TUGASAKHIR KSI701

t£>. g.zJ /+4 ;c;;-

A~ALISA KESTABILAN SISTEl\1 KONTROL AUTOPI LOT PADA KAPAL PALWO BUWONO 1600 TEU'S

Disusun oleh :

RENNY DAMAYANTI 4299 109 514

.. 1

v lil c , ) ~I fl'/

1 -; ')

..t (.. r-t.: I

JURUSAN TEKNJK SISTEM PERKAPALAN FAKULTASTEKNOLOGIKELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGJ SEPULUH NOPEMBER SURABAVA

2001

ANALISA KESTABILAN STSTEM KONTROLAUTOPILOT

PADA KAPAL PALWO BUWONO 1600 TEU'S

TUGASAKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

Fakuttas Teknologi Kelautan

lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

Mengetahui I Menyetujui

ABSTRAK

Dalam upaya mengatur sistem pengcmudian pada saat kapal berlayar di

samudcra bebas. diperlukan adanya suatu alat kontrol otomatis. Alat kontrol yang

berfungsi untuk menjaga arah gcrak kapal agar sesuai dengan set heading yang

akan dituju in~ discbut autopilot Dengan alat kontrol ini maka keselamatan kapal

dapat tcrjaga, sekaligt 'S dapat meminimalkan konsumsi bahan bakar. Vntuk

mengetahui seberapa baik kinerja (performance) sistem kontrol autopilot yang

digunakan kapal Palwo Buwono 1600 TEV'S ini, maka dibuatlah suatu analisa

terhadap kestabilan sistem kontrol tcrscbut.

Kompensator PID yang digunakan oleh sistern kontrol ini dimodifikasi

pada penggunaan servomotor hidrolik P dan P'l. Respon transient menunjukkan

sistcm tcrsebut stabil pada penggunaan s~rvomotor PI dcngan kompensator PID

untuk Ki ~ 900, Kp = 818,018; dan Ko = 397,904; karena grafiknya memenuhi

kriteria spcsifikasi desain yaitu settling timenya 8 detik dan overshootnya 9,5%.

Sedangkan pada pcnggunaan servomotor P dengan komp<:nsator PID, grafik

respon transientnya menunjukkan bahwa sistem kontrol pada kapal jenis full

kontainer ini tidak stabil, karcna settling timenya melebihi 10 detik. l\amun jika

settling timenya mcrnenuhi kriteria spesifikasi desain, terjadi adanya overshoot

yang melebihi 10% Dengan dcmikian sistem kontrol ini lebih tepat menggunakan

servomotor Pl.

Pada simulasi dengan gangguan gelombang taut, respon transiemnya

menunjukkan kccenderungan yang scmakin tidak stabil jika fTek'Uensi

gelombangnya semakin diperbesar. Sedangkan pada simulasi dengan gangguan

angin menunjukkan kccenderungan yang cukup stabil, mcskipun jika konstanta

fungsi alihnya diperbesar berakibat settling timenya juga semakin besar, tetapi

masih rnemcnuhi kritcria spesifikasi desain yang telah ditentukan.

iii

K\"1 .\ PE 'GA'iTAR

Assalarnu 'alaikurn wr. wb.

Puji syukur Alhamduli llah kami panjatkan ke hadirat Allah swt yang telah

memberi rahmat dan hidayahNya, sehingga kami dapat mcnyelesaikan

pcnyusunan tugas akhir 1m dengan sebaik-baiknya sesuai dengan yang kita

harapkan. Tugas akhir m1 merupakan salah satu syarat kelulusan untuk

menyelesaikan Tahap Sarjana di Jurusan Teknik Sistem Perkapalan Fakultas

Teknologi Kelautan lnstitut Teknologi Scpuluh ~opember Surabaya Adapun

judul tugas akhir ini adalah

ANALISA KESTABIT.AN SISTEM KONTROL AUTOPfLOT

PADA KAPAL PALWO BUWONO 1603 TEU'S

Untuk kedua kal inya, penulis persembahkan tugas akhir ini kepada ibu dan

bapak tercinta (Ibu Hj.Sukaniningsih dan Bapak lr.H.Wahyudi) atas k'!ir.ginan

beliau agar penulis segera menjadi seorang tukang insinyur. Tentunya penulis

tiada henti-heminya menyampaikan terirna kasih atas segala dorongan moril dan

materiil serta do'a-do'anya selarna ini schingga penulis dapat menyelesaikan

tugas akhir ini dengan baik dan tepat waktu. Demikian pula terunruk adik-adikku

tercima nan cantik jelita yang di Malang (Yuni D.W,SE.Ak. di BNI Malang dan

Dyah W.K di Planologi, Unibraw), penulis mengucapkan terima kasih atas

dorongan semangatnya selama penul isan Tugas Akhir ini.

Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada .

I. Bapak Oil Ir Agoes Achmad Vlasroeri, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik

Sistem Perkapalan sekaligus dosen pembimbing tugas akhir ini yang dengan

penuh kesabaran telah membcri saran dan bimbingan

2 Bapak lr. Sardono Sarwito, \.1 .Sc. selaku dosen pembirnbing yang telah

meluangkan waktu, tenaga, dan piJ.. iran dalam memberikan birnbingan dan

pengarahan pada penulis sclama ini.

I\

3. 13apak lr Asianto sclaku dosen wal i yang Lelah mcrnbcri semangat dan

bimbingan selama pcnulis kul iah

4 . Bapak lr. Aguk Zuhdi, YIF.M.Eng. selakt1 doscn pernbimbing selama masa

Pra-TA atas bimbingan dan pengarahannya dalam mempersiapkan proposal

Tugas Akhir ini .

5. Bapak-bapak dosen Jurusan Teknik Sistem Perkapalan atas ilmu yang

dibekalkan pada penulis, terima kasih juga Pak atas guyonannya pada forum

tim penguji saat ujian PKM II, P-1 ,dan P-2 sehingga pcnulis tidak merasa

tegang dalarn menghadapinya; juga joke-jcke segar selama kuliah di ruang

kelas maupun ruang gambar.

6. Seluruh karyawan ITS, khususnya di Jurusan Teknik Sistem Perkapalan

(karyawan Perpustakaan Pusat, Ruang Baca FTK, tukang parkir FTK, dan

sekretariat jurusan) atas segala bantuannya dalam memperlancar semua

kegiatan selama penul is kuliah.

7. Karyawan PT. PAL Indonesia Divisi Teknik yaitu Pak lsradin, Pak Hendra,

dan Bu Nurul dan Divisi Kapal Niaga, Pak Pratomo atas bantuan data-data

dan petunjuknya selarna penyusunan tugas akhir ini.

8. Semua rekan-rekan sejurusan Siska! yaitu ternan-ternan LJ ekstensi angkatan I

('99 ganjil), terima kasih banget atas segala macam bentuk bantuannya selarna

penulis kuliah; dan ternan-ternan U ekstensi yang lain serta ternan-ternan non

LJ baik ekstensi maupun reguler bahkan yang sudah alumni, khususnya yang

punya NRP. 4295100003 dan 4297100014, terirna kasih banget atas ternpat,

waktu, tenaga, dan pikirannya yang dengan sabarnya mernbimbing secara

eksternal selama penulisan Togas Akhir ini.

9. Teman-teman kos di GW 9 (Nur.S), GP 80A (Yanti), dan kornplek PLN 8

(Nana, F'irna, Mbak Yeni), atas dukungru1 dan bantuannya selama penul is

kuliah.

I 0. Om-ku tercinta sekaligus tetanggak1.1 yang paling dekat, Ir.H. Socnoko.CES

yang dengan penuh keikhlasan memberikan segala bantuan, dukungan dan

do'a-do 'anya di taoah suci agar penulis segera dapat menyelesaikan Tuga>

Akhir ini.

Penulis berharap sernoga amal kebaikan serta keikhlasan dari semua pihak

\ '

yang tclah ban) ak mcmbantu hin~,tga ter~elesail..annya penyusunan Tugas Akhir

ini mendapat imbalan yang setimpal dari Allah swt dan scrnoga Tugas i\khir ini

dapat berrnanfaat bagi semua pihal. yang mcmbutuhkannya.

Tak ada gading yang tak retal. , maka bukan tidak mungkin dalam

penulisan Tugas Akhir ini terdapat kekurangan-kekurangan dan kesalahan­

kesalahan sehingga dc:1gan lapang dada pcnulis menerima saran dan kritik yang

membangun sehingga dapat menjadi masukan yang posit if bagi penulis. Demikian

juga selarna penyusunan Tugas Akhir ini penulis rnohon maaf yang sebesar­

besamya atas kekhilafan baik yang disengaja maupun yang tidal. disengaja oleh

penulis lni semua tak lepas dari penulis sebagai rnanusia biasa.

\Vassalamu'alaikum wr wb

Surabaya. Agustus 200 l

Penulis

\1

DAFTAR GAMBAR

Gambar I. I. Flowchart mctodologi penelitian .. .. ... . .

Garnbar 2.1. Flowchan sistem autopilot . .

Gambar 2.2. Prinsip kerja GPS .. .. .

Gambar 2.3. Satelit-satelit GPS .. .. ..

Gambar 3.1. Elemen dasar diagram blok . ... ... .. ..... .. ... .. .. .. .. .

Gambar 3.2. Blok diagram dari detektor kesalahan .. ... ... .. . .. ... ... ... .... .

Gambar 3.3. Sistem loop tertutup dengan gangguan

Gambar 3.4. Sistem lo<Jp tertutup dengan pengendali proporsional .. .

Gambar 3.5. Sistem loop tertutup dengan pengendali integral

Gambar 3.6. Blok diagram pengendali P-T .. . .... . .. . ..

Gambar 3.7. Blok diagram pengendali P-D .. .. ... .. ..

1-4

IJ-6

II-8

11-9

[\[-1

Ill-2

III-3

IJI-6

m-7 III-8

. lll-8

Gamhar 3.8. Komrol PTD suatu sistem . .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. . .. .... .. .. ... ITI-9

Gam bar 3.9. Alat kontrol elektronik PID dengan menggunakan

Penguatan operasional . .. .. .. ... . .

Gam bar 4 .1. Penempatan antenna GPS .. . .. . .

Gambar 4.2. Perbedaan set heading antara GPS dan gyrocompass .

Gambar 4.3. Magnet selenoida . ... .. ... . .. ... . . .. ... .. ..... .. ..

Gambar 4.4. Servovalve hidrolik proporsional plus integral .... .... .. ... .. ..

Gambar 4. 5. Sistem dashpot . . . . . .. .. ... ... .. ..

Gambar 4.6. Blok diagram servomotor hidrol ik .

Gambar 4.7. Blok diagram servomotor hidrolik proporsional plus

III-10

IV-4

IV-5

IV-10

IV- 15

IV- 16

IV- 19

Integral ... .. .. .. .. !V-20

Gam bar 5.1. Blok diagram dengan dua gangguan ... ... .. . .. .. .... .... V-2

Gam bar 5.2. Blok diagram tanpa gangguan .. .. .. . . .. .. ... .. .... .. .. .... . V-2

Gambar 5.3. Grafik respon transient untuk system tanpa

kontroller PID... . . . .. ... .... .... .. .. . ..... . ... .. V-4

Gambar 5.4. Grafik respontransient untuk system dengan servomotor

PI kompensator PTD pada Ki = 200 . .. .. .. .. .. .. . .. .. . V -8

Gambar 5.5. Grafik 1 espon transient untuk system dengan servomotor

\It

PI kompensator PJ[) pHd a Ki ~ 250 . . .. . V -9

Gambar 5.6 Grafik respon transient untuk system dengan servomotor

PI kompensator PID pada Ki = 900 .... .. . .. . . .. . . V-1 0

Gambar 5.7. Grafik respon transient untuk system dengan servomotor

PI kompensator PI pada Ki = 900 .... ... . V- 12

Gambar 5.8. Grafik respon transient untL•k system dengan servomotor

PI kompensaLOr P pada Kp = 6 18,018 ... .. .. . ... .. ... ... . ... .. .. V-13

Gambar 5. 9. Blok diagram system dengan servomotor P . .

Gambar 5.1 0. Grafik respon transient untuk system dengan servomotor

P kompensator PID pad a Ki = l 050 ..

Gl!rnbar 5 ·1 I. Grafik respon transient untuk system dengao servomotor

V-14

V-17

P kompensator P!.D pada Ki = 4000 . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . V-18

Gambar 5.12. Gratik rcspon transient untuk system dengan servomotor

P kompensator PID pada Ki = ~000 . .. ... ... . V-20

Gam bar 5.13 . Grafik respon transient untuk system dengan servomotor

P kompensator PID pada Kp = 1895,561 .. . .. .. .. . .. ... .. .. V-22

Gam bar 5.14. Root locus dengan menggunakan kompensator PID .. .. .. . . . V -26

Gambar 5.15. Root locus tanpa menggunakan kompensator PID .. ... .... V-28

\IIi

DAFTAR TABEL

Tabel I. I Penyimpangan sudut kemudi . ... .. . .... .. .. .. . ... . .. . ... . ... ... .. . 11-4

label 1.2. Parameter yaw di bawah kondisi stat is . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . Il-5

I abel 5. I. Penyirnpangan set heading pada hasil simulasi terhadap

gangguan gelombang .. . ..... . .... ... .. .

iabel 5.2. Hasil simulasi terhadap gangguan angin ..

V-23

V-24

"

DAFTAK lSI

Halaman Judul .. ......... .. .. . . .. .. .. .. . ...... . .. .. .......... .

Lembar Pengesahan .. .. . .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. .. .. . .. .. .. .. . 11

Abstrak .. . .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. .. .. .. . . .. .. . .. . .. . .. .. .. . .. .. .. .. .. .. . .. . .. . .. . . .. .. . ' 11

Kata Pengantar .. .. ....... .. .... .. .. ... . .. . .. .. .. .. .. . .. ............... ... .. iv

Daftar Gambar . .. .. . .. . .. . . .. .. .. .. .. . . .. . .. .. . .. . .. . .. .. .. .. . .. . .. . . .. . .. .. . .. .. .. v11

Vll l Daftar Tabel

Daftar lsi ... . .. . .. . ... .. . .. ... ... .. . .. ....... ........ . .. .. .. ...... lX

BAB ll'ENDAHULUAN

I. I. La tar Belakang .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. . .. . .. . . . .. . . .. .. I -I

1.2. Tujuan .. .. .. .. .. . .. .. .. ...... ...... . .. .. .... .. . .. .. .. .. .. . .... .. . .. .. .. .. .. .. I-2

1.3. Perumusan Masalah .... . .... ... .. ... .. .. .. .. ... ..... .. . .. .... .. .. .. .... f-2

1.4. Batasan Masalah .. . .. .. . . .. .. .. ... . .. . .. .. . ... ... .. . .. .. .. . . . .. . .. . .. . . .. .. . .. I-3

1.5. Manfaat . ... . .. . .. .. .. . .. .. . . .. .. ... . l-3

1.6. Metodologi .. . .. . . .. ... . . .. .. . ... . .... .... .. .... .. .. .. ... .. .... ..... .... .. I-4

BAB II PENGENALAN SISTEM AUTOPILOT

II.! . Tinjauan Umum . ... .. .. .. . 11-1

IL2. Komponen Sistem Autopilot . . .. .. .. ................. .. ...... .... . .. ... ll-2

II.2. I. GPS (Global Positioning System) .. .. .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. . . . . . .. . . . .. II-6

T1.2.2. Steering Insert .. .. . . .. .. . .. .. .. .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. .. .. .. .. .. . .. .. ll-9

IL2.3. Feedback Units .. ... .. ... .. ... . ... ..

BAB Ill DASA.R TEORl PENGENDALlAN

IlL I. Diagram Blok .. . .. . .... . ............ . .. ......... . .. . ... . .. ... . ... . . ...... .

III. I. I. Deteh.ior Kesalahan .. ..

ll-ll

III- I

Tll -2

Ifl.l.2. Sistern Loop Tertutup Dengan Gangguan .. .. .. . .. . .. .. .. . .. .. . .. . .. . 111-3

1112. Control Unit .... .. . .... ... ..... .. .... .. .. . .... . ...... .. ...... . .. Tll -4

1112.1. Aksi Pengendalian Dua Posisi a tau "on-off' . .. . .. .. . .

I.II 2.2 Aksi Pengenda lian Proporsional (P) .. . .. ... ..... .. . ..

