TEKNIK KENDALI

Oleh :

Nur Sulistyawati

Diploma Teknik Elektro FT UGM

Silabus

1. Pendahuluan2. Prinsip Pengendalian3. Pemodelan Sistem4. Penggambaran Sistem Kendali5. Tanggapan Sistem6. Analisis Sistem Kendali7. Penalaan8. Tempat Kedudukan Akar = Root Locus9. Desain Sistem Kendali Melalui Root Locus

Referensi

1. Dorf, R.C. and Bishop, RH, Modern Control Systems, 7th Edition, Addison Wesley Publishing Company, 1995

2. Nise, N.S, Control Systems Engineering, 2nd Edition, Addison Wesley Publishing Company, 1995.

3. Franklin, G. F., et al., Feedback Control of Dynamic Systems, Addison Wesley, 1994.

4. Shinners, Stanley M., Modern Control Systems Theory and Design, John Wiley and sons, Inc., 1992.

5. Sistem Kontrol : Dasar-dasar (Terjemahan “Feedback Control Systems”, 3rd Edition, by C.L Philips and R.D. Harbor, Prentice Hall, Inc, 1997).

Pendahuluan1. Beberapa definisi• Sistem : kombinasi beberapa komponen yang

bekerja secara bersama-sama dan membentuk suatu tujuan tertentu

• Proses (alamiah) : suatu urutan operasi yang kontinyu atau suatu perkembangan yang dicirikan oleh urutan perubahan tahap demi tahap dengan cara yang relatif tetap dan memberikan hasil atau akhir.

• Proses (artifisial) : operasi yang berkesinambungan, terdiri dari beberapa aksi yang dikendalikan atau pergerakan yang secara sistematik diarahkan pada suatu hasil atau akhir.

• Operasi : proses yang dikendalikan : proses kimia, biologi, ekonomi.

Beberapa definisi (lanjutan)

• Plant : merupakan bagian suatu peralatan yang secara bersama berfungsi membentuk operasi tertentu. (Setiap obyek fisik harus dikendalikan : reaktor kimia, heating furnace, spacecraft).

• Gangguan : suatu sinyal yang cenderung mempengaruhi (secara acak) nilai keluaran suatu sistem : gangguan internal dan eksternal

• Kendali umpan balik : suatu operasi yang dengan munculnya gangguan akan cenderung memperkecil perbedaan antara keluaran suatu sistem dengan beberapa masukan dan selanjutanya bertindak dengan bertitik tolak dari perbedaan tersebut.

2. Latar Belakang- Rekayasa memberikan perhatian pada pemahaman

dan pengendalian material serta kekuatan alam demi kepentingan manusia.

- Harapan : dapat memahami dan mengendalikan bagian kecil lingkungan (sistem) agar menghasilkan produk yang secara ekonomi bermanfaat bagi masyarakat.

- Pemahaman dan pengendalian : mengingat sistem harus dapat dipahami dan dimodelkan

- Tantangan : pemodelan dan pengendalian sistem-sistem yang kompleks, modern dan terkait satu sama lain. Contoh : pengendalian lalu-lintas, proses-proses kimia, sistem-sistem robot, sistem pesawat angkasa, sistem peluru kendali.

- Disiplin ilmu memiliki peluang untuk mengendalikan banyak sistem menarik di industri secara otomatis.

3. Tujuan Pengendalian

- Mengatur suatu nilai dari variabel proses agar berada pada suatu nilai yang diharapkan

- Nilai yang diharapkan merupakan nilai acuan atau setelan.

4. Jenis – Jenis Pengendalian

a. Berdasar bidang pelayanan

i. Kendali Proses

ii. Servomekanika

b. Berdasar sumber energi

i. Swakerja (self-operated)

ii. Tertenagai (powered-operated)

c. Berdasar cara pembangkitan isyarat

i. Sistem umpan maju (feed forward)

ii. Sistem umpan balik (feed back)

Jenis-jenis Pengendaliana. Berdasar bidang pelayanan

i. Kendali Proses

Mempertahankan keluaran pada nilai tertentu / acuan

(regulator/pengaturan) besaran yang dikendalikan bukan mekanis.

Misal : temparatur, level airan, tekanan dll

Jenis-jenis Pengendaliana. Berdasar bidang pelayanan

ii. Servomekanika

Mengupayakan keluaran mengikuti variasi acuan (perintah) tracking

besaran/ keluaran : mekanis

misal : posisi, kecepatan

Contoh : peluru kendali, lengan robot

Jenis-jenis Pengendalianb. Berdasar sumber tenaga

i. Pengendali Swakerja

energi pengendalian berasal dari prosesnya sendiri

ii. Pengendali Tertenagai

energi pengendalian berasal dari sumber energi luar.

Jenis-jenis Pengendalianc. Berdasar pembangkitan isyarat

i. Sistem kendali umpan maju (feed forward)

sistem kalang terbuka (open loop)

Penggerak ProsesKeluaran yang diinginkan Keluaran

Sistem kendali umpan maju

Jenis-jenis Pengendalianc. Berdasar pembangkitan isyarat

ii. Sistem kendali umpan balik / sistem kalang tertutup (close loop)

Perbandingan Umpan Maju dan Umpan Balik

Hal Umpan maju Umpan balik

1. Kecepatan dalam pengendalian

2. Watak proses

3. Stabilitas

4. Penanggulangan galat/error

Lebih cepat

Harus diketahui secara cermatAda resiko tidak stabil

Kurang baik

Lambat

Tidak perlu cermat

Lebih stabil

Lebih baik

Contoh-contoh Sistem Kendali

Contoh-contoh Sistem KendaliSistem kendali posisi (Azimuth)

Contoh-contoh Sistem KendaliSistem kendali posisi (Azimuth)

5. Bagian-bagian (fungsional) sistem kendali

• Unsur-unsur (element)A : unsur masukan acuan H : unsur umpan balikGc : Pengendali, G1 N : unsur masukan gangguanGp : proses terkendalikan langsung, G2

Z : Proses terkendalikan tidak langsung• Peubah-peubahv : perintah / setelan (set point) c : peubah terkendalikan langsungr : isyarat acuan (referensi) q : peubah terkendalikan tak langsungm : peubah termanipulasikan b : isyarat umpan baliku : isyarat gangguan (disturbance) / beban (load) e : r-b : isyarat galat (error) / isyarat penggiatan (actuating signal)• CatatanUntuk c, pilih yang paling mewakili produkUntuk m, pilih yang cepat ditanggapi proses

A Gc Gp

N

Z

H

qv me

b

uc’

u’c

r+

+_

6. Kriteria Pengendalian

Kriteria Pengendalian

Tugas

1. Berikan contoh suatu sistem terkendali (sertai gambar blok diagram).

2. Sebutkan bagian-bagiannya dan fungsi dari tiap bagian dalam sistem tersebut.