan segala sesuatu agar berjalan sesuai dengan apayang kita kehendaki.

Contoh:

Pengisian air pada bak penampung air

Bid.Transportasi : Pegendalian kendaraan terkait dengan kecepatan,penggunaan bahan bakar dan tingkat keamanannya.

Sistem pengendalian cerdas : bidang robot cerdas, pengendalian pesawatterbang (fly by ware), kamera , mesin cuci, otomotif, dll.

3


4/28


Perkembangan sistem pengaturan ptomatis yang ditemukansecara intuitif (sebelum tahun 1868) :

Pengembangan mekanisme yang mengatur pelampung mulaikira-kira 300 SM sampai 1 M diYunani

Sistem berumpan balik yang pertama di Eropa, pada sistempengatur suhu dari Cornelis Drebbel (1572 1633) dari Belanda

Dennis Papin (16471712) adalah yang pertama kalimenemukan pengatur tekanan untuk pembangkit uap pada

tahun 1681Pengatur berumpan balik pertama kali yang digunakan di

industri adalah bola pengatur dari James Watt yangdikembangkan tahun 1769 untuk mengendalikan mesin uap

4


5/28


Pengembangkan teori tentang pengendalian automatis setalah tahun 1868 :

Dasar Sistem Kontrol 5


6/28


Perkembangan Industri Instrumen dan Pengendalian



7/28

Tujuan Sistem Kontrol

Memodifikasi atau meningkatkan performansi keluaran (baikstatik maupun dinamik) dari suatu sistem.

Menjaga kondisi operasi pada suatu sistem adalah fixed denganadanya gangguan dari luar.

Membuat proses/plant tidak sensitif terhadap perubahan sifatinternalnya

Mencapai suatu kondisi yang lebih ekonomis (misalkan energi,waktu, bahan bakar dsb) dengan cara meningkatkan operasipada plant.



8/28

Tahapan dalam mengimplementasikan desain sebuah sistem kontrol melalui iterasi

secara simulasi.



9/28


SISTEM

Kumpulan komponen-komponen yang saling berhubungan dan bekerja samauntuk mencapai suatu tujuan tertentu.

Dapat berupa:

1. Fisik

2. Biologi

3. Sosial, atau

4. Ekonomi

Contoh Sistem :

1. Sistem pencernaan makanan pada manusia (komponen: mulut,kerongkongan, lambung, usus 12 jari, usus besar dan anus)

2. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air (komponen: air terjun, turbin, dangenerator)



10/28


Proses

Nama lain untuk sistem

Operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinyu

Ditandai oleh deretan perubahan kecil berurutandanrelatiftetap

Memiliki hasil atau keadaan akhir tertentuContoh proses:

proses kimia, ekonomi, dan biologi



11/28


Plant

Nama lain untuk sistem

Seperangkat peralatan yang bekerja bersamasama untuk melakukan operasitertentu

Setiap obyek fisik yang dikontrol

Contoh plant :

motor dc, tungku pemanas, pesawat ruang angkasa, dll

Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR)



12/28


Variabel

Besaran yang nilainya dapat berubah-ubah

Klasifikasi variabel :

1. Masukan

2. Keluaran3. Parameter

Contoh variabel (1)

Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR)1. Masukan : Tin , w , Q

2. Keluaran : Tout

3. Parameter : C


Plant /

Proses

masukan

keluaran

CSTRTin , w , Q

Tout


13/28


KlasifikasiVariabel

Variabel juga dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Variabel yang dimanipulasi (u)

2. Variabel yang dikontrol (y)

3. Variabel exogenous (d)

Contoh variabel (2)

Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR)

1. Variabel yang dimanipulasi : Q2. Variabel yang dikontrol : Tout

3. Variabel exogenous : Tin , w


CSTRQ

Tout

Tin w

Plant /Proses

d

yu


14/28


Pengaturan

Upaya menjaga/mencapai kondisi tertentu pada sistem fisik denganmengubah variabel tertentu

Mengukur variabel sistem yang dikontrol, menerapkan variabel yangdimanipulasi, mengoreksi penyimpangan nilai

Contoh :

pengaturan temperatur cairan pada CSTR

SistemPengaturan

Sistem dimana komponen komponennya telah dikonfigurasi

Menghasilkan karakteristik sistem yang diinginkan

Teknik sistem pengaturan : Pengembangan konfigurasi komponen-komponenyang tepat untuk mencapai obyek performansi.