111-5

lll -5

111.2.3 Aksi Pcngendalian Integral (f) ........ . 1!1-6

Ill.2.4. Aksi Pcngcndalian Proporsionai-Pius-lntcgral (P-I).. ........ . . Ill· 7

IIL2.5. Aksi Pengcndalian Proporsional-Plus-Derivatif (P-D) .... .... . .. .. .. III-8

IIL2.6. Aksi Pengendalian Proporsional-Plus· Integral-Plus·

Derivatif(P·l·D) ... .. .. .... .. . ... .......... . ... ... ....... .. lli-9

1!1.2.7. Realisasi Rangkaian Kompensator .... ... .......... .. . .. .. .... . 0 ....... lll-10

ITU. Ana lisa Respon Sistem .. .. . .. . .... .. ....... .. .. ... 0 .. .. . • nl-11

IIU.l. Klasifikasi Respons Sistem ...... 0 .... .. ... . .. .. .... 0 ..... 0 0 ........... 0 Ill-1 2

111.3 .1.1. Karakteristik Rcspons Waktu (Time Respons) .... . .. . .. 0........ .. III-12

l!U .1 .2. Karaktcristik Rcspons Frekucnsi (Frequency Respons) . . . . . . . . . . III-13

UI.3 .2. Karakterisrik Respons Step (Step Rcspons) . .. .. .. .. .. .. m -1 J

III.4. Anafisa Root Locus ... .. . . ....................... ... .. .. III-14

BAB IV I\10DEL tvlATE\fATIK SISTEM fjSIK DAN TRANSFER

FUNCTION SISTEM

!V. I. Ship Dynamic ................. 0 ... : ........ .... . . .. . . .. .. .. .. ....... o .. .. . IV- I

IV.2. Disturbance Modelling . ...... .. .. .. .. 0 .... .. .... 0 0 ....... o 0 .... 0 ... . . . .. IV -2

IV.2. L Gelombang Laut . . .. . . . .. . . . .. . . .. . .. .. . ..... ... . .... ... .. .. ... IV -2

IV.2.2. Angin ... ... ... . . .. .. .... .. ... .. .. . .... .... ... o . .. o ............ o .. ... . .. . .. IV-3

IVJ . GPS o .... .. .. .. .. . ...... .. .... ...... . .. .. .... . .. ............ IV-4

IV.4. Rudder Modelling . . ....... . 0.. 0 ....... .... 0 .. ... .. ... ...... . IV-6

IV.5. Potensiometer Modelling .. .. ... .. 0.. .. ..... . . . ............... IV-7

IV.6. Aktuator Efektrohidrofik ... ........ . ........... 0 0 .... ... .. . .... .. ... .. .. .. . IV -9

IV.6. L Solenoid Magnet 0 .... ... ... . .... . .... . .. .. .. . ...... 0 .. ... 0 .. 0 .... o .... .. IV-9

IV.6.2. Servomotor Hidrolik .. ... .. ........... . .... .. ... .. . ... ...... .. .. ...... IV- 15

!V.6.2. L Servomotor Hidrolik Dengan Aksi Proporsionallntegral. IV-15

IV.6.2.2. Servomotor Hidrolik Dengan Aksi Proporsional ............... ... . IV-21

IV.7. Data Kapal Palwo Buwono 1600 TEU'S .. .. . .... ... .. . .. ..... .. ... . ... TV-22

BAB V AN:\LISA KEST ABILAN SISTEM KONTROL AUTOPILOT

V. l Fungsi Alih Sistem Kontrol .. ... .. ... .. .................... .. .. ... V-2

V.2. Ana lisa Respon Sisrem Kontrol Autopilot .. . .. .... . .. .... .. .. .. .... . V-3

V.2.1. Spesilikasi Desain .. .. .. ... ... ... ..... .. . ..... ... .. .. .... ... . V-5

V.2.2. Desain Kompcnsasi dengan Modifikasi Servohidrolik

.\i

Proporsional Integral

\' 2 2.1 Sistem Dengan Kompcn:,;uor PIO

V 2.2 2. Sistem Dengan Kompensator PI . . ..

V.2.2.3. Sistem Dengan KompensatOI P . . . .. . .

V 2. 3. Desain Kompensasi dengan Modi ll~asi Servohidro lik

\ "-5

\"-7

\.'-II

V-1 1

Proporsional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V - 14

V.2.3.1. Sistem Dengan Kompensa10r PLD ... . .. ... . .. .. . .... .. V-16

V.2.3.2. S1stem Dengan Kompensator PI ........ .... ... ... . .. .. . .. .. ... ..... V-19

V 2.3.3. Sistem Dengan Konpensator P . . ... .. .... ... . . . ... ..... . V-21

V 3 Simulasi Sistem Komrol Autopilot . . .... ... .. .. .. . .. . .. . .. \'-23

\ ' 3 I. Simulasi Sistem Kontrol Autopil;'t dcngan Gangguan

Gelombang .... . V-23

V.3.2. Simulasi Sistcm Komrol Al:topilot dengan Gangguan Angin V-24

V.4. Kestabi lan Sistern Kontrol Autopi lOt . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . ... . .... V-24

V.4. 1. Roots Locus Sistern dengan Mcnggunakan Kontroller PID V-24

V.4.2. Roots Locus Sistem Tanpa Menggunakan Kontroller PID . .. .. .. .. . V-25

BAB VT PENUTUP

VI. I. Kesimpulan .. . . ................................... .. ....... ............. Vl-1

VT 2 Saran . . ... . .. .. . ... . .. .. .. . . ... . . ...... . .. . .. . .. . .. . .. . .. .. . . .. . .. . VJ-2

Daftar Pustaka

Larnpiran

BABI

PENDAHULUAN

Tugos Akhir (KS 1701)

Sistem kontrol automatik telah memegang peranan penting dalam

perkembangan ilmu dan teknologi. Maka, dewasa ini hampir semua peralatan suatu

system menggunakan kontrol automatik. Sebab pada kemajuan dalarn teori dan

prakteknya, system kontrol autornatik dapat memberikaa kemudahan dalam

mendapatkan performansi dari system dinamik, mengurangi kesalahan yar.g

disebabkan manusia dalam mengatur system peralatan, meniadakan pekerjaan­

pekerjaan rutin yang membosankan yang harus dilak'Ukan manusia, dan sebagainya.

Begitu juga kontrol automatik pada system navigasi untuk menjadi keselamatan kapal

itu sendiri.

Sistem navigasi begitu penting keberadaannya bagi kapal yang berlayar di

tengah-tengah lautan yamg luas agar terjamin keselamatannya. Sisten1 ini dapat

membantu kapal dalam komunikasinya dengan kapal lain ataupun dengan pelai>uhan.

Sedangkan autopilot digunakan untuk mengendalikan arah gerak kapal yang relatif

tetap dalam jangka waktu yang cukup lama karena kapal itu sedang mengarungi

samudera yang sangat luas seperti Samudera Hindia dan Atlantik.

1.1. LATARBELAK\NG

Pada kapal Palwo Buwono 1600 TEU yang berlayar mengarungi Samudera

Hindi a dan Atlantik menuju Amerika Serikat dengan panjang 167,74 m dan kecepatan

19, I knots, membutuh.kan kontrol automatik pada system navigasinya, di sini yang

kita bahas pada autopilotnya.

Maka perlu bagi kita untuk menganalisa system kontrol d3ri autopi lot pada

kapal Palwo Buwono 1600 TEU ini dcngan terlebih dahulu menurunkan model

./299. I 09. 51./ 1- 1

luj~m ltkhtr fK\"/i{}/J

matcmatis dari masing-masing komponen system kontrol ter~ebut lalu dican fungsi

alih dari system tersebut secara keseluruhan

Dcngan mengevaluasi system kontrol automatik pada auto pilot diharapkan

dapat mengetahui seberapa baik kestabilan dan sensitivitas dari system kontrol

tersebut, sehingga dapat menjamin keselamatan dari kapal itu sendiri.

1.2. TUJUA~

Secara garis besar tujuan dari analisa ini adalah:

a) Tujuan Umum :

Untuk memberikan informasi kepada pembaca mengenai sistem komrol autopilot

dan memahami sena mempelajari lebih dalam prinsip kerja dari sistem komrol

autopilot.

b) Tujuan Khusus :

Adapun tujuan khusus analisa ini adalah untuk menganalisa sistem kontrol

autopilot dalam menjaga arah gerak kapal selama beroperasi di lautan bebas

sehingga sistem kontrol mempunyai perforamncc yang tinggi dalam

kemampunannya mempertahankan arah gerak kapal dari gangguan-gangguan

seperti ombak dan angin

1.3. PERUMUSAI'i MASALAH

Yang dimaksud dengan system komrol adalah suatu usahaiperlakuan yang

dilakukan terhadap suatu system, dengan input tenenru untuk mendapatl;an output

sesuai dengan yang diinginkan. Sedangkan suatu system itu perlu dikendalikan

dengan tujuan sebenarnya adalah unruk mendapatkan perlbrmance system yang baik

sehingga didapatkan output sesuai dengan yang direncanakan

Autopilot yang digunakan kapal Palwo 13uwono I 600 TELi sebagai salah satu

dari peralatan 5)'Stem navigasinya, fi.mgsinya untuk mengcndalikan arah gcrak kapal

itu pada saar berJa,·ar mengarungi samudera besar. Walaupun input dari sistem

autopilot ini cukup beragam. yaitu dari gyrocompass. GPS, DGPS. dan Rudder Angle

./ 299./ (19. 5/./ l-2

Feedback Unit , bukan tidak mungkin terdapat ketidakakuratan yang dapat berakibat

arab gcrak kapaltidak sesuai dengan set heading yang direncanakan

Di sini kita dapat memperhatikan input dan output masing-masing komponen

dari sistem autopilot Dengan demikian kita dapat menganalisa sistem kontrol yang

digunakan autopilot ini sehingga diharapkan dapat mengetahui seberapa baik kinerja

dan sistem kontrol tersebut dalam usahanya untuk tetap mempenahankan arab gerak

kapal.

l.4. BATASAN MASALAH

Sistem navigasi yang dianalisa sistem kontrolnya di sini dibatasi pada

autopilotnya saja. Sedangkan untuk mencegah meluasnya permasalahan yang akan

dibahas nantinya, di sini kami memberikan batasan masalah sebagai berikut :

• yang dianal isa cukup hanya kestabilan sistem kontrol tersebut

• diasumsikan kecepatan kapal konstan, yaitu sekitar 19 knots

• arah lintasan kapallurus ke depan

• tidak merancang sistem kontrol baru pada autopilot

• sistem kontrol yang dianalisa sesuai dengan yang digunakan kapal tersebut

• sistem dianggap sebagai sistem linier parameter konstan

• pengaruh gangguan pada sistem kontrol hanya dibatasi pada pengaruh gelombang

laut sinusoidal dan angin.

l.S. MANFAAT

Manfaat yang diperoleh dari analisa ini nantinya adalah :

a) Mengetahui performansi system kontrol autopilot dalam menjaga arah gerak kapal

selama berlayar di lautan bebas

b) Memberikan pengetahuan pada penulis tentang aplikasi system kontrol

c) Mengetahui Jems sistem kontrol apa ~ang tepat unruk mengendalikan autopilot ini

-1299.109.5/-1 1-3

'l'ugas Aklur (KS 1701)

1.6. METODOLOGI

Secara umum met ode penelit ian yang penulis h'tmakan dalam menganalisa

Tugas Akhir ini dapat diamati seperti nampak pada gambar I. 1 berikut ini .

Pcru musan Masalah

• di st u rba nc~ I Pengtunpulart

DrtHI -fullg s1 a11 h I

pcm odelan rn atematis rcspon

+ ~ transien1

Ana lisa Kcstabilan

1 root I tidak stabil "I locus stabil

k~~i m pulan

Gamhar /./. F/owc/wrt metodologi peneli!inn

Dari gambar tersebut setelah dirumuskan permasalahannya, maka untuk

memperoleh model matematis pada tiap-tiap komponen serta disturbancenya,

diperlukan Jangkah awal yang berupa pengumpulan data. Sebab dalam analisa

kestabilan suatu sistem kontrol dibutuhkan pemodelan matematis yang akurat untuk

seluruh komponen sistem tersebut.

Dalam rangka pengumpulan data ini, di san;ping melakukan survey data

langsung ke lapangan. dalam hal ini adalah PT PAL Indonesia sebagai pihak pembuat

kapal. penul is juga mengadakan studi literatur untuk mendapatkan pen tmusan­

perumusan fungsi alih dari masing-masing komponen. Dari fungsi alih-fungsi alih

tersebut dapat disusun suatu blok diagram yang lengkap untuk sistem rersebu t.

-1299.109 . .514 1-4

'l'ugas Akh;r (KS 1701)

Setelah blok diagram sistem selesai dibuat, baru kemudian dengan bantuan

prob1fam Matlab dapat dibuat analisa kestabilan dengan mencari root locus dan

simulasi untuk mcndapatkan rcspon transientnya. Di sini, jika belum mendapatkan

kestabilan sistem kontrol, maka dapat dil<tkukan umpan balik menuju ke pemode!an

matematis fungsi alih komponen sistem. Hal ini dapat dilakukan dengan meneliti

kemcali keakuratan data dan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan fungsi alih

yang baru yang benar-benar teliti untuk memperoleh kestabilan sistem. Dari analisa

kestabilan tersebut diperoleh adanya kecenderungan kestabilan sistem yang kemudian

dapat ditarik kesimpulan.

-1299.!09.51-1 1-5

BAB II

PENCE~ALAN SISTEM AUTOPILOT

U.l. TINJAUM U.MUM

Tek:nik kontrol untuk perkapalan selalu mengalami peningkatan sctiap

tahunnya. Beberapa masalah yang dihubungkan dengan pengoperasian dan

otomatisasi dari perkapalan diselesaikan dengan menggunakan kontrol algoritma pada

digital computer.

Pada kapal yang berlayar di samudera bebas sepeni Kapal Palwo Buwono

160C TEU'S, masalah utama yang dihadapi adalah jarak pelayaran yang cukup jauh

dari benua yang satu ke benua yang lainnya dengan kecepatan kapal yang diusahakan

konstan dan arah gerak kapal yang tepat scsuai dengan set headingnya. Pada dasaroya

arah gerak kapal dapat dipantau melalui serangkaian peralatan navigasi yang disebut

Rudder Angle lndikator (RAJ). Tetapi jarak pelayaran antar benua yang cuk"Up jauh

dapat mengakibatkan arah gerak kapal makin lama makin tidak sesuai dengan set

heading yang diruju karcna adanya gangguan seperti ombak, angin, dan arus air laut.

Untuk mengatasi hal ini yang jika dibiarkan akan mempengaruhi lama pelayaran

akibat arah kapal yang tidak sesuai, maka pemecahannya adalah menggunakan alat

otomatis yang dapat diset pada heading kapal yang diinginkan yaitu autopilot. Dan

autopilot yang digunakan kapal yang kecepatannya 19 knots ini, mcrupakan buatan

Jerman dengan merk C. PLAT! I.

Komponen utama yang harus ada pada sistem kontrol kapal adalah autopilot,

yang diperlukan untuk menjaga kontrol heading yang optimal dalam kondisi

opcrasionalnya. Untuk tambahan sebagai faktor kearnanan, autopilot seharusnya dapat

meminimalJ...an konsumsi bahan bakar dan gerakan kemudi dalam menjaga arah

./.ltJ<J I()<) 51~ 11-1

/ i tJ.(OI Akh1r ( KS f7(}f)

hcadingnya, dan juga melengkapi manuverability yang bagus dalam perubahan arah

heading'

Gerak kapal yang non linear dan menunjukkan parameter yang kuat yang

bcrgantung pada kecepatan kapal dan kecepman poros baling-baling, meskipun

pengaruhnya kecil dalam operasional kapalnya. Lagipula terdapat berbagai macam

gangguan sepeni angin, ombak, arus air !aut, dan gangguan lain yang tak terduga

yang dapat tcljadi pada permukaan air laut, tidak dapat dimodelkan dcngan tepat.

Maka dari itu, distorsi linier, variasi paramctrik dan pemodelan yang tidak tepat harus

diperhatikan karena merupakan hal yang penting yang tidak dapat diabaikan dalam

masalah autopilot

Perkembangan kestabilan sistem kontrol akhir-akhir ini menunjukkan fungsi

kontrol autopilot yang efisien. Kontroller dapat dijamin kestabilannya yang kuat

dengan melihat pemodelan yang tidak tepat atau gangguan dari luar yang masih dapat

diijinkan untuk fungsi berat dinamik yang digunakan pada prosedur perencanaan

kontrol.

II.2. KOMPO~E~ SISTEM AUTOPILOT

Pada sub bab ini akan diuraikan komponen-komponen dari sistem autopilot,

baik itu input maupun outputnya, serta umpan baliknya. Sedangkan fimgsi utama dari

Autopilot Interface Unit adalah sebagai steering amplifier yang menggunakan arus

langsung sinyal proportional ke perintah rudder angle, mengontrol katup solenoid dari

steering engine. Yang dibutuhkan rudder angle adalah tanpa overshoot seperti yang

diperimahkan oleh follow up hand wheel arau sebuah autopilot. Umuk analog yang

dikontrol steering engine, sinyal out put dihasilkan magnitude yang diperlukan untuk

mengarahkan kemudi pada sudut yang ditunjuk. Pada Autopilot Interface Unit juga

terdapat potensiometer untuk kedalaman pulsa, sudut kemudi dan kompensasi

kesalahan untu~ penyesuaian sinyal out put autopilot yang mcnyesuaikan jenis

steering engine dalam suatu perintah

Gnmble.Zhang. & f(;H<.:b• f(H:c·B:lsed Slupj\IIIOJ>I19t l?c5ign. p.2-51

./299. lOY 5/.l lt-2

1'up,as Akh11· ( KS 17/J/)

Sedangkan pada NA VIPILOT V, sebagai jenis autopi lot yang digunakan

kapal in~ digerakkan dengan bantuan komputer agar dapat menekan konsumsi bahan

bakar NAVIPILOT V ini biasa digunakan pada semua jenis kapal mulai dari kapal

kccil sampai kapal supertanker yang paling besar

Sinyal actual heading disuplai oleh gyrocompa~s. pengiriman magnetic

compass mel a lui nuxgatc atau compass electronic yang secara terus-menerus berubah

dengan set heading secara manual dipasang pada digital display pada autopilot. Ketika

actual heading bersamaan dengan set heading, maka merupakan dua nilai yang sama,

tidak ada perbedaan. Jika kapal menyimpang dari set heading, atau jika set heading

berubah, maka perbedaan itu akan masuk kc pengoperasian digital computing circuit

pada 3 kontroller (PID) Sebuah microprocessor memproses sinyal yang berbeda

terscbut dan menghasilkan sebuah output atau sinyal pcrintah yang terdiri dari 3

komponen, yaitu :

a) Komponen proporsional pada kesalahan set heading (P)

b) Gambaran komponen kelengkapan dari kesalahan set heading dengan

memperhatikan waktu (1)

c) Gambaran komponen pada perubahan rata-rata atau hubungan dari kesalahan set

heading kesalahan posisi kemudi yang dimulai ketika ada perbedaan antara sinyal

periutah autopilot dan sinyal posisi paras kemudi. Kemudian kemudi langsung

berubah untuk membatalkan atau meniadakan kesalahan

Dengan memvariasikan parameter pada sebclah kanan dari display yang sesuai, maka

proses autopilot bisa bagus dan kondisinya pun aman, walaupun ada gangguan sepcrti

cuaca, badai I aut maupun pada saat berlabuh/ bongkar muat.

NAVlPILOT V Sistem Autopilot dikcmbangkan dan dibuat oleh teknologi

yang paling modem. oleh karena itu menggabungkan beberapa fungsi dan hal-hal

yang penting yang tidak tcrsedia pada autopilot sebelumnya. Konsekuensinya,

terminologi yang digabung dengan sistem autopilot diubah dan ditambah untuk

mcmenuhi tuntutan kemajuan teknologi Modifikasi tcrminologi mayor itu adalah

.J:J<J9 JOV 5N 11-3

a) Actual heading adalah gans honsontal pada titik kapal dalam beberapa "'aktu

terhadap kutub utara

b) Set heading adalah sudut an tara kutub utara dengan arah kapal yang ditunjukkan

autopi lot

c) Set course adalah sudut antara kutub utara dengan letak!posisi kapal yang ditunjuk

oleh autopilot dari way point yang satu ke way point yang lain

Perpindahan dari pcngemudian manual menjadi pcngemudian autopilot

memungkinkan dilakukan sctiap saat. tanpa memperhatikan apakah autopilot

mempengaruhi adanya set heading atau bahkan membcrikan perubahan pada set

heading Keoptimalan pad<! pengemudian bergantung pada kondisi yang biasa te~adi

yaitu. angin, laut, dan arus air laut yang dibawa setelah sistem autopilot dipasang

Sebagai catatan, ketika perpindahan dari pengemudian manual menjadi

kontrol autopilot, actual heading pada kapal diambil sebagai set heading pada saat

peralihan schingga mcngabaikan kesalahan-kesalahan yang merubah arah gerak kapal

ketika cara pengemudian diu bah penyetelannya ke autopilot.

Sedangkan parameter kemudi memiliki I 0 posisi dan mengontrol

penyimpangan dari sudut kcmudi yang paling kecil (0, I) ke sudut kemudi yang paling

besar (3,0). Ak:ibat dari parameter kemudi di bawah kondisi yang bervariasi, maka

dapat dilihat tabel berikut :

Posisi Heading Deviasi Perkiraan Sudut Kemudi 0.1 I 0.1 0.2 I 0.2 0.3 I 0.3 0.5 I 0.5 0.7 I 0.7 1.0 I 1.0 1.5 I 1.5 2.0 I 2.0 ~. 5 I 2.5 3.0 I 3.0

Tahel 1.1 I ahel f'~·~~''mJI.f.IIIS,ml 'udut ~ouudi

.jJ</9 109 5/.J 11-4

1/tga.• Akhtr ( KS 170 I J

Catatan · tabel ini hanya untuk kondisi normal

Ni lai yang atas digunakan sebagai pcnunjuk. lni akan nampak bahwa

disebabkan olch rcspon karakteristik frckuensi autopi lot, sudut kcrnudi yang

mengakibatkan kondisi dinamik actual akan berbeda dengan kondisi statis. Jika

kondisi cuaca bagus, autopilot akan diopcrasikan dcngan parameter kemudi pada

posisi 0.3, 0 5, 0. 7, atau I. Pengalaman menunjukkan bahwa selama berlabuh

parameter kemudi scharusnya dikurangi. Juga merupakan hal yang penting untuk

mengurangi parameter yaw Berlayar pada kecepatan rendah dapat mengurangi

parameter kcmudi. Sclama perubahan pada set heading ketika bcrlayar dcngan hanya

satu geladak rnuatan

Parameter yaw memiliki range antara 1-9 dan respon yang bermacam-macarn

dari autopilot. Pada cuaca cerah parameter yaw seharusnya diset pada 2, yang dapat

menghasilkan kontrol yaw yang relatif tepat. Ni lai yaw I mencapai akurasi tertinggi

dalam menjaga set heading. Cuaca yang bagus schingga dapat mcngurangi yawing,

nilai yaw yang lebih tinggi rnasih dapat diijinkan. Akibat parameter yaw di bawah

kondisi statis dapat ditunjukkan data pada tabcl berikut ini :

No. Range Yaw Pengurangan Ke~a Kernudi 0 0 l 0.5 2 I 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 8 9 10

'l'ahl!l 2. Pnrnmeter.\·aw di ba\rah krmd1.\i stafi.t

Tabel tcrsebut menu1~ukkan besamya range yaw yang berhubungan dcngan dcrajat

kebebasan '\ ilai im diberikan hanya scbaga1 pciUnjuk. discbabkan oleh karakteristik

./2!}<), /I)'), 5/./ II-~

lltga• Aklur ( KS 1701 J

respon frekuensi, autopilot memiliki kcbebasan yaw lebih keci l di bawah kondi si

dinamis berdasarkan perubahan posisi kapal, dibanding kondisi stati snya

Counter rudder control mclengkapi operator dengan range setting amara 0-9

untuk mengatur akibat gerak kapal menycsuaikan proses kontrol autopilot. Akibat

terbesar yang diperoleh pada seuing 9 berlayar dengan counter rudder yang rendah

(setting I) dapat menimbulkan gerak kapal menjadi zig-zag di sekitar set heading dan

menyebabkan kegagalan selama perubahan arah.

~ro compass I Rudder Stccrmg

Angle 8 Magnetic E lcctronic In sen

lndtl.ator Compass Compass

• AUTOPILOT INTERFACE UNIT

GPS Rudde r

Command

Gombar :!./. 1-1m• chart .mtem autopilot

II.2.1. GPS (Global Positioning System)

GPS mcrupakan sistcm navigasi yang tncnggunakan 24 satclit (sebenarnya

hanya 21. 3 di amaranya merupakan satelit cadangan) yang berputar dengan

ketinggian 20.183 km dari bumi setiap ll jam 58 rncnit. 2 Posisi kapal ditemukan oleh

pengukuran Jarak dari 2 atau 3 satelit kc posisi kapal tersebut Jarak ditcmukan oleh

n'J'J WCJ 51-I ll-6

7itgas Akhir ( KS I 70 I J

waktu yang diambil untuk sinyal yang dikirim dari satelit kc pcnerirna. Tetapi,

terdapat scbuah satel it tarnbahan digunakan untuk menghapus kesalahan pengukuran

akibat dari faktor waktu yang tidak digunakan untuk menyesuaikan waktu secara tepat

dengan waktu yang ada pada sate! it.

Pada posisi 2 dimensi, posisi kapal itu (latitude dan longitude) ditentukan pada

perpotongan tiga titik pada bola bumi yang dibentuk oleh 3 satelit. Pada posisi 3

dimenst, posisi kapal (latitude dan longitude) ditentukan pada 4 titik perpotongan

pada permukaan bumi yang dibentuk oleh 4 satelit

Global Positioning System terdiri dari 24 satelit (6 putaran x 4 satelit

geostationer) GPS yang berputar mengelilingi bumi, memungkinkan pihak kapal

menghitung posisinya di manapun kapal tersebut berada, selama 24 jam sehari jika

kapal itu dapat menerima sinyal satelit. Tetapi, satelit-satelit ini di bawah pengawasan

pemerintah USA sehingga posisi dan kecepatan satelit bisa jadi sedikit diubah tanpa

pemberitahuan yang merupakan strategi militer USA. Juga pengiriman radio yang

dapat dihentikan pada pengujian peralatan, atau perubahan pada orbitnya,

menyebabkan posisi kapal tersebut tidak tepat Selama navigasi yang ada seperti

Loran C., Decca, navigasi lain, peta, navigasi visual, kedalarnan dan suhu air laut dan

lain sebagainya.

Keakuratan posisi GPS tidak diperbolehkan oleh strategi militer USA. Ketika

PDOP(Position Dilution of Precision) 3 atau kurang dan ketika satelit GPS posisinya

pada orbitnya bagus, pihak kapal dapat menduga kira-kira 95% dari data posisi,

keakuratannya sekitar 100 meter. Dan 5% sisanya dari data terdapat kesalahan sampai

200 meter atau lebih. Jika unit antenna terhalang, atau jika posisi satelit tidak tepat,

POOP bisa jatuh dan bisa jadi sekitar 95% dari posisi data akan terdapat kesalahan

yang melebihi 100 rneter.3

Posisi kapal dapat dipcrbaiki dengan koreksi DGPS (Differential Global

Positioning System). Ketika kapal tersebut berkomunikasi dcngan kapal lain, kapal itu

' GPSIDGPS Na\'igmor. KODEN Operation !vlanual. p. 1, ' GPSIDGPS 1\a\'igator. KODEN Operation Manual. p. I.

./299.109.51./ 11-7

7itgas A kh" ( KS 1 70 I J

dapat menggunakan DGPS yang dapat memperbaiki letak posisi dan kapal la•n tidak

dapat melakukannya Kapal •tu seharusnya memberitahu kapal lain bahwa posisinya

itu diperoleh dari hasil keluaran DGPS.

Sistem DGPS ini dapat memperbaiki keakuratan posisi dari GPS, tapi hanya

yang dekat pantai saja. DGPS positioning rnernerlukan pcncrima beacon sebagai

pembeda. Stasiun radio beacon menerima posisi data yang diukur GPS dan data posisi

yang diketahui masing-masing, menghitung kesalahan pengukuran pada data ini, dan

menghasilkan data yang benar. Stasiun mengirimkan data koreksi dengan

rnenggunakan beacon transminer, dan NA VlGA TOR kapal rnenerirnanya dengan

menggunakan penerima beacon NAVIGATOR dapat rncngabaikan kesalahan posisi

dan dapat mempcrbaiki keal.:uratan posisi. KeaJ.:uratan ini tinggi kctika kapaltcrsebut

berada dekat dengan stasiun pusat. Umumnya, sistem DGPS dapat digunakan dalam

jarak antara 100-200 millaut dari stasiun penghubung•

3'\1 me:nsioraf

User sa~ment

\ t ~ 2-Qm~rsicra ~cSI:.on (lar.c)

Gambar :U. Prinsip ker;a GPS

' GPS/DGPS Ka,igator. r-:ODEN Operation Manual, pA i.

./299.109.5/./

Comrcl scg"ren:

ll-8

Tugas Akhir ( KS I 701)

Gamhar 1.3. Satelit-sarelit GPS

ll.2.2. St~ring Insert

Keaodalan dari tingkat tinggi secara ekstrim diperoleh sekarang melalui sistem

steering utama elektrik sistem steering hidrolik dan mekanik yang diganti pada

tumpuan kapal. Intensifikasi tanpa penghentian pada regulasi dari kumpulan

klasifikasi perbaikan yang kontinyu dari sistem steering marine yang cukup

mengawasi sekelilingnya dan tennasuk juga output alarmnya.

Sesuai dcngan pennintaan pembeli, follow up, dual follow up, dual non follow up dan

kombinasi di antaranya dapat disesuaikan dengan steering engine yang ada.

• Keoptimalan dapat disesuaikannya semua yang dipakai steering gear

• Boleh ruemilih dual circuit yang mengijinkan berlebihan

• Keperluan pengabelan minimal antara bridge dan ruang steering gear

• Biaya instalasi rendah

• Konstruksi yang kuat dapat meminirnurnkan perawatan

• Tidak adanya transmisi potensiometcr yang aman untuk sisten follow up

• Dibuat sesuai dcngan keperluan pengelompokan klasifikasi

4299.109.5/.J ll-9

A. Konfigurasi sistem dan fungsinya

- Non follow up steering

Tugas Akhu· ( KS 1701)

Dua t.ombol tekan (kanan!kiri) atau sebuah katup magnetik pengontrol tiller dari

steering gear atau unit powcrhidrolik (telemotor dikontrol steering gear). Steering

gear beroperasi sepanjang hubungan yang diaktitkan.

- Follow up steering

Pengaktifan steering insert (handwheel/tiller), suatu signal DC proporsional

terbadap sudut kemudi, yang disampaikan ke amplifier. Amplifier mcngontrol katup

magnetik dari steering gear yang akan mengoperasikan ke kanan a:au ke kiri sampai

signal pada feedback unit sesuai dengan signal pada steering insert (dengan magnit

yang berlawanan sehingga jumlah voltase pada amplifier mendekati nol) Power

supply untuk amplifier selalu dijamin melalui sebuah kotak, dihubur.gkan ke pompa

utama steering gear. Steering insert dan feed back unit diengkapi dcngan

potensiometer. Dalam kasus di mana telemot.or controlled steering gear telah

dikontrol, untuk masing-masing pompa utama hidrolik interface harus dipasang

sebagai tambahan, masing-masing terdiri dari hidrolik aft('r power unit dengan

kotak tombol dan, jika perlu juga dipasang hidrolik adjusting cylinder. Katup

solenoid dipasang pada hidcolik after power unit dengan mengoperasikao melalui

hidrolik adjusting cylinder sccara langsung pada steering gear. Silinder ioi meogatur

penunjukan arah (kiriikaoan) dari steering gear dan kecepatan.

Kedua sistcm itu dapat digabung atau dilanjutkan untuk pengoperasian rangkap.

Kontigurasi sistem lain ter3edia sesuai permintaan pcmbeli, termasuk sistem

steering untuk twin steering gear.

B. Control Eemcnt : (C. PLATH)

- Follow up steering NA 'v1GUIDE F

Follow up steering sistem memperbolehkao sudut kernudi yang dibutuhkan yang

dipilih. Handwheel dipilih indikator sudut kcmudi, yang dijalankan dengan

mengart ikan scbuah titik dan skala, sudut kemudi dalam hubungan pada posisi

.f299.109.5/.f fl-1 0

·' I

7ilgas Akh1r ( KS 1701 )

handwheel. Servo mechanism menjalankan kemudi untuk mengarahkan pada posisi

yang telah ditcntukan sebagaimana yang telah diset olcb handwheel.

- :'>/on follow up steering :>lA VI GUIDE NN

Non fo llow up steering tergantung dengan adanya perbedaan karaktcristik pada

steering engine yang diset sepanjang gerak yang dimaksud oleh atau dari tombol

tekan, tiller atau hand wheel. Dcngan steering jenis ini, rnaka perlu untuk memasang

rudder position secara terpisah untuk tujuan pengawasan

TI .. 2 .3. Feedback Units

l'\on follow up steering system membutuhkan hanya dua rudder limit switches

di mana saklar steering engine mati ketika kemudi dicapai pada posisi hardover.

Beberapa klasitikasi juga mensyaratkan control display dari kemudi posisi midships.

Follow up steering system membutuhkan tambahan rudder limit switches, sebuah

rudder angle feedback unit, yang melengkapi steering system dengan ketelitian posisi

rudder dalam bentuk signal sinchro atau signal potensiometer.

Untuk merubah signal fisis yang berupa posisi (pergeseran sudut 6 ) k~ dalam

signal listrik. Pada prinsipnya potensiometer terdiri dari clemen tahanan yang

dilengkapi dengan kontak bergerak. Elemen tahan dieksitasi dengan DC atau AC dan

tcgangan output adabh fungsi linier dari input displasemen.

-1299 109 j I-I 11 -1 I

Tugas Akhir ( KS 170/)

BAB 111

DASAR TEORl PENGENDALlAN

m. I. DIAGRAM BLOK

Yang dimaksud dengan sistem kontrol adalah .matu usaha atau perlakuan yang

dilakukan terhadap suatu sistem, detigan input tettentu untuk mendapatkan output

yang sesuai dengan yang dikehendaki. Suatu sistem kontrol terdiri dari sejumlah

komponen. Sedangkan untuk menunjukkan fungsi yang dijalankan oleh tiap

komponen, biasanya digunakan suatu diagram yang disebut "Diagram Blok".

Diagram blok suatu sistem merupakan pernyataan diagramatik dari fungsi­

fungsi yang diperankan oleh masing-masing komponen dan aliran sinyal. Diagram ini

menunjukkan adanya hubungan antara berbagai komponen dan juga menunjukkan

secara lebih realistik (daripada model matematik) aliran sinyal dari sistem sebenarnya.

Dalam diagram blok, antara variabel yang satu dengan yang lair.nya

dihubungkan oleh blok fungsional. "Biok Fungsional" atau biasanya disebut dengan

·'Biok" saja, merupakan simbol untuk operasi matematik pada sinyal masukan

terhactap blok yang menghasilkan sinyal keluaran Fungsi alih dari masing-masing

komponen dimasukkan dalam blok yang bersesuaian, yang kemudian dihubungkan

dengan anak panah untuk menunjukkan arah sinyaL Sedangkan sinyal tersebut hanya

dapat mengalir sesuai dengan arah panah tadi. Maka dapat dikatakan bahwa diagram

blok sistem kontrol menunjukkan sifat uni-lateral. Gambar di bawah ini menunjukkan

elemen dasar diagram blok. Ujung anak panah yang menuju blok menunjukkan

masukan dan anak panah yang meninggalkan blok menyatakan keluaran. Anak panah­

anak panah ini menyatakan sinyal.

__ x_(s_l ____ ~•l ___ F_u_n_g~-· --~----Y--(s_)_.. . Alih G(s)

(!nmhar 3. J. Elemea da.~ar ding, ram blok

./299 J 09.5 j.: III- I

Tu,~as Akh1r ( KS 1701)

Dimensi sinyal keluaran dari blok adalah dimensi sinyal masukan dikalikan

dengan dimensi fungsi alih dalam blok.

Y(s) = G(s) . X(s)

Keuntungan-keuntungan lain dari diagram blok adalah sebagai berikut :

Mudah menyusun diagram blok keseluruhan dengan menghubungkan blok dari

komponen-komponennya.

Memungkinkan pengevaluasian pengaruh tiap kotnpcnen terhadap keseluruhan

sistem.

Berisi informasi tetang sifat dinamik sistem, tanpa mempermasalahkan bentuk

fisik yang sebenarnya.