15/28


Kontroler

Komponen sistem pengaturan yang menghasilkan sinyal kontrol

Membandingkan setpoin dengan variabel keluaran, menghitung berapa banyakkoreksi yang perlu dilakukan, menghasilkan sinyal koreksi (kontrol)

Contoh :

kontroler on-off, kontroler PID, kontroler logika fuzzy

SistemPengaturanUmpan Balik

Sistem yang cenderung mempertahankan hubungan antara keluaran sistem dansetpoin dengan membandingkan keduanya dan menghasilkan sinyal kontrol

berdasarkan perbedaan tersebut Keluaran sistem berpengaruh terhadap aksi pengaturan.

Tidak terbatas pada bidang rekayasa

Contoh : tubuh manusia



16/28


Contoh sistempengaturan umpan balik.

Sistem pengaturan temperatur pada oven listrik



17/28


Sistem Pengaturan Sekuensial

Sistem yang melakukan operasi secara otomatis step by step

Bekerja sesuai aturan atau sequence tertentu

Melaksanakan perintah dua keadaan:

start/stop, up/down, tutup/buka, sinyal on/off , dan lain-lain

Klasifikasi sistem pengaturan sekuensial :

1. conditional control

2. time schedule control

3. executive control Control

Contoh :

sistem pengaturan pada lampu lalu lintas, konveyor, lift, mesin cuci



18/28


Sistem Pengaturan Proses

Sistem pengaturan otomatis dimana keluarannya adalah suatu variabel sepertitemperatur, tekanan, aliran, level cairan atau pH

Contoh :

1. Pengaturan temperatur pada oven listrik

2. Pengaturan level air pada tandon air

Servomekanik

Sistem pengaturan umpan balik dimana keluarannya adalah variabel berupaposisi, kecepatan, atau percepatan

Keluaran diharapkan dapat mengikuti perubahan masukannya.

Contoh :

1. Sistem kontrol lengan robot

2. Sistem pendaratan otomatis pesawat udara



19/28


Sistem pengaturan yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi

kontrol

Tidak terdapat jaringan umpan balik

Keluaran tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik denganmasukan acuan (setpoin).

Hanya dapat digunakan jika hubungan antara masukan dan keluaran sistemdiketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.

Contoh 1 : Sistem pengaturan nyala api pada kompor gas

Output nyala api open loop terhadap valve input


Kontrolersetpoin

keluaranPlant


20/28


Contoh 2 :

Sistem pengaturan temperatur cairan pada CSTR

Solusi 1 :

Solusi 2 :



21/28


Kelebihan sistem pengaturan loop terbuka :

Konstruksi sederhana

Pemeliharaan lebih murah

Tidak ada persoalan stabilitas

Cocok apabila keluaran sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel

Kekurangan sistem pengaturan loop tertutup :

Keluaran sistem mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan

Rekalibrasi dari waktu ke waktu.

Dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui

Dapat digunakan hanya jika tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.



22/28


Ringkasan :

Pada sistem pengaturan loop terbuka tidak terdapat jaringan umpan balik

Keluaran sistem pengaturan loop terbuka tidak mempengaruhi masukan ke plant

3. Sistem pengaturan loop terbuka tidak mampu mengatasi ketidakpastianpengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan/karakteristik plant



23/28

Sistem Pengaturan Loop Tertutup

Sistem pengaturan yang keluarannya mempunyai pengaruh terhadap aksi

kontrol

Terdapat jaringan umpan balik (sistem pengaturan umpan balik)

Keluaran sistem pengaturan loop tertutup digunakan untuk menentukansinyal masukan ke plant



24/28


Contoh 1 : Sistem pengaturan temperatur cairan pada CSTR

Sistem pengaturan kecepatan Governor



25/28


Contoh 3 : Sistem pengaturan temperatur pada oven listrik



26/28


Kelebihan sistem pengaturan loop tertutup :

Mengatasi ketidakpastian pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan ataukarakteristik plant

Nonlinearitas komponen tidak terlalu mengganggu

Ketelitian (accuracy) terjaga

Kekurangan sistem pengaturan loop tertutup :

Perlengkapannya lebih komplek dan lebih mahal Rekalibrasi dari waktu ke waktu.

Instalasi dan perawatannya lebih sulit



27/28


Ringkasan :

Pada sistem pengaturan loop tertutup terdapat jaringan umpan balik

Pada sistem pengaturan loop tertutup, keluaran sistem digunakan untukmenentukan masukan ke plant

Feedback merupakan fitur esensial pada sistem pengaturan yang efektif (hal ini

membantu kita mengatasi ketidakpastian pada pengetahuan akan plant danperubahan kelakuan/karakteristik plant)



28/28

TUGAS 1 :


Documents

Bab i Pengantar Sistem Kontol