Di samping keuntungannya, terdapat pula kelemahn-kelemahannya yaitu

sebagai berikut :

tidak menggambarkan sumber energi secara eksplisit

tidak tunggal, sehingga sejumlah diagarm blok dapat menggambarkan suatu

sistem, tergantung sudut pandang analisisnya. 1

ill.l.l. Detektor Kesalahan

Detektor kesalahan ("error detector") menghasilkan sinyal yang berupa

perbedaan antara masukl\n acuan dan sirtyal umpan balik, pada sistem kontrol. Dalam

desain, pemilihan detektor kesalahan sangat penting dan harus dilakukan dengan hati­

hati. Hal ini perlu dilakukan karena ketidaksempu;naan detektor kesalahan akan

mengacaukan penampilan seluruh sistem. Diagram blok detektor kesalahan dapat

ditunjukkan pada gambar berikut ini :

R(•) '>~'----E-(s) •

Gambnr 3.1. Blok diagram dari derekror kesai<Jhan

1 lr Edig0111 A .. M.Sc .. Peneamar KQntrol OiOJllf11Jk ( Tekuik Fisika Frl ITS. 19~~). hal. 31

./ ]99 / 09.5 J.l lll-2

/uga., AIJur ( KS FO I }

Lingkaran dengan silang di dalarnnya mcmpakan simbol yang mcnunjukkan

operasi pcnjumlahan. Tanda posit if atau ncgatif menu l'lj ukkan apakah sinyal ditambah

atau dikurangkan Dan, sinyal yang ditambahkan atau dikurangkan itu mempunyai

dimensi dan sa!llan yang sama

ill.1.2. Sistem Loop Tertutup dengan Gangguan

Gambar di bawah ini menujukkan suatu sistem I~Jop tcrtutup dengan

gangguan. Jika dua masukan muncul dalam sist~m linier, tiap masukan dapat

dipcrlakukan tanpa menghiraukan masukan yang lainnya Dan kcluaran yang

bersesuaian dengan masing-masing masukan dapat dijumlahkan utuk memperoleh

keluaran gabungan.

R(s)

Gangguan N(s)

H(s)

Gombar 3.3. Sistem loop tertutup tlengan gangguan

C(s)

untuk mengetahui pcngaruh gangguan N(s), sistem diandalkan dalam keadaan statis

dengan kesalahan not. Tanggapan terhadap N(s) adalah :

CJ\(s) G2(s)

N(s) 1 + G1 (s)Gz (s)H(s) (Ogata, 1997} ... ....... (3.1)

di sisi lain. jika yang diinginkan adalah tanggapan tcrhdap masukan acuan R(s). maka

gangguan N(s) dianggap no!.

Dengan dcmikian, tangnapannya sebagai beriku1 .

(Ogata,1997) . ... (3 2)

-1299109 514 lll-3

Tuxos Aklur ( KS 1701)

Sedangkan tanggapan tcrhadap masukan acuan R(s), dan gangguan N(s) adalah

scbagai berikut :

C(s) = CR(S) + c,(s)

(Ogata,l997) .... .. .. (33)

Tinjauan keadaan G,(s)H(s) > I dan G1(s)G2(s)H(s) > I. Untuk keadaan ini,

C,(s)/N(s) mcndekati noL Atau pengaruh gangguan dapat dJ\iadari . lni merupakan

salah satu keuntungan dari sistem loop tertutup Dengan mudah akan terlihat, bahwa

vntuk umpan balik satuan ('unity feedback"), H(s) = I, maka keluaran akan sama

dengan masukan.

ID.2. CONTROL UNIT

Kontroller merupakan salah satu komponen sistem yang berfungsi mengolah

sinyal umpan batik dan sinyal referensi menjadi kontrol sedemikian rupa sehingga

performansi dari sistem yang dikendalikannya sesuai dengan spesifikasi performansi

yang diinginkan.

Komroller automatik berfungsi untuk membandingkan harga yang sebenamya

dari keluaran sistem dengan harga yang dinginkan, menentukan deviasi dan

menghasilkan suatu sinyal kontrol yang akan memperkecil deviasi sampai nol atau

sampai suatu harga yang terkecil Cara kontroller menghasilkan sinyal kontrol disebut

Aksi Pengotrolan!Pcngendalian. Kontroller automatik dapat diklasifikasikan sesuai

dengan aksi pengontrolannya sebagai berilnlt :

I. Kontroller dua posisi atau "on-off'

2. Kontroller Proporsional ( P )

3. Kontroller lntegral (f)

4. Kontroller Porporsional + Integral ( P l )

5 Kontroller Proporsional -r Derivatif ( PO )

6. Kontroller Proporsional + Integral + Derivatif ( PID )

n99/IN 5/.1 111-4

TuRa' Aklur ( KS ro1 1

Pengertian tcntang karaktcristik dasar dari berbagai aksi pengendalian tcrsebut sangat

diperlukan agar kita dapat memiliki pcngendal i yang terbaik untuk pcrsoalan yang

dihadapi.

LU.2.l. Aksi Pen~:endal ian dua posisi atau '·on-ofT'

Dalam sistcm pengendalian dua posisi, elemen penggcrak hanya dua posisi

tetap yang biasanya hanya ··on" dan "ofl". Pengendali jenis ini relatif sederhana d~n

murall. sehingga sering digunakan baik dalam industri, maupun dalam pemakaian

sehari-hari.

Apabila sinyal keluaran dari pcngendali sebagai m(t) dan sinyal kesalahan

sebagai e(t). maka dalam pengendalian dua-posisi, sinyal m(t) berada pada harga

maksimum atau minimum, bergantung pada sinyal kesalahannya, apakah positif atau

negatif. Maka rn(t) = M1 untuk e(t) > 0

= M2 untuk e(t) < 0

dengan .M1 dan M2 merupakan konstanta Harga minimum M2 biasanya nol atau -Mt.

Pengendali dua-posisi biasanya berupa peralatan listrik. dan biasanya menggunakan

selenoida listrik untuk menggerakkan katup

lll.2.2. Aksi Pengendalian Proporsional (P)

Dalarn penguatan proporsional ini digunakan sebuah potensiometer yang

bcrfungsi untuk mengatur arus listrik masukan dengan mengubah besar kecilnya

tahanan.

l:ntuk pengendali dengan aksi pengendalian proporsional. hubungan antara

keluaran pengendali m(t) dan sinyal kesalahan e(t) adalah :

m(t) ~ Kp c(t)

atau dalam transformasi Laplace

AI(~) K -- p £(.~)

-!299. I 09. 5/./

(Ogata. 1997) ....... (3 4)

111-5

'l'ugus Akhir ( KS I 70 I )

dengan Kp merupakan sensitivitas proporsional atau gain.

Baga.imanapun mekanisme sebenarnya dan apapun bentuk daya untuk

opcrasinya, pengendal i proporsional selalu berupa penguat dengan gain yang bisa

diatur. Diagram blok pengendalinya dapat kit a lihat pada gambar 3.4.

r(t)

;~L-=========·I~=K=p=~:=:u(~t)~~-~·_l_si-st-em __ l __JI '*\ Gomb(lr 3 . ./. Stsrem loop rerlutup dengan pengemfali proporsionnl

Kontroller type P jarang di~>unakan karena terlalu sederhana dan hanya dapat

men~enuhi salah satu dari ukuran kualitas.2

Ill.2.3. Aksi Pengendali Integral ( 1 )

Aksi Pengendali Integral 1m jika ditambahkan pada kontroller dapat

menghilangkan adanya kesalahan keadaan tunak pada respon terhadap masukan

tangga. Dalam pengendalian dengan aksi pengendalian integral, harga keluaran

pengendali m(t) berubah dengan laju yang proporsional dengan sinyal kesalahan e(t),

sehingga:

dm(t) K' . ) -- = te{t dt

atau;

m(t) = Ki J; e(t)dt (Ogata, 1997) ... (3 .5)

dengan Ki adalah konstanta yang dapat diatur.

Sedangkan fungsi al ih pengendali integral adalah :

M(s) K --s: - .. .. ... (3.6) J:;(s) s

4299.109.5/./ ll l-6

/ugas Akhir ( KS ! l UI)

Jika harga e(t) dua kal i, maka harga m(t) berubah dua kal i lebih cepat. Untuk e(t) - 0,

harga m(t) adalah konstan. Kadang-kadang pengendali ini disebut juga pengendali

"reset''. Gambar 3.5. menunjukkan diagram blok pengendalian integral.

E(s)

;~L-,.._~---_-_-_-_-_-_-_~ .. _I_K_; ,_·s_ f-_-u _ _,_<_~"-> _ __ __ __ __,_.,: IL ___ s=i=st=et=n=~~-M_jr ,

Gam bar 3. 5. S1.<1em loop terlulup dengnn pengemlal1 integral

lll.2.4. Aksi Peng:-ndalian Proporsional-Plus-lntegral (P-f)

Kontroller PI memiliki fungsi alih sebagai berikut :

G.(.\')= K,s+K, "" Kp(s + K,IKp) s s

Kontroller ini memiliki pole di titik asal dan zero di-KI/KP. Karena pole lebih dekat

ke titik asal daripada zero, maka kontroler jenis ini merupakan phase-lag, dan

kontroller akan menambah sudut negatif pada syarat sudut Root Locus. Dengan

demikian kontroler ini digunakan untuk memperbaiki tanggapan keadaan tunak

sistem.

Aksi pengendalian dari pengendali proporsional-plus-integral didefinisikan

oleh persamaan :

K , m(t) ~ Kp e(t) + ; fo e(t)dt

a tau dalam tran sformasi Laplace

--=Kp 1+-M(s) ( 1) E(s) Ts

... .. .. . .. .. (3.7)

Dengan Kp menyatakan sensitivitas proporsional atau gain, dan Ti menyatakan waktu

integral atau waktu reset. Keduanya dapat diatur.

' Lab.Teknik Pengatumn. Siste•n Pcngatur,ln. ·rcknik Elcktro FTI ITS. hal. 611 I

-1299./09 51./ TII-7

1ugas Akhir ( KS 17111)

E (s) + u(L) M(s)

K (1 + Ts)/Ts Sis tem _'x p I I

Gnmbnr 3. 6. JJ/ok diagram pengendali P-1

Waktu integral mengatur aksi pengendalian integral sedangkan perubahan

harga Kp mempengan:hi kedua bagian proporsional dan integral dari aksi

pengendalian Gam bar 3.6. menunjukkan diagram blok pengendali Pl.

ID.2.5. Aksi Pngendalian Proporsional - Plus - Derivatif (P-D)

Aksi pengendali P-D didefinisikan oleh persamaan sebagai berikut :

m(t) = Kp e(t) + Kp Td de(t) dt

dan fungsi alihnya :

M(s) = Kp(l+TdS) E(s)

.... (3 8)

. .... . . .. ... (3.9)

Dengan Kp rnenyatakan sensitifitas proporsional dan T d menyatakan waktu deriva\if.

Keduanya dapat diatur. Kadang-kadang pengendali ini disebut juga pengendali

kelajuan (rate), di mana besarnya keluaran pengendali sebanding dengan laju

perubahan sinyal kesalahan e(t).

E( ) s + u (I) M(s)

~ KP(1 + T ds) 1-- Sistem

(inmbar J. 7. Diagram Blok l'engendnli f>. l)

./299./09.514 111-8

l'llg<" AU11r ( KS /7()1)

Kontroller type PD. juga jarang digunaJ..an karena memerlukan tuning parameter yang

presisi, memiliki respons sangat cepat dan ccnderung tidak stabil. 1

II 1.2.6. Aksi Pengendalian Prot>orsion:tl-Pius·I ntegral-Pius-Del'ivatif ( P- l-0 )

Kombinasi aksi pcngendalian proporsional. integral, dan derivatif dinarnakan

aksi oengendalian Proporsional-plus-Integral-plus- Derivatif (P-1-D). Aksi gabungan

ini mempunyai keuntungan dari masing-masing aksi pengendalian tersebut. Dan

kontroller PID merupakan kontroller feed forward yang berfungsi untuk mengolah

sinyal error menjadi sinyal kontrol

Je(t) Kp f ' m(t) = Kp e(t) r Kp Td - ~ - J. e(l}dl

dt Ti o """'" "" (3. 10)

atau dalam Laplace domain didapat :

Gc(s) = M(s) di mana Gc(s) adalah: E(s)

Gc(s)=Kp[l + -1

+Tds] (0gata,l997) Tt(S)

...... . ..... (3.11)

dengan Kp menyatakan sensitivitas proporsional, Td menyatakan waktu derivati( dan

Ti menyatakan waJ..-ru integral. Diagram blok pengendali ini ditunjuJ..kan pada gambar

3.8

Sistcon

<iamhar J.l>. Kontrol PID suatu sistem

' Lab. Teknik Pcn!l<ol\or.HI. SisiCm Pcnmnur;m. rcl-..ruk Elektro FTI ITS

.J ]')') I IIY 51-I !11-9

1'11JW~ Aklur ( KS 170 I J

ll£.2.7. Rcalisasi Rangkaian Kompensator

Pada rangkaian kontroller akan digunakan jala-jala elektronik dengan

menggunakan penguat operasional (op- amp). Gambar 3.9 memperlihatkan sebuah

alat kontrol elektronik PID dengan menggur.akan penguatan operasional. , ................... .. .... ............ !

c1 1 r---1 1---,;

l' '"''"'"""'"'"''''"'"""''""'""""""""'

.. , ;

;

Ei(s) E,,

.; \ / I

Gambar 3.9. A/at konrrol elektronik PID dengmrmenggunakan penguatan operasional

Fungsi alih untuk sistem diatas adalah : E(s) = _ Z2 £i(s) Zl

dengan; Zl = Rl RIC I + I '

(Ogata, 1997)

Maka . E(s) = _ ( R2C'2s - l) (RICis + It Ei(s) C'2s Rl )

Scdangkan Eo(s) = _ R4

l-:i(s) R3

Maka diperoleh :

-1299 I 09. 51 .J

ZZ = R2C2s +- 1 C2s

(Ogata, 1997)

.. .. .... . (3. 11)

. . . . . . (3 12)

(3 13)

Ill- ! 0

'/'ugas Akh1r ( KS 1701 )

I::o(.1) : F:o(s} £(s) _ N4R2 (NICis+ I)(N2('2s+ I) Ei(s) £(s) Ei(s) R3RI R2C2s

Jadi

"' - - - + +ld Is R4R2 ( RIC I+ R2C2 I , (' ) R3RI R2C2 R2C2s

R4(R1CI + R2C2) ( I RICIN2C2 ) = - - R3RIC2

1 + (RlCI + R2C2)s + RICI + 1<2C2 .I'

.... .. (3.14)

K N4(R1CJ + R2C2) P- R3RIC2

Ti

Td=

RIC I+ R2C2

J<ICIR2C2

RIC!+R2C2

. .. .. . . (3 15}

.. . .. (3.16)

.. .. ... (3 17)

Kontrol PfD mempunyai keunggulan diband:ng den!_!an sistem kontrol yang

lain yaitu:

a. Secara luas banyak digunakan di bidang industri

b. Kontrol PID hasil kerjanya dapat menguatkan pekerjaan dalam

kondisi operasi yang luas.

c Fungsi sederhana

d. Membantu para insinyur untuk mcngoperasikan suatu kontrol

dengan cara mudah & sederhana.

ll l.3. ANA LISA RESPON SJSTEM

Untuk menganalisa dan mendesain sistcm kontrol. kita barus memilil.i dasar

perbandingan kinerja dari berbagai sistem kontrol Dasar ini dapat disusun dengan

mcnetapkan sinyal-sinyal uji tenentu dan membandingkan respon berbagai sistem

terhadap sinyal-sinyal masukan ini

~!99 }09.514 111-11

rugas Akhir ( KS 170 I j

Beberapa kriteria desain berdasarkan pada sinyal semacarn itu atau pada

respon sistern terhadap perubahan syarat awal (tanpa suatu sinyal uji). Penggunaan

sinyal uji dapat dibenarkan karena ada suatu korelasi antara karakteristik sistern

terhadap sinyal masukan uji tertentu dan kemampuan sistem untuk mengiku ti sinyal

masukan yang sebenarnya.

II1.3.1. Klasifikasi Respons Sistem

Berdasarkan sinyal bentuk sinyal uji yang digunakan, karakteristik respons sistem

dapat diklasifikasikan atas dua rnacam, yaitu :

II1.3.1.I. Karakteristik Respons Waktu (Time Respons), adalah karaktelistik

respons yang spesifikasi performansinya didasarknn pada pengamatan bentuk respons

output sistem terhadap berubahnya waktu. Secara umum spesifikasi performansi

respons waktu dapat dibagi atas dua tahapan pengamatan, yaitu :

a. Spesifikasi Respons Transient, adalah spesifikasi respons sistem yang diamati

mulai saat terjadinya perubahan sinyal input/gangguanlbeban sampai respons

masuk dalam keadaan steady state. Tolak ukur yang digunakan untuk mengukur

kualitas respons transient ini antara lain : Rise Time, Delay Time, Peak Time

Settling Time, % Overshoot.

Terdapat beberapa macam ukuran kualitas ResponsTransient yang biasa

dil:,>unakan, antara Jain :

Time Constant ('t) : Ul"'Uran waktu yang diukur melalui respons fungsi selubung

yaitu mulai t = 0 sampai dengan respons mencapai 63.2% (e-1 x 100%) dari respons

Steady State.

Rise Time (TR) : Ulmran waktu yang diukur mulai respons mulai t = 0 sampai

dengan res pons rnernotong sumbu steady state yang pertama.

Settling Time (Ts) : Ukuran waktu yang menyatakan respons telah masuk ± 5%

a tau ± 2% at au ± 0. 5% dari respons Steady State.

Overshoot (Mp) : Nilai relatifyang menyatakan perbandingan harga maksimurn

respons yang rnelampaui harga steady state dibanding dengan nilai steady state.

.J 299. /U9. 51 .f 1!1-12

'litgcts Aklnr ( KS / 70 I)

Time Peak (TI>) : Ukuran waktu yang menyatakan faktor keterlambatan re~pons

output terhadap input,diukur mulai t = 0 sampai dengan respons mencapai 50% dari

respons Steady State.

b. Spesilikasi Respons Steady State, adalah spesifikasi respons sistern yang diamati

mulai saat respons masuk dalam keadaan steady sampai waktu tak terbatas (dalam

praktek waktu pengamatan dilakukan saat Ts $ t $ 5Ts). Tolak ukur yang

digunakan untuk mengukur kualitas respons steady state ini antara lain; % Error

Steady State baik untuk eror posisi, eror kecepatan maupun eror percepatan.

lll.3.1.2. Karakteristik Respons Frekuensi (Frequency Respons), adalah

karakteristik respons yang spesifikasi performansinya didasarkan pengamatan

magnetude dan sudut phasa dari penguatan gain (output/input) sister:n untuk masukan

sinyal sinus (A sin rot), pada rentang rrekuensi w = 0 sampai dengan w = '1:) . Tolak

ukur yang digunakan untuk mengukur kualitas respons frekuensi ini antara lain ;

Frequency Gain Cross Over, Frequency Phase Cross Over Rise, Frequency Cut-Off

(fi lter), Frequency Band-Width (filter), Gain Margin, Phasa Margin, Slew Rate Gain,

dan lain-lain.

ID.3.2. Karakteristik Respons Step (Step Respons)

Adalah karakteristik sistem yang didapatkan dari spesifikasi respons output

terhadap masukan step.

Transfer Function (TF) sister:n dapat dituliskan sebagai :

_Y(_s) = _ _ :.::.K-.,-­X(s) _ l_' sz + 2; s + 1

(!),~ (j)ll

Untuk rnasukan x(t) = A.u(t) atau X(s) =A!s, ma!;a output sister:n dalam fungsi s dapat

ditul iskan sebagai berikut :

4299. I 09 51./ II 1-13

/ ug01 Akhtr ( KS JiOJ)

rampak bahwa sifat dua akar l..arakteristil.. sistem s2 dan SJ tergamung pada harga <;. di mana ·

• Jika I; > I kedua akar berharga real dan berbeda, disebut sebagai sistem Over­

damped.

• Jika <; ~ I kedua akar berharga real dan sama, disebut sebagai sistem Critically­

damped.

• Jika I; < I kedua akar merupakan konjugasi kompleks, disebut sebagai sistem

Under-damped.

ill.4. ANALISA ROOT LOCUS

Terdapat tiga tujuan utama dalam melakukan analisa dengan sistem kontrol

umpan balik linier, yaitu :

I. Menganalisa stabi l tidaknya suatu sistem

2. Bagaimana "Transient Respon"-nya

3. Bagaimana "Steady State Perfonnance"-nya

Dalam pembahasan pada Tugas Akhir ini, agar dapat mencakup ketiga tujuan

tersebut, dipergunakan metode "Root Locus". Metode yang telah ditemukan oleh

W.R Evans ini merupakan suatu metode yang digunakan untuk mencari akar-akar

persamaan karakteristik dengan cara menggambarkan akar-akar persamaan

karakteristik itu untuk semua nilai dari suatu parameter sistem. Akar-akar untuk suatu

ni lai tertentu dari parameter ini selanjutnya terletak pada grafik yang diperoteh

dengan bantuan program Mat lab.

Sebenarnya root locus merupakan tempat kedudukan akar-akar dari

persamaan karakteristik G(s)H(s) + t = 0 di mana salah satu dari parameter di datam

persamaan karal..teristik ini harganya dapat berubah-ubah dari not sampai tak hingga

Sebagai parametemya mungkin bisa berbentuk gain, friction atau yang lainnya • yang

pada dasamya merupakan fal..tor koefisien yang terdapat di datam persamaan

karakteristik

4.!99. 109.51-1 lll - 14

Adapun urutan

berik-ut :

Ti•ga.~ Aklur ( KS I 701)

langkah-langkah membuat tempat kedudukan akar sebagai

Menempatkan kutub-kutub dan nol dari G(s)H(s) pada bidang s. Cabang-cabang

tempat kedudukan akar akan mulai dari kutub-kutub loop terbuka dan berakhir

pada no I (no I yang rerbatas dan nol di tak terhingga).

2. Menentukan tempat kedudukan akar pada sumbu nyata.

3. Menentukan asimptot dari cabang-cabang tempat kedudukan akar.

4. Mendapatkan titik-titik "breakway" dan break in".

5 Menentukan sudut datang tempat kedudukan akar dari kutub kompleks (pada nol

kompleks).

6. :vfendapatkan titik-titik sehingga tempat kedudukan akar mungkin memotong

sumbu imajiner.

7. Dengan menganibil sejumlah titik uji di sekeliling yang cukup luas titik asal dari

bidang s, sketsa tempat kedudukan akar.

8. Tempat kutub-kutub loop tertutup pada cabang-cabang tempat kedudukan akar

dan menentukan nilai penguatan K yang berkaitan dengan menggunakan syarat

besaran. Atau dengan menggunakan syarat besaran untuk menentukan lokasi

kutub-k-utub loop tenutup untuk nilai penguatan K tertentu yang diberikan.

Dari membaca grafik root locus ini nantinya akan nampak bahwa sistem dapat

dikatakan stabil apabila pada suatu harga parameter (K), akar dari persamaan

karakteristik berada di region negative (-) real pan atau sebelah kiri dari sumbu

imaginer.

-1:!99109.51-1 III -I:'

T~tga., Akhlr ( KS roJ J

BABIV

MODEL MATEMATIK SISTE\1 FISJK DAN

TRANSFER FUNCTIOl\ SISTEM

Langkah awal d~olam menyelesaikan analisa sistem dinamik adalah dengan

mengembangkan model matematis dari sistem fisik Dalam membuat suatu model

matematik harus merepresentasikan kondisi nyata dari sistem dinamik. Kemudian

komponen-komponen yang terdapat dalam diagram blok sistem, saru per satu dibuat

penurunan model matematik.

IV. I. SHIP DYNAMIC

Terdapat dua struktur controller yang berbeda yang umumnya digunakan au topilot

yaitu ur.tuk steady state course keeping dan course changing. Pada pengemudian

kapal yang normal membuat deviasi kecil dari sebuah garis lurus. Pada beberapa

kasus model ini dapat disederhanakan menjadi model Komoto1 :

G(s) : l!f(s) "' K (CAM'S 1998) b'(s) s(l + Ts)

Di mana :

~~ = heading kapal

6 = sudut kemudi

........ (4. 1)

T - time constant kapal, dapat dibantu dengan f,'Tllfik Tau Nomogram

K Rudder gain

Parameter K dan T bergantung pada beberapa faktor yaitu trim pada saat bongkar

muat. kedalaman air laut, kecepatan kapal, dan sebagainya Hal ini dapat ditunju!,kan

1 Sanur :-lejim. Design of Lnmtcd Authoritl Adapti' e Sltio Steering AutoDtiOIS. (Acadcnue Na1 alc.Tunista. 19981. p. t8.

-1299 !M.5/.f IV- L

Tuga.v Akl11r ( KS 1701)

balm,.a gain tcrsebut proporsional dan time cons1am-nya sebal iknya, proporsional

terhadap kecepatan (Am strom and Wittenmark, 1989)

K = Ko . u

t = ro (j

Di mana U = kecepatan kapal

(CAM'S) .. (4.2)

(CAM' S) ... (4.3)

Dari data NA VIPILOT V, harga T dapat diketahui dari grafik Tau Nomogram yaitu T

= 17,1.2

Sedangkan harga K diperoleh dari data

Data kapal :

referensi sebagai berikut :

• panjang kapal (Lpp)

• mas sa

• kecepatan kapal

• momen inersia

• Nr

• No Sehingga :

167,74 m

14152000 g

19,1 knots = 9,78 m/s 10 2

lzz = 2,32 . 10 kg.m

9 -4,529. 10

8 -1,255 . 10

K = -1,255xl08 = -

0028 - (- 4,529xl010

) '

maka lungsi alihnya adalab 1f1 = - 2,8xl0 ' 8 s(17, Is+ 1)

IV.2. DfSTURBAI'iCE MODELLING

1V.2.1. Gelombang Laut

Fungsi alih dari gangguan gelombang dapat ditunjukkan sebagai berikurl :

: C.PLA 1H Na,·igation AIII0111<1Lion. Opcmtor. Tcclmical & Sen i ce Mmutal. (NA VTPILOT. Hamburg. German\ .1996).p.3 · l8. 1 Grimble.Zhang. & Kmebi. 11oo_:Pased_ShiQ.,A.ut.Qilll_pt Desigo. (UniverS!I) of Stanhcl~ de. Scotlnndl,p. 2-5~

./299. I O'J 51-I JV-2

Tugadklur ( KS l7fJJ)

H, 1 . ( 2 [ W .. S ] = - -sm K ·~ n lfl.~ L Jl,.,.) ""' ·- 2~ 'V S W' · · ··• .\ ,.. ~~·' ..... ,. .. + U. Ql

..... .. (44)

Menunjukkan gangguan heading yang ditimbulkan oleh gclombang I au t.

Di mana : tinggi gelombang

W wav frckuensi model gelombang

Jl"av sudut perpotongan gelornbang

n""'' unity variance

Dengan bantuan program MATLAB, respon pengendalian J..ontrol au10pilot

dapat disirnulasikan. Masukan yang digunakan merupakan bentuk gelombang yang

bekcrja !erhadap kapal. Mcnurut data dari www.bmg.go.id gelombang laut yang

te~adi di samudera bebas tingginya berkisar antara 1,25 - 2,5 m. Dan frekuensi.tya

menu rut data dari CAM'S '984 berkisar an tara 0,3 rad/detik sampai 1,3 rad/detik.

IV .2.2. Angi.n

Fungsi alih J arJ gangg.•an angin dapat ditunjukkan sebagai berikut (dari

referensi5) . ,.

111 ••• =K.,,sin(2p.,.)s·Z;: .... ......... (4.5)

Menunjukkan gangguan yaw yang ditirnbulkan beban angin yang menerpa

bangunan atas kapal.

Di mana arah angin terhadap gerak kapal

V wita kecepatan an gin relatif

U kecepatan kapal akibat gangguan angin

Sedangkan untuk gangguan arus air laut, sesuai data dari WY-fV>l bmg.u.o id

bahwa pada samudera bebas kecepatan arus air laut berkisar pada 19

'(' Y. Tzeng & K F Lm. AcL,plll ¢ Sl11p Stccnng Autoo•IOJ Qesagn With &nunal!!lg &. Sic r;Uc !, 11111!111g Actuator. lnstiuru of !1-bntunc Techno log). National Taman Ocean Uni1~~•r1) p.9 'Gnmble. Zhang.& Katcba. HJC-Bn5c:d Shap AutopilOt Desagn. (Unh·crsll~ ofSII':nhcl~dc. Scotland). p 2-S4

J J99. I ny 5 I .J l\ '-3

.-

T:tgar Akh;r ( KS 1701)

rnph(meter/hour) Unt1.1k kapal Palwo Buwono 1600 TBU'S yang panjangnya (Lpp) = 167,74 m dengan gangguan arus air laut yang kecepatannya sekitar 19 mph, dapat

dikatakan pengaruhnya cui."Up kecil. Maka pada Tugas Akhir ini tidak membahas hal

tcrsebut.

IV.3. GPS

Sebagai salah satu input dari sistem autopilot GPS sebagai sensor sudut heading

kapal. GPS ini meng&TUnakan dua antenna di bow dan stem kapal sepeni nampak pada

gambar 4 l. Heading kapal dihitung berdasarkan rumus ·

h, -h. V' = arc~g · (CAM'S 1998)

I

Di mana: h1 "' posisi receiver di stem terhadap koordinat bumi

h2 = posisi receiver di bow terhadap koordinat bumi

~ jarak kedua receiver tersebut

Gambor -1. /. Penempotan antenna GPS

Berdasarkan referensi (CAMS '98 halaman 31 0) :

.. ... (4.6)

Respon GPS dan Gyrocompass ada1ah hampir sama ketika menguk."Ur sudut heading

kapa1 maka dapat dikatakan bahwa transfer func1ion antara GPS dengan gyrocompass

4299.109.51./

l"ugas Akhir ( KS 1701)

adalah sama6 sepetti nampak pada gambar 4.2. Dan dapat rnenggunakan respon

integral umuk menyatakan respon integral umuk menyatakan respon GPS.

K(;F;

--- "'CYI - .... r.'I;JO'SS 2CO r--L--~-_.:._.J---,

190

i ~ 180 " ~ ;: 1 70 8

160

1 so L_ _ __.. __ _._ __ ,__ _ _J

0 so 150 zco timo(s)

Gambar -1.2. Perbednan set heading anrara GPS dan gyrocompass

Sistem ini mcnggunakan GPSIDGPS NAVIGATOR dengan tipe KGP-913/9!30

merk Koden dengan spesifikasi sebagai berik:ut :

Receiving frequency = 1575.42 MHz t I MHz

Sensitivity = lebih baik dari 130 dBm

Tracking speed = 200 knots maximum= !02,88 rnldt

Accuracy position = 10 meter(DGPS ON}, 100m (DGPS OFF)

Accuracy velocity = 0, I knot (DGPS ON)

Power supply = I 0, 8 - 41,6 volt

:vfaka gain penguat GPS :

Krg .. 102,88

Diagram blok GPS :

~1i (s) ----II>MI ~ \jiO (s) 1-~---"-, ...

6 Saruro. KuruJi. Noritaka Due Mint~ ~lication or KGPS for Ship Tri.1t. 1-Urosh.ima Uni,·crsity.

4299.109 51 -I IV-5

Tugas Aklur ( KS 1701)

Schmgga Transfer funcuon dan GPS adalah .

lF = 102,88 .~

IV.4. RUDDER MOOELLLNG

Berfimgsi untuk membangkitkan rnomen yang yang melawan yawing kapal dengan

mcmbemuk sudut serang oc.

Gaya angkat, L :

L = 1'> . p Ct A, U2 .(4.7)

Di mana.

l "' gaya angkat

p = rapat mas sa air I aut

CL = koefisien lift

A, = luasan rudder

u = kece9atan kapal

Momen yawing yang dibangkitkan :

Ylr =L . d ........ (4.8)

Di mana :

L = gaya angkat

d = jarak titik kerja gaya angkat L terhadap sumbu yawing kapal

sehingga:

Mr = Yz . p . C1. . A, . U2 • d .(4.9)

Karena ao, n, p, Ar, dan U dianggap tetap, maka fungsi alih dari rudder :

Mr(s) = Kr a(s)

di mana :

:vir - momen yawing yang dibangkitkan oleh rudder

Kr gain penguat total dari rudder

199S

.f]1)9/09.5/J

. ...... . (4 10)

lV-6

:r(s) ----i·~~ Mr(s) .,

Dari data yang kami peroleh di lapangan

U = kecepatan kapal ~ 19 knot ~ 9,78 m/s

p = I 025 kgim>

A, = 27,2 m2

d ~ 36 nl

\1aka .

Kr = ~. 1025 (9,78)2 27,2 36 . 1,32 . x

= 63 360.254,83 .:x: Nm = 63.360,25 x K.'-fm.

Sehingga diagram blok dari rudder adalah :

:r.(s)

1 1

Mr(s)Jio -~· 63.360,25 : -

IV.S. POTENSIOMETER M0DELUNG

Hubungan input dengan output adalalo sebagai berik'llt :

lpa(t) = Kpa eo (t)

1 ransformasi Laplace :

lpa(t) = Kp, eo (t)

Fungsi alihnya:

/p l(s) - K 1 --- p Cb(s)

Blok Diagram

eo(s) •I Kpl

./ 299 I 09.5 I./

lpl(s) ..

]llf!M Aklur ( KS 1701)

. . . (4.1 I)

.. .. ......... (4 12)

IV-7

J'u~a1 Akhlr ( KS 1701)

Untuk harga-harga kocftstcn gcsck & kocftsicn pcgas yang sangat kecil maka

persamaan diatas dapat ditulis

9o(s) II

9i(s) los .. .. ..... (413)

Persamaan (4.13) tersebut dapat diubah menjadi .

6o(s~ = Krg 0i(s) >

...... ... (4.14)

dimana,

Krg = H!Io .. gain penguatan rate gyro

1/s ~integrator pada operasi transformasi laplace

Spesifikasi Potensiometer yang digunakan dalam sistem ini sebagai berikut' :

Type

Resisten

Law

Exiting

conductivity pla5tic film

2000 ohm± 10%

angular

I 0 volt nominal

Wiper current : 10 rnA, max.

20 mA, min.

Rudder angle : 45°

Dcngan power suplai 10 volt yang dapat menghasilkan arus maksium 10-20 mA,

unruk sudut kemudi 45°, maka fungsi alih gain potensiometer pada rudder angle

feedback unit adalah

Manne AtllOptiOt S)stent.)'IA Vl!'ILOT V. OocratOL Tcchntt;.11. & Serncc M~mml. Hamburlt. Gcnnan~·. I9%

./]99 lilY 5/.f lV-8

l iiJ?.a.dklur ( KS 1701)

Maka diagram bloknya adalah

S(s) ----.1•1 0,0 1237

IV.6 AKTUATOR ELEKTROHlOROLIK

lp(s) •

Aktuator ini terdiri dari dua bagian solenoid yang akan mengubah besan:n

listrik menjadi genu: linear dan bagian hidrolik .

1\'.6.1 Selenoid Magnet Pada akluator elcl-1rohidrolik merupakan sebuah servo valve dengan

dilcngkapi selenoid scbagai penggerak pilot valve. Besar gaya yang dihasillran oleh

selenoid adalah proporsional dengan besar ams8 Pada gambar 4.3 memperlihatkan

penampang sebuah magnet selenoid berbentuk si linder di mana plunyer berbentuk

silinder bermassa M bergcrak vertikal dalam cincin antar (guide rings) dari kuningan

(brass) yang mempunyai ketebalan t dan diameter rata-rata d. Permebilitas kuningan

sama dengan ruang hampa (Fmgerald, 1990) yaitu 4 n:. 10'7 HIM

Plunyer terscbut disangga oleh pegas dengan ketetapan K. Tegangan terminal

adalah e dan arus listrik yang melalui kumparan mempunyai N lilitan adalah I .

Penurunan gaya mekanik yang bekeija ke atas pada plunyer terdapat pada

(Fif:gerald, 1990), sedangkan di bawah ini akan dituliskan hasil akhir penurunan

gaya tersebut yaitu :

fnd

.J]'l9. /U951~

ai" = lf2L'--­

(a-x)" ,dengan

d'l ' L. = J.l. rra __ • l

IV-9

kumparan

plunyer baja bcrbentuk silindcr

/////////

lo

K

)

d

Gombar ./.3. Magnel selenoida

'li1gas Aklur ( KS 1701)

Cincin antar

pclat baja berbentuk silinder

a

h

a

Sedangkan tegangan terminal pada kumparan sama dengan drop tegangan

pada kumparan ditambah dengan tcgangan yang diinduksikan dalam kumparan

(Fit=gerald. 1990) sebagaimana dirumuskan di bawah ini.

e = Ri + L' x , di I dt + L' ai ? dx I dt (a +x)· (a+x)"

Dua persamaan terakhir ini merupakan persamaan non linear. Untuk

mendapatkan karakteristik yang linear maka simpangan plunyer harus dibatasi pada

c;mpangan yang kecil di sekitar titik keseimbangan. Teknik linearisasi secara

8 Fritzgen~d. AE: Mesin-rnesnt Lisu·ik, diterjemahkan olch D_joko A., Erlangg;t, 1990

-1299. 109.5/.J IV-10

Tugm Akhlr ( KS I 701)

lcrperinci unluk magne1 selenoid 1erdapa1 pada 9 Hasil akhir dari linearisasi tcrsebut

adalah

fnd = Ko l

c = Ri + L, di/dt + K11 dxldt

d. v _ L'al~~ tmana, ....., ~

(a +X,J

L'X Lo =

a + X

lo = arus listrik pada titik kesetimbangan

Xo = posisi plunyer pad a ti tik kesetimbangan

Dari perumusan gaya magnetik dan persamaan tegangan terminal pada

kumparan maka dapa t dibuat persamaaan dinamika untuk gerak magnet selenoida

sebagai berikut

fnd Md-x

8dx Kx = -+ _.,.

dt: dt

e = Ri + l .(! dild1 + Ko dxldt

a1au dalarn laplace domain rnenjadi :

Kol(s) ~ Ms2X(s)- BsX(s) + KX(s)

= (Ms2 + Bs + K) X(s)

E(s) = RJ(s) + LosT(s) + KosX(s)

= (R - Los) I(s) + KosX(s)

Dengan pengaturan dua persamaan diatas didapat

(Fitzgerald, 1990) .. .. .. .. (4. 15)

(Fitzgerald, 1990) 0 0 . (4016)

• Fr•vgeroldoAE; McsinonLC>m L•~tnko duc~ICIIIahklln oleh DJoko A .. Erlanggao 19')00 hal 107

./299./09 5/.f JV- l l

X(s) l(s)

"-, Ms' .,- Bs+K

l(s) _ E(s) - K, sX(s) R -t L,s

liii!.O' AHur ( KS J70/)

(Fitzgerald, 1990) .......... (4.17)

(Fitzgerald, 1990) ...... (4.18)

Dengan mensubstitusikan persamaan (4 17) ke dalam persamaan (4 16) diperoleh

X( ) K,,sX(s) _ KuE(s) s ~ (Ms: + Bs+ KXR +L0s) - (Ms2 + Bs+KXR +L

0s)

[(Ms2 + Bs + K) (R -" Kos) +Kos) X(s) = Ko E(s) . ... . . ... .. (4. 19)

Sehingga apabila untuk magnet selenoid yang bertindak sebagai input sistem

adalah tegangan terminal (E) dan sebagai output adalah displacement plunyer (X),

maka fungsi alih untuk magnet solenoida adalah

X(s) K0

E(s) "" (Ms: "'- Bs+ K XR + L0s)+ K,,'s

(Fitzgerald, 1990) .. .. .. ( 4.20)

Pada operasi normal Los << R dan Ms2 • Bs << K, asumsi ini diperkuat pula

pada (Fri:gerald. /990 ) hal 105 dan (Yeaple, /990) yang menyebutkan bahwa B

dapat diabaikan, maka dinamika magnet dapat didekati dengan sistem orde satu

berikut.

X(s)

E(s)

./299 109.5 N

K

RK - K 's

!V- 12

'f'ugas Akhir ( KS 170 I)

Kv (Fitzgerald. 1990) .... (4.21)

I +rs

dimana;

Spesi fi kasi data yang ada adalah

Banyaknya lilitan : 1440 lilitan

Tahanan totall ilitan :24,6 ohm

Diameter luar kumparan : 3,15 em

Diameter dalam kumparan : 1,11 em

Tinggi kumparan : 1,9 ern

Tegangan :lOvolt

Konstanta pegas :625 N/m2

Parameter-parameter

a=2 em h = 2 en~ d = lcm t = 0,05 em

Besaran-besaran yang lain ditentukan berdasarkan data typical magnet

selenoida pacta [Fritzgerald. 1990) yaitu konstanta pegas yang digunakan sebesar 625

N/m2 plunyer diam pada 0,25 em dan tegangan yang diberikan pada kumparan

mempunyai harga diam sebesar 10 Volt . Dari data-data diatas dapat dihitung harga-

harga konstanta pada dinamika magnet solenoida konstanta pada dinamika magnet

solenoida.

Vo lo = ­

R

-1299./09.51./ IV-1 3

lugcn Akfur ( KS I 'IJ/)

10 24.6

= 0,41 Ampere

I .' = .ucnr ad /1/~ I

= _4_Tr_. l_o_·'_.~r_.o...:.,0_2_x-:0:..;..0_2_x_l4_4_0_2

5xl0 •

3.27

3,27x0,02x0,41

(0,02 + 0,0025)'

= 52.97

Sehingga perumusan diagram solenoida magnet dengan menganggap tegangan

scbesar input dan displascmcn plunyer sebagai keluaran.

X(s) _ K0 52.97 0.00345

- ---'-'-"--""7" := E(s) RK+K,'s (24.6 x 625) + 52.97' s I + 0.2s

Blok diagram solenoida

./ ]'}<) /O<J. 5 I.J

_E_(s"-) ---~ .. , 0.00345 . !• 0.2s

X(s) ..

IV-1-1

Tugas Akhir ( KS 1701)

IV.6.2. Servomotor Hidrolik

Servomotor hidrolik dapat dikelompokkan menjadi beberapa bagian

berdasarkan aksi yang ditimbulkan yaitu aksi proporsional dan aksi proporsional

integraL Namun yang digunakan nantinya adalah hidrolik dengan aksi proporsionaL

rV.6.2.1. Servomotor hidrolik dengan aksi proporsional integral

Pada gambar ditunjukkan jenis rangkaian hidrolik dengan aksi proporsional

integral.

R t A

t y

Gam bar 4.-J. Servuvalve hidrolik propors10nal plus mtegral

-1299.1095].1 IV-15

Dasphot pada gambar berfungs• scbagai elemen difTcrensiator

R

Gombar 4 . .5. SIS/em clasph01

Gaya yang bekerja pada torak adalah A (P2-P1) = ky

Dimana ; A : luas torak (m2)

K : konstanta pegas (1'\/m)

Sedangkan laju ali ran pegas q diberikan olch ·

q = P, - P, R

(Ogata, 1991)

dimana ; q = laju aliran rnelalui pcnghalang

R = tahanan ali ran r.1elalui penghalang

T11gav Aklur ( KS 17(}1)

.(4.22)

Karena aliran melalui penghalang selama beberapa detik harus sama dengan

perubahan berat minyak ke sebelah kanan torak selama dt detik yang sama maka

diperoleh

q dt ~ A p(dx-d\')

Dimana , p = massa jenis n.inyak (kg!m')

.J299.109.514 IV- 16

'f'11~as Aklur ( KS 17/JI)

Pcrsamaan terakhir dapat ditulb sebagai bcrikut

atau ;

dx _ dy + k Y(s) dt dt RA · p

(Ogata. 1991) (4 23)

Dengan mcla~ukan transformasi laplace dan menganggap syarat awal nol diperoleh :

k SX(s} .; sY(s) .,. • Y(s)

RA· p

sebagai fungsi alih sistem ini menjadi

dengan

Y (s) = _..;;.s ,...-- = _ T_s_ X(s) s+ _k_, Ts+l

RA· p

(Ogata, l99l) .... .. (4.24)

(Ogata, J 991) .. ..... . .. (4.25}

Sedangkan penurunan fungsi alih dari bagian pilot valve adalah seperti

diuraikan dibawah ini Laju ali ran massa fluida menuju ke silind::r daya (spool '.'alve)

dan beda tekanan pada silinder daya

Q a f(x,AP) -- -

Dengan linearisasi persamaan non linear diatas di dekat titik kerja normal Q, x,lt.P

dapat diperoleh

(Ogata, 1991) .... .... (4.26)

dimana Q = f(x, L\P}

K = oQ I 0>-

.dan

-1299109 5/.f.

Tu~as Aklur ( KS 1701)

-X = x,IIP- L\P X~ x,L\P = ,._P

Untuk kondisi kerja normal yaitu Q = 0, ~ = 0, t.P = 0 maka dipcroleh

(Ogata, 1991) (4.27)

Dengan mcngabaikan compressibilitas flu ida yang digunakan maka laju aliran min yak

Q dikalikan dengan perpindahan torak daya dy kali A luas kali rapat massa min yak p.

Maka diperoleh

A p dy = Q dt (Ogata, 1991) ....... . (4.28)

Maka persamaan ( 4.20) dapat ditulis sebaga; berikut

t.P G l/k2 (k1- A p.dy/dt) (Ogata, 1991) .......... (4.29)

Sedangkan gaya yang dibangkitkan oleh torak daya adalah

F = A . L\P = A/k2 (k1 A p.dy/dt) (Ogata, 1991) .. ....... (4.30)

Selanjutnya gaya yang dibangkitkan oleh torak daya dikenakan pada massa dan

gesekan beban schingga diperoleh

m.y + f.y = Alk2 (k,- A p.dy/dt)

a tau

(Ogata, 1991) ... (4.3 1)

dimana m adalah massa dari beban dan f adalah koefisien gesekan viskos. Jadi fungsi

alih untul.. x dan y sebelum ada floting lever adalah

y ( s) - ...,...,..-..,.--..:..1 - ------,. X(s) s[r mk ~ )s + _fk , + Ap]

,Ak Ak 1 k,

.f.?Y9 I I)C} 514 IV-18

l'11gus Aklur ( KS 170 I )

K (Ogata. 1991)

s(Ts I) . . .. . (4 32)

dimana, K .. fk Ap

~

Ak I k I

T mk,

11.. ,- A'p

Karena langkah dan !>pool valve pendek dan dengan kecepatan yang relatif rendah

maka perbandingan mk2/(fk2 + A2p) adalah kecil maka fungsi alih dapat

disederhanakan menjadi

Y(s) K - ---X(s) s

(Ogata, 1991) ... ... .. . (4.33)

Jika sistem terdapat floating link, maka pada sistem akiuator ini terdapat sebuah

feedback sehingga blok dari sistem servomotor hidrolik seperti pada gambar berilnlt.

X y b/ (b· a)

aJ(b~)

Gombar 4.6. 8/ok diagram Sl!rvomotor hidrolik

Sehingga apabila pada servomotor hidrolik ditambahkan komponen

diferensiator yaitu pegas dan dashpot maka didapat diagram blok seperti pada gambar

4. 7 Dari gambar tersebut dapat dicari fungsi alih antara Y danE sebagai berikut ·

./199 I //9.5 f.l IV-1 9

Tugas Aklur ( KS 17/J/ )

hK

_Y (_s) = __ (;_u~-:-:'-b"'::)~:-· _ F:(.~) I KaT

+ --

(Ogata. 1991) .. (4 34)

(a + b)(/.\ - I)

Pada operasi normal 1° KaT >> I . sehingga diperoleh (a 1 b)(Ts + 1)

Y(s) = Kp( l + _1_ ) E(s) Tis

dengan . Kp - b/a

c X y

Ts/Ts+J a!( b+a)

Gnmbar 4 7 8 /ok tfingrnm .ren·omotor hidrolik propomonnl plus integral

Spesifikasi data yang ada adalah

• Luas torak pada dashpot · 0.07446 m~

• Massa jenis minyal.. : 899 kglm3

• Tahanan penghalang pada dashpot : 2 rnldt

• Konstanta peg.ts pada dash pot : I 00 ~1m2

• Konstanta pcgas pada flyweight · 80 N/rn2

.JJ'>9. /M.51./ IV-20

Tugas Akhir ( KS 1701 )

Maka diperoleh Kp bla 1

1.. RA ' p 2 " 0 0746' ~ 899 · - - = =0.1

sehingga.

K 100

Y(s) _ 1+_1_ X(s) 0 Is

B1ok diagram untuk servomotor hidrolik dengan aksi proporsional integral

X~ _ ___. .. ~,, + - '­O. Is

IV.6.2.2. Servomotor dengnn Aksi Proporsional

Aksi proporsional pada servomotor didapatkan dengan menghilangkan elemen

dashpot pada rangkaian servomotor hidrolik pada gambar 4.2. Serclah menghi1angkan

blok dinamika elemen dashpot pada gambar 4.3 maka akan didapat b1ok diagram

untuk servomotor dengan aksi proporsional. Fungsi a1ih untuk servomotor hidrolik

dengan aksi proprsional adalah

bK Y(s) s(a ... b)

E(s) = 1 + Ka

(a + b)s

Demzan memperlihatkan bahwa pada operasi normal barga I Ka I » I (Ogata, - ~

1991 ). dapat diperoleh

Y(s) = ~ Kp - 1 E(s) a

1 'Ogalll. K.1tSuhil..o~ouk Kotllt'OI Au!9m;uik J. diterjem:.hkan Edi L .. Erlangga. Jakan:t 1997 .1~11.1~~

./299 IM.5N IV-21

1'11gas Akhir ( KS 1701)

Dari data yang ada maka dapat diketahui blok diagramnya

Y(s) ---+i .. l._ _ _J

E(s) ..

IV.7 DATA KAPAL PALWO BUWONO 1600 TEU'S

Beberapa data-data mengenai kapal PALWO BUV/ONO 1600 TEU'S Sam

Ratulangi dapat dilihat pada dafiar di bawah ini :

2.

3.

4.

5.

6.

7.

"'ama kapal · Sam Ratulangi

Jenis

Panjang keseluruhan

Panjang kapai(Lpp)

Lebar (B)

Draught (T)

(design)

(maximum)

Keceparan dinas (Vs)

. Full Container

: 177,350 tl1

: 167,740 m

: 27,500 01

9,700 m

10,500 m

19,1 knots

4J!J9 1119.514 !V-22

'li1ga~ Akhir ( KS 1701)

BABV

Ai'\ALISA KESTABILAN

SISTEM KONTROL AlJTOPILOT

Dalam melakukan sistern kontrol maka diperlukan adanya penurunan

persamaan matematik dari sistem. Pemodelan matematik ini dapat dianalisa untuk

memperoleh kinerja sistem dengan berbagai metode Perilaku dinamik sistem dapat

diramalkan dengan mengetahui komponen-komponen dalam sister." Karakteristik

perilaku dinamik sistern kontrol yang paling penting adalah kestabilan mutlak yang

menunjukkan bahwa sistern stabil a:au tidak stabil. Sistem kontrol linier parameter

konstan dapat dikatakan stabil jika dikenai gangguan akan kembali ke keadaan

setirnbang. Sedangkan sistem kontrol linier parameter konstan dikatakan tidak stabil

jika keluaran berosi lasi terus-menerus atau keluaran membesar tanpa batas dari

keadaan setimbang ketika mendapat gangguan. Keluaran yang semakin besar dapat

menyebabkao sistem menjadi rusak atau tidak linier, sehingga persamaan linier tidak

berlaku.

Perilaku dinamik sistem yang lain adalah kestabilan relatif dan kesalahan

keadaan tunak Karena sistem kontrol fisik rnelibatkan penyimpao energi, maka

keluaran sistem ketika dikenai suatu masukan, tidak bisa mengikuti masukan secara

sereotak, tetapi menunjukkao respon transien, sebelum mencapai keadaan tunak.

Respon transien sistem kontrol praktis sering menunjukkan osilasi teredam sebelum

mencapai suatu keadaan tunak Jika keluaran keadaan tunak sistem tidak tepat benar

dengan masukan. maka dapat dikatakan sistem memiliki kesalahan keadaan tunak

Kesalahan ini merupakan tolak ukur ketelitian sistem. Dalam menganalisa sistem

komrol. menguji perilaku respon transien, seperti waktu yang diperlukan untuk

mencapai keadaan tunak yang baru dan harga kesalahan pada saat mengikuti sinyal

masukan maupun perilaku keadaan tunaknya.

.f}<i'J 1 ()<) 51-I Y. l

.. -

Tu;:a~ Aklur ( KS 1701 J

V.I. Fungsi Alih Sistem J<ont rol

Dalam tcori komrol, fungsi alih di!,,'Unakan untuk mendapatkan hubungan

masukan dcngan keluaran dari sistem linier parameter konstan. Konsep fungsi alih

hanya di£,•tmakan pada sistem linier parameter konstan. walaupun dapat dipcrluas

untul. sistem komroltal. linier.

Fungsi alih sistem kontrol linier parameter konstan didefinisikan sebagai

pcrbandingan dari transformasi Laplace keluaran dan masukan dengan anggapan

bahwa scmua syarat awal nol

Gombar 5.1. Blok dtagram dengan dua ganggua11

Ship

dynamic

Dari Bab IV telah diperoleh blok diagram masing-masing komponen sistern

autopilot pada kapal full kontainer ini. Setelah digabungkan maka didapat blok

diagram yang menyatakan sistem kontrol autopilot dengan menggunakan servomotor

Proporsionallntegral yang ditunjukkan pada gambar 5.2.

0~ !Uu..! 1 •02•1--~ 01s

Ciambar 5. : . 8/ok dwgrom tanpa g.7ngguall

Blok diagram di aras dapat disederhanakan sebagai beril.-ttt ·

./299. I 119 5 f.l V-2

'l'uqos Akhir ( K<; i?rl/)

0 .00124s + 0 .01237 1 'I'

I ..

0 1s

..

Penyederhanaanlcbih lanjut blok diagram tertutup tersebut sebagai berikut :

• 0.00711s2 • 0 ,07096s 2,052s' • 0,12s1 . 0 73045s • 0.73

Sehingga fungsi alihnya adalah

v - ll.(l()711 1 s : - 0.07096 s -'1'-.. -.. = -=2-:. o"'s""2-. -:-• .:.;+..;0:-• .:.1 2:-: •• ,;.._---:-o-=:. 7:..;3.,..0-I.:.S:..:s:..:.--=o"". 7=-=-3

V.2. Analisa Respon Sistem Kontrol Autopilot

Rcspon transient dari sistem kontrol autopilot sebelum diberi kompensator

ditunjukkan pada gambar di gambar 5.3 Dari gambar tersebut dapat kita lihat bahwa

.J29<J /09.5 /.J \ :' - .>

"'I 0 ·'

U?.

0. 1

~

"" "' ~ ~ " o;,

()

"' " •• . s "" ... " ...<:

u v> · ·~ "'~ ·0 .l

o. •

"

./2'19. /()') 514

-L Ill

.----1

\

,.

J. 20

._ _ _._ _ _ _J

25 lO .15

rime (sec)

7iwr.v A kl11r ( KS I 70 I)

C ;omhtw 5.3. Grafik rt!Sf'I(JII/ron'ic.'HI rmwk .f:i$fem l(mpn kontrofler P/JJ

V -4

'li1ga' Akhlr ( KS 170 I )

sistem tidak stabil tanpa adanya kompensator. Dengan demikian merupakan hal yang

san gat penting digunakannya kompensator pada sistem autopilot ini

V.2.1. Spesilikasi Desain

Sebuah kompensator dipasang pada suatu sistem diharapkan dapat

menghasilkan suatu respon yang memenuhi suatu spesifikasi perencanaan. Dengan

demikian dalam merencanakan kompensator perlu dilakukan perumusan spesifikasi

dari perencanaan sistem. Berdasarkan data dari

v.'WW engin.umich edu/gropp/ctm/examples/pitch/Mpitch.h.tml-9k-. disebutkan bahwa

respon yang dihasilkan harus memenuhi beberapa kriteria pcrencanaan sebagai

bcrikut :

• Overshoot h.-urang dari l 0%

• Settling time kurang dari l 0 detik

Dengan demikian arah gerak kapal kontainer ini pada saat menggunakan

autopilot dapat dinyatakan stabil dan sesuai dengan set heading pointnya apabila

memenuhi spesifikasi desain tersebut.

V.2.2. Desain Kompensasi dengan Modifikasi Servohidrolik Proporsional

Tntegra l

Pada sub bab ini akan dijelaskan langkah-langkah memperoleh kompensator

yang optimal untuk memenuhi spesifikasi desain yang telah disebutkan pada sub bab

sebelumnya Di dalam perencanaan kompensator secara analitik digunakan

pendekatan peletakan kutub dominan (dominant pole placement) pada sistcm. Dengan

mcnentukan letak kutub dominan yang memenuhi spesifikasi desain yang telah

ditetapkan maka akan diperoleh parameter-parameter kompensator yang optimal.

Fungsi alih maju (forward transfer function) sebelum adanya

kompensator dievaluasi pada s1 dapat dinyatakan dalam bentuk vekwr pada bidHng

kompleks sebagai berih.ut .

V-S

Tugas Akhir ( KS /70/)

Gp(.r) _ 0,007111 ~ - 0.07096s1

2,052s • + 0.12s1' - 0. 73045s1 -0,73

= - 0,007t(eu$·1 . .J2L -o,07096(em·1 . .J2)

2,052{e"''1 Ji} + 0.12~u"~_.J2y -0,73045(e135' 1 • .J2)-o,73

= ___ - 0.0071(-j) - 0,07096(-1-'- j)

2,052( I)+ 0,12(0,707 + 0,707 j)- 0,73045(-1- j)- 0,73

= 0,07096 - 0,06386j

1,9667 - 0.6456;

• 0,0 1665 e (~1.1 58'1

Dari pcrhitungan di atas dapat ditentukan nilai J3 = 135° dan nilai untuk ljl = -

60,158°. Dengan dcmikian dapat ditentukan konstanta proporsional (Kp) dan

konstanta tunman (KL>) pada ni lai Ki yang berbeda-beda yaitu sebagai beril<llt ;

K -sin(fJ + vt) 2KicosfJ p = -

jGp( s1 ) :. sin /3 Js,J

K - sin(135° 60,158°) 2Ki cosl35°

Jl -0,0 1665sinl350

Kp = Ki - 81.982

Dan nilai l..onstanta detivatifnya

K = _ _ sin 1/f ... Ki 0 ls,fGp(s, ~sin /3 s/

K = sin( 60,158°) - + Kt 0

0,01665sin 135°fi. 2

K ., .:: }.;; 52,096 . 2

.J2

Jika diinginkan tipe kompensatornya adalah jenis PID maka dcngan

mcnentukan konstama integral Ki maka nilai Kn dan Kp dapat ditentukan dari

persamaan dcsain d• at a~

-1 :!99. 1119 5 f.l V-6

'lit gas Akhir ( KS 170 I )

V.2.2. 1. Sistem Oengan Kompen~ato r PIO

Telah disebutkan pada bab IV bahwa pada sistem ini terdapat dua macam

gang!,'llan yaitu angin dan gelombang. Pada simulasi dengan program Matlab untuk

mencari parameter kompensator yang optimal, digunakan gangguan dengan kapasitas

maksimum untul.. mengantisipasi kondisi terburuk yang sering terjadi pada saat

bcrlayar di samudera bebas.

Sedangkan hasil simulasi respon transient untuk modifikasi servohidrolik

Proporsional dan kompensator PID dengan memasukkan parameter-parameter Pro

pada simulink dapat kita lihat pada gambar 5.4 , 5.5 , dan 5.6.

I . Dcugan parameter PID :

Ki = 200

Kp "' 118,0 18

Ko - 47,904

Diperoleh hasi l bahwa respon sistem sama sekali tidak memenuhi kriteria

~pesifikasi desain, karena terjadi overdamped.

2 Dengan parameter PlD :

Ki = 250

Kp = 168,018

Ko - 72,904

Diperoleh hasil bahwa settling time dari respon sistem . 33 detik dan

overshoot-nya mencapai 17,1% sehingga tidak rnemenuhi l.:riteria

spesifikasi desain

3 Dengan parameter PID ·

Ki - 900

Kp = 818.018

Kn = 397.904

./299109.5/.{ V-7

T11gasAkhir ( KS 1701)

200

l()()

u 1-------....... ----

· I ()I)

·2tl(l

\UI,

·129'1. /IN 5 I~

< imnhm· 5. 4. (lra[iJ.. respon Jrnn,·ient Imtu/.. Sl!ill'lfl d<.'IIJ.!""

.... .(•n-muoto!•l'f kompelf'i(itor PID pnda J...·, - 200

V-S

-e ., ~ ~

~

"" c " "" c 'Q

" u ..c (,) VI

Tugas Aklur ( KS 1701)

tl h ~---- ,----.----.----.----~--~----~--~r---~

11.2

(I

-U.2

.Q.~ ._ _ __,_ ___ _,_ ___ .._ _ _ _ _ _._ _ _ _._ _ _ .__ _ _,_ _ _ _.__ _ _~

Cl 1U 15 20 ~~ .lO '5 40 45 50

.J )!)I) Ill') 5/.J

time (sec)

(imuhm· 55. <_irafi~ r·esponlr<m'·ient umuk ,,hfem ~lttllf!tlll

,\('t1•tJWO(OI' J•f kotuf1CIJ VlltW J1J/) potfa f.:t - ~50

V-0

""[ 04

(l ·~

~

-o .., ~ ~

<> ~J) c .. 00 c "0 .. <> ..c 0\,)

"' (J(P.J

0 1.1

0.1 •

0 U\

·12 '.I'J II 1'1. 5 I ./

T

,\ Ill

Tu~a.t Akhir ( 1\S /7111)

!• · -

20 --~--~L---~----~---~

Hmc (sc'e} 35 •o •I

( inmhnr 5 tt. ( iroji~ rc.,pon lrtmsiem tmtuk siMc.'m tk•ugan

M.'I"''Omolor PI Aompcn~ntor fJ/LJ pnda.C..'r - 900

V-1 0

Dipcrolch hasil bahwa settling

spesitikast desain yaitu 8 detik.

spesifikasi dcsain yaitu 9,47%.

\ '.2.2.2. Sistem Oengan Kompensator PI

time dari respon sistem memenuhi

tetapi overshoot-nya melebihi kriteria

Sedangkan hasil simulasi rcspon transient untuk modifikasi servohidrolik

Proporsional dan !:ompensa:or PI dengan memasukkan parameter PI pada simulink

dapat IJta lihat pada ganbar 5 7.

I . Dcngan parameter PI :

Ki = 200

Kp .. 118,018

Diperoleh hasil bahwa respon sistem sama sekali tidak memenuhi kriteria

spesifi kasi dcsain, karena terjadi over damped.

2. Dengan parameter PI :

Ki a 250

Kp • 168,0 18

Diperoleh hasil bahwa respon sistP.m sama sekali tidak memenuhi kriteria

spesi likasi desain, karena terjadi over damped.

3 Dengan parameter PI ·

Ki = 900

Kp = 818,0 l!l

Diperoleh hasil bahwa respon sistem sama sekali tidak memenuhi kriteria

spesifikasi desain, karena rerjadi over damped.

V.2.2.J. Sistern Dengan Kompensator P

Sedangkan hasil simulasi respon transient untuk modifikasi servohidrolik

J>roporsional dan kompensator P dengan memasukkan parameter-parameter P pada

simulink dapat kita li hat pada gambar 5.8.

-1299. I M. 51-I V- I I

,-

"" .. ~ ~ ,. Oo c " eJ)

= :,:; "' t>

.1:!

0 ~

'I'IIJ!.ll-' Akhir ( KS 170 I)

-·~1~0)----r------ -----.-----~------------~-----. , ,. ,--.- .- ~-

0

>· ,. ./I

i

i

-l\

1(1

·12o , _____ ... __ __.._ ----'------..L-----_...J25'----~30~----~l>::-. ----.::o:---~.:;sc---~ Ill I~ 20

time (sec)

( :nmbar 5. 1. Gra{ik n·.spon lrt:ustent wrtuk .SI,!)tem deug(Jn

'ic!/'l'Omr>ttw 1'1 komp,•nsotor PI pado A:t - 900

V-12 .1)()<) Ill') 514

"0 ., ~ ~·

u Oil c .. ""' c -a ., " ..c:: -" "'

' IU I ~

u.~

0

o.<

.J u

./ :?•19 I 11'1. 5 J.l

Yi1gos Akhir ( K!> I 701)

] I

·······!

i

I) l< 40 4)

time (sec)

l ;mulmr 5. 1,{ ( irt?fik ''espmr frtUI\1('11/ tl/lltlk ~~ wem d(•Jtf!.flll

.H.:r\'ouuuor /,/ J, fiiii{Jeu".'<HOI' P pnda hp -:- (j /''(()I 8

V-D

T!t~M Aklur ( KS J7(Jf)

I. Dengan paramet~r P .

.,

Kp 118.018

Dipcrolch has1l bahwa respon sistem sama sekali ridak memenuhi krircria

spesifiJ..asi desain. karena terjadi overdamped.

Dengan parameter P :

Kp "' 168.018

Diperoleh hasil bahwa res;>on sisiem sama sekali tidak memenuhi kriteria

spesilikasi desain, karena terjadi overdamped

3. Dengan parameter P

Kp = 218.018

Diperoleh hasil bahwa respon sistem sama sekali tidak memenuhi kriteria

spesitikasi dcsain, karena terjadi overdamped.

V.2.3. Desain Kompensasi dengnn Modifiknsi Ser.•ohidrolik Proporsionnl

Modilikasi selanjutnya adalah dengan mengurangi elernen dashpot pada

aktuator hidrol iknya sehingga aksi aktuator hidrolik menjadi proporsional. Per.urunan

dinamika servohidrolik dengan aksi proporsional telah dijabarkan pada bab IV

schingga blok diagramnya menjadi seperti pada gam bar di bawah ini.

Gombar .1..1. 8/ok dtogrnm Ststem dengnn senYJI1Wtor P

y \-t~'0"'0"'0~04;:.:3<f-+l -177 4.087

1 + 0.2s 17.1s2 • s

V- 14

'li1f(GI Akh1r ( K'i 170 I)

Dan penyederhanaan total sistern dengan s~rvornotor Pl adalah sebagai berikut

• 2.6091s' • 13. 1982s• . 0 7629s2 'II 11 6964s' •118 332sl • 306.13s! • 34.6s' • 267 4255sl. 1357.825s1 • 78.487s ~

Schinsga fungsi alihnya

L; - 2,609 1s" - 13,1982s'- 0,7692s'

1{1,<1· 11,6964s7 + 118,332s6 + 306,t3s5 -'-34,6.s' - 267,4255.s 3 -1357,825s2 - 78.487.1

Pelctakan kutub dominan direncanakan pada titik - 1 + j yaitu sarna dcngan

desain sebelurnnya. Fungsi alih maju dalam besaran vektor dievaluasi pada titik kutub

dominan yang tclah direncanakan · • 3 '

G () - 2,609ls,· - 13,1982s1 -0,7629s,·

~s = . 11,6964 ,, ' -118,332s,• + 306,i3s

1 5 + 34,6s,• - 267,4255s1' - 1357,82Ss,' - 78,487.,

= -6,7209- 8,561} 62,982 -983,897 j

= 0,0054 e -~HSl•J

Dari perhitungan di atas dapat ditentukan nilai 13 = 135° dan nilai untuk ljl =-34,452°. Dengan demikian dapat ditentukan konstanta proporsional (Kp) dan

l.onstanta turunan (Kn) pada nilai Ki yang berbeda-beda yaitu sebagai berikut :

,, -sin(/J +vt) r..p - IGtl(., >I. sin {J

.J 299. I /19.5 J.J

2Kicos{J

lsd

V- 1 ~

Kp = sin( 135, 34,452")

0,0054 sin 135•

Kp Ki - 257.439

Dan nilai konstanta derivatifnya

sin 'II K1 ,,l vp(.l )jsin p s,-

2Ki cosl35°

J2

sin( -34,452°) K1 + -

0.0054sin 135°./2 2

K = Ki I.J 2 104.762

Tu,~a.~ A kh1r ( KS 170 I )

Jika diinginkan tipe kompensatomya adalah jenis PID maka dcngan

menentukan konstanta integral Ki maka nilai Kv dan Kp dapat ditentukan dari

persamaan desain di atas.

V.2.3. 1. Sis tern Dengan Kompensator PTD

Seperti halnya pada modifikasi servomotor Proporsional, pada simulasi

dengan program Matlab ini untuk mencari parameter kompensator yang optimal,

digunakan gangguan dengan kapasitas maksimum yang sering terjadi pada saat

berlayar di samudera bebas.

Sedangkan hasil simulasi respon transient untuk modifikasi servohidrolik

Proporsional dan kompensator PID dengan memasukkan parameter-parameter PID

pada simulink dapat kita lihat pada gambar 5.9 dan 5.10.

I. Dengan parameter Pro .

Ki- 1050

Kp 792,561

KD = 420,238

-1199 I 09. 5 /.J V-16

~

-:> "' ~ ~ "' Oil c: "' on c: ., (J

u ..c: ~

0

"'

tugar Akhir ( KS 17111)

II 'T -...- ~r -, - -, -,-----,

. ·I I l

o.2,L I i \ l

0.2

().1~ ! T'

U, l

u.os

il

u.os

il I '---- '---...1.---"'---'-----'-----'---~---'------'---..l il Ill I~ 20 25

40 4) 30 15

.J2<J'J. I 1/9. 5 /.J

time (sec)

(jumhm· 5.1J. ( inrfi~· n.'."l~on tl'lmshml rmrrtk sbtc•nr dt'U$!.tfll

,r;('f'\'omotor /) kompeuwJtor J>//) t'odn 1-.:i - 1050

V- 17

.., <'; ~ ~

<> e;, " " 00 c: ., "' " .r:

" V>

li•J;as Akl11r ( KS 1701)

0 (, .-----.---r---,----.--- -.-- - ..,-- - ,-- ---,,------,.- -

l 0~

" I

u.~

0.2

01

0

.()I 0

·121JIJ. //)11. 5 f.l

10 15 20 25 40

time (sec)

( iomhor 5 I 0 ' ~rajik rc.,·pult rrrmsumt unluk \l.'i>fem ch·ugan

·'i'rt mtmror fJ kompen,·c.·trw Pi V pmln J...1 - -1000

.: ..

41

V-18

litf?a' A klur ( KS /70 I)

Dipcrolch

memenuhi

hasil bahwa settling time dari respon sistem yang tidak

spesifikasi desain yaitu 13 detik. Tetapi overshootnya 9,5%

sehingga memenuhi kriteria spesifikasi desain.

2 Oengan parameter PID .

Ki ... 4000

Kp - 3742,561

Kn - 18°5,238

Dipcroleh basil bahwa settling time dari rcspon sistem memenuhi

spcsitikasi desain yaitu 7,2 detik. Sedangkan overshootnya 12% sehingga

tidak memenuhi kriteria spesifikasi desain

V.2.3.2. Sistem Ocngan Kompensator· PI

Sedangkan hasil simulasi respon transient untuk modifikasi servohidrolik

Proporsional dan kompensator PI dengan memasukkan parameter-parameter PI pada

simulink dapat kit a lihat pada gambar 5.11.

I. Dengan para meter PI :

Ki • 4000

Kp • 3 742.561

Diperoleh basil bahwa settling time dari respon sistem mcmenuhi

spesifikasi desain yaitu 4 detik. Sedangkan overshootnya 17.7% sehingga

tidak memenuhi kriteria spesiftkasi desain.

./:!99 I 09 5 f.J V- 19

lirj!.tr-' Akhir ( KS 17111)

t<~--~ ,- -

I I-

., ... ~

" ~ c: " en " "'

0.~

" " ..c -0

"'

() ~r- --

-0 ~

t L---~----~--- ~----~---L----L----i----~--~----~ 0 10 " 10 40

t ime (sec)

(u;llufwr 5 II. (Ira{;:.: rt!spon traHStent wrtuk sistem ch'tl~dn

\ ('J,·omntnr } 1 komtwnsalor /)/ pndn ~-..·, .JOO(J

.J21J<J.I0').,if.J V-20

1itgus Aklur ( KS /7f!l)

V.2.3.3. SiSiem Dengan Kompensator P

Sedangkan hasil simulasi respon transient untuk modifikasi servohidrolik

Proporsional dan kompensator P dengan memasukkan parameter -parameter P pad a

simulink dapat kita lihat pada lampiran 5.12

Dengan parameter P :

Kp - 1895,561

Diperolch hasil bahwa settling time dari respon sistem memenuhi

spcsifikasi desain yaicu 3.5 detik. Sedangkan overshootnya sekitar 15%

sehingga tidak rnemenuhi kriteria spesi fi kasi desain.

.f2Y'J I 09 5/.1 v-:n

0 :i) c

" .., c ., "' " .c -<.> V>

Tugo.\ Aklur ( KS 17111)

1.< - ,- , I ---r

1.2

··•

0.8

11.2

0 ~--------~------·~~

·<'.6 L_ __ .._ __ ..J.... __ ..J.. __ _J ___ .._ _ __ l_ __ _L_. _ _t __ __;L_ _ _

U ' IU I~ 20 25 '0 35 40 45

./ )<J<i . I 09. 5 1./

time (sec)

( imnhur 5 12. ( irafik n•.vum trtm.H<'tJI wuuk st,\/t•m rlcupmr

,\ L'I"\'i11110fo r /~/ ~·ompCH\'(1fOr ,, f )(U}al\p - /8V.~ .. 'l(d

V-22

Tu~u.1 Aklur ( KS 1711 I )

V.J. Simulasi Sistem Kontrol Autopilot

Simulasi vang dilakukan pada sistem kontrol autopilot ini dilakukan pada

berbagai kondisi dari masing-masing gangguan maupun gabungan antara kedua

gangguan tersebut Sebab kapal ini berlayar di samudera bebas, maka perlu dilak"Ukan

simulasi untuk melihat respon sistem atas berbagai kondisi gangguannya

V.J. l . Simulasi Sistem Kontrol Autopilot dengan Gangguan Gelombang

Dari sub bab sebelumnya untuk simulasi <!engan berbagai kondisi yang berupa

gclombang, 1-..ita menggunakan parameter kompensator yang responnya merupakan

pcralihan antara parameter kompensator yang memenuhi kriteria spesifikasi desain

dengan parameter kompensator yang memenuhi kriteria spesitikasi desain, yaitu

kompensator PI D yang menggunakan servomotor Proporsional Integral dengan Ki ~

300 sehingga diperoleh hasi l simulasi yang ditunjukkan pada tabel berikui :

frekucnst penyimpangan ~elombong set heading (rad/dct) (dcraj at)

0,5 0,005 0,7 0,01

0.9 O.Oli 1.1 O.o35 1.3 0.022

7 nhel .< I P~n_ttmpnngnn set heading poda host/ sitmtlast

terhatlap gan~an gelombang

Dari tabel tcrsebut dapat kita amati kecenderungan hasil simulasi yang telah

diperoleh, >aitu semakin besar gelombang yang mengganggu kestabilan sistern

kontrol , semakin besar sudut penyirnpangan set headingnya.

.t :l iJ<J I O<J. 51 J V-23

Tugm Aklur ( KS 170 I )

V.3.2. Simulasi Sistem Kontrol Autopilot dengan Gangguan Angin

Sepeni halnya pada gangguan yang berupa gelombang. maka pada simulasi

dengan kondisi angin ini kita menggunakan kompensator PID dengan servomotor P

lmegral yang parameter kompensatornya Ki = 300 Sehingga diperoleh hasil simulasi

scbagar berikut

fungSI ahh scnlin@ time

an~an (del)

0.006 6.55 0.0~0 I~ 6.75 0.037!1 7.25

0.25513 7,45 0,263 7,75

0.377 8

Tabel S.2. 1/asil ;imulasi rerhadap gangguan alll(lfl

Dari tabel tersebut di alas nampak adanya kecendenmgan hasil simulasi yang

telah diperoleh, ya itu rnakin besar kecepatan angin yang mengganggu kestabilan

sistem kontrol, semakin lama settling time yang dicapai sehingga tidak memenuhi

kriteria spesifikasi desain yang telah ditentukan pada sub bab sebelumnya.

V.4. Kestabilan Sistem Kontrol Autopilot

Untuk mengetahui kestabilan sistem digunakan cara roots locus yaitu mencari

letak kedudukan dari pole dan zero dari persamaan transfer function pada sumbu real

dan imaginery.

V.4. l. Roots Locus Sistem dengan menggunakan Kontroller PID

Dari Transfer Function kita cari harga-harga zero dan polenya Langkah

pcnama adalah memtaktorkan pcrr:bilangnya yaitu :

TFI = -5, 176s4 -17,102s'1

29,673i 17,74s

Schingga diperoleh harga-harga dari zeronya (0) yaitu .

0

-'JCJ() IO'J51-I V-24

·I 1524 • I 4497i

- I 1524 • l 4497i

-0 9994

U!ngl..ah kedua adalah memfaktorkan penyebutoya yaitu .

2.052s' i O,l2s 4 0, 73045s2 - 0, 73s

Sehingga diperoleh harga-harga dari polenya (x) yaitu :

0

0.85 10

-0 4547 ~ 0 4596i

-04547.0 45961

lit)iadklur( KS 1 ~011

Dan setelah kita dapatkan harga-harga dari pole dan zeronya maka langkah

terakhir adalah menggambar root locus dengan bantuan program Matlab seperti yang

di tunjukk1mpada gambar 5. 13 .

Pada gam bar root locus tampak bahwa letak pole dan zero terletak pada daerah

kiri sumbu imaginery atau pada sumbu real negatif, maka menurut aturan yang

berlaku bahwa bi la letak pole-pole dari persamaan sistem berada pada sumbu real

negatifmaka sistem dapat dikatakan stabil.

\'.4.2. Roots Locus Sistem Tnnpa menggunakan Kontroller PID

Dari Transfer Function kita cari harga-harga zero dan polenya Langkah pertama

adalah memfaktorkan pembilangnya yaitu ·

TFJ - -0,0096ss - 0,0048s4 0,0028s3

Sehingga diperoleh harga-harga dari zeronya (0) yaitu

0

0

0

-0 2500 + 0 47S7i

-0 2500 - 0 .4787i

-i:c'JIJ. I OIJ 5 I.; V-25

7/tgasAklur(KS 1701 J

1.5-----~---,-----.--~-----------.----.-----.---~----~

.l 0.5

0~------------------~

-0.5

-1

-1 .5- _ _...~_ ____ -L.._ ______ __:=---.~. ____ __.I.._ ___ __L_ _ __ -L.,_ _ _ _ ______ _j

-3 -2 5 -2 -1 .5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 Real Axis

Uambar 5. 13. Rout fo<'u,, dengnu men$!gunakan kompen,)OforPJD

.J29'J. /1)1), 5/.J V-26

'l'uga~ Aklur ( K'i 1701 1

Langkah kedua adalah memfaktorkan penyebutnya yaitu :

5.8~8s7 + 29,92s6 t 3,44s5 + O,ls4

- 20932,45s3- 210548,6s2

- 12241.2s

Sehingga diperoleh harga-harga dari polenya (x) yaitu :

0

8.3602

0.6339- 8.3038i

0.6339 - 8 3038i

7.3429 2 79551

7.3429 2 7955i

0.0585

Dan setelah kita dapatkan harga-harga dari pole dan zeronya maka langkah

terakhir adalah menggambar root locus dengan bantuan program Matlab seperti yang

ditunjukkan pada garnbar 5. 14.

Pada gambar root locus tampak bahwa letak pole dan zero terletak pada daerah

kanan sumbu imaginery atau pada sumbu real positif, maka menumt aturan yang

berlaku bahwa bila letak pole-pole dari persamaan sistem berada pada sumbu real

posit if maka sistem dapat dikatakan tidak stabil

.J]'JQ /09.5f.l V-27

Tugas Akhtr ( KS 1701 J

10

8

6 I

4 j 2

0

·2

-4

-6

) -81

-10 -10 -5 0 5 10

Real Axis

( ;nmhm· 5. 1-1. Roof locus sistem taupa menggm1a/.:an PIJJ

.J29.9 109 5/./ V-2S

Vl.l. KESIMPULA~

BAB VI

PE:"--UTUP

Tugm Akhir ( KS I i iJI)

Dari ana!isa dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab-bab sebelumnya

maka dapatlah ditarik kesimpulan sebagai berikut :

• \1odifikasi sistem kontrol autopilot pada Kapal Palwo Buwono 1600 TEU'S dapat

dilakukan dcngan menggunakan ak<uator elektrohidrolik dengan servomotor jenis

Proporsional( P ) dan dengan servomotor Proporsioanl Integral (PI ).

• Karaktcristik rcspon transient sistem ketika berbagai jenis kompensator dengan

pcmodifikasian servomotor yang digunakan adalah sebagai berikut :

);. Sistem dengan servomotor PI-kompensator PID men1ili.ki kecenderungan

respon transien yang scmakin tak teredam jika harga penguatan semakin

:liperkccil dan pada harga Ki = 250, respon transien mulai tidak stabil karena

settling timenya mencapai 33 detik.

:;... Sistem dengan servomotor PI-kompensator PI memiliki kecenderungan respon

transient yang semakin tak teredam untuk harga penguatan berapapun Ini

berani bahwa untuk modiftkasi ini sama sckali tidak bisa digunakan pada

kapal ini.

,. Sistem dengan servomotor PI-kompensator P juga seperti halnya pada

servomotor PI dengan kompensator PI yang memiliki kecenderungan rcspon

transient yang overdamped untuk harga penguatan berapapun.

,. Sistem den£an servomotor P-kompensator PID memiliki kecenderungan

respon transien yang menunjukkan sistem tidak stabil karena selalu tidal.

memenuhi salah satu kriteria spesi!ikasi desain yang telah ditemui;an

,. Sistern dengan servomotor P-kompensator PI memiliki kecendenmgan respon

transient yang tidak sama pada servomotor PI-kompensator sejenis. Pada

./29'J. I 119 51-I VI-I

Tur.asAklur ( KS 1701)

servomotor ini. tidak tcrjadi overdamped. tetapi malah tejadi lewatan

maksimum (overshoot) yang tidak memenuhi kriteria spesifikasi desain yang

telah ditcntukan

r Sistem dengan servomotor P-kompensator P juga memiliki kecenderungan

yang sama r Sistem tanpa menggunakan kompensator memiliki respon transient yang

menunukkan tidak Mabilnya sistem

• Karakteristik respon transient sistem ketika berbagai disturbance yang

dimodifikasi adalah sebagai berikut ·

,. Sistem dengan disturbance gelombang. memiliki kecenderungan yang jika

semakin besar frekuensi gelombang yang berkisar amara 0,3 sampai 1.3

rac/detik maka semakin memperbesar penyimpangan sudut set heading kapal.

Tetapi, pada sistem dengan kompensator PID servomotor PI dengan Ki = 900,

telah disetting untuk gangguan gelombang maksimal.

J> Sistem dengan disturbance angin, memiliki kecenderungan yang jika semakin

besar konstanta fungsi alih dai gangguan angin ini, maka semakin

memperbesar settling timenya narnun yang terbesar hanya sampai 8 dctik.

sehingga rnasih memenul1i k.riteria spesiftkasi

Vl.2. SARA.'II

Unruk lebih rnenyempurnakan hasil peraneangan rnaka beberapa hal yang

perlu dilakukan dalam bentuk studi lanjutan adalah :

• Mengingat terbatasnya waktu, tenaga, dan materi yang dirniliki penulis, maka

Tugas Akhir ini dapat lebih valid dan akurat seandainya dirurbance diukur

langsung pada saat kapal berlayar dengan menggunakan sistem autopilotnya di

samudera beba~

• Pengaruh tidak stabilnya sistem kontrol autopilot yang dapat mernpengaruhi bores

tidaknya bahan bakar belum dibahas dalam Tugas Akhir ini Seperti yang pernah

Yl-2 -1299 I 0<!. 5/4

Tugo.1 Akhir ( KS 1701)

dikutip pcnulis dari literatur1 bahwa penggunaan autopilot seharusnya dapat

meminimalkan konsumsi bahan bakar.

1 Gnrnblc.lh:wg.:md Kmcb1 il .r·Based Sllip Autopilol Design. ScoJlm\d: Industrial C0111rol CciiiT~. p,l-5 1

./.?<JCJ. I 09, j/.1 \'1-J

DAFTAR PUSTAKA

Aritonang, Edigom Pengamar Kontrol Otomatis. Surabaya : Teknik Fisika

FTJ ITS. 1984

2 C. Plath Navigation Automation. Autopilot Interface Unit Operator,

Technical •. and Service Manual Hamburg : C. Plath Navigation Automation,

1995

3. C Plath Navigation Automation. Navipilot V. Marine Autooilot System.

Hamburg: C Plath Navigation Automation, 1995.

4. Distefano, Joseph J., Stubberud. Allen R., and Williams, Ivan J Sistem

Pengendaljan dan Umpan Balik diterjemahkan oleh Herman Widodo Jakarta :

Erlangga, 1996.

5. Grimble, M.J., Zhang.Y., and Katebi, M.R Hoo-Based Ship Autopilot Design.

Scotland : Industrial Control Centre, University of Strathclyde System. Jakarta

: crlangga, 1998.

6. GPS/DGPS Navigator. KODEN Operation Manual. Yamanashi-Ken : Koden

Electronics Co., Ltd

7. Kijima, Katsuro International Federation of Automatic Control ClFAC)

Conference CAMS'28 Control Application in Marine Svstems. Fukuoka :

Dept. :-laval AMSE, 1998

8 Lab Teknik Pengaturan. ~1ateri Program Static Fuzzv Logic Controller.

Surabaya . Teknik Elektro FTI ITS.

9 Nejim, Samir Desjgn of Limited Authotitv Adaptive Ship Steering

Autopilots Tunisia : Academic Navale, 1998.

10 Ogata, Katsuhiko Teknik Kontrol Automatik I diterjemahkan oleh Edi

Laksono. Jakarta Erlangga, t 991

I I. Phillips. Charles L Sistem Kontrol : Dasar-dasar Feedback ControL Jakarta

PT Prenhallindo. 1998

12 Phillips, Charles L 'istem Kontrol Lanjutan Feedback Control Systems

Jakarta PT Prenhallindo, 1998.

13 . Satoru, Kuniji, and l\oritika.J\ppljcatjoo ofKGPS for Ship Trial Hiroshima :

Hiroshima University, 1998

14 Tzeng. C Y., and Lin. K.F Adaptive Ship Stering Autopilot Dcsign_With

Saturating and Slew Rate Limiting Actuator. Taiwan . Institute of Maritime

Technology. 1998

15 W\~Y bmg._gQ. id

16. M\W eleqrotech net ay/nayigation/auto pilotlnavi p vhsc/navi p vhsc.htm

22& i 7 www engin umich e<Ju!grouplctm/exampleslpitchiMpitch html-9k-

Pet hitungan fungsi alih untul.. gansguan angin adalah · ,. VI - sin(211 . ) •

•"' ...... ,\•( 1~

Di mana arah anyin terhadap gerak kapal (0)

V .. n l..eccpatan angin rclatif (knots)

U kecepatan kapal akibat gangguan angin (knots)

Sesuai data dari P I PAL Indonesia. maka diperoleh perhitungan sebagai berikut

18" 0,0378 m - sin (2x0°) ---=-.,... ... 1~ . ,

s 17.3 • s

( ) g: 0,006

II'.,. = sin 2xl0° , =--s.l9,1" ·''

~~ .... = sin(2xso) 281

= 0,377 s. l 91 s

If ... , = sin(2xso) 101

• 0,040 14 s.20.8" s

,1

_ 5111

(2xso) 24- "' 0.255 I 3 ., .. .. , . .1" 19.8" s

./ ]9<), /IJC). 5/4 1itgas Akllir (KS 1"111 J

J.IU J< ----,----~-----,~---,~---.r-----r-----r-----r-----r-----

~ .. ~

,_. "';l) c '"' :.1) c

'"0

" " ..c

0

"'

1

u

I -

05

·0.5

I 0

.J 299. 1119. 5/ ·f

10 I< 20 25 30 35 <O

time (sec)

( imuhor·IJ. I Grajik re.'ipou trdu.'ti('tlt untu!.. .\i,,t(•m tlenJ!nH

,·etTomotor J>J kamfNN \;}tOr PI pada l\_t ,_ 100

45

'lit~os Akhir (KS 1701)

-::: .. 0

"'@> c: " M c:

-o " " ..c: 0 "'

. ., 'I

J I -

I •

0

·1

··'

-~ 0 ~

T

t •• :

• !

•

. ~ 20 25 40

time (sec)

( :amf,or JJ.] ( irafik J"C'Spontrmr,ieut untuk SISI<•m de!IIKfiiJ

·'"t' tYoumlol' PI A.mupenvttor J•t pmla J..:i 250

·~

.JJW . /11?.5/.1 Tll,<!ilS Akhir (1\S 1701)

"' "' ~

I SUO

-1()00

" 00 c: <">

"'' c ~ sou 0 .c

~

'-•'mpill111 U

... , l

·~+ .~L . .___.__---1.--1--__L.-..J._____L______l..-.--.-L~

0 ~ Ill •• 20 25 .lO ~5 40 4S

lime (sec)

( inm!Jor n 3 ( itafik revmufrwr~H!Hilllttrlk SI.\ICIIJ deU~(III

\'('' '' 'omotor 1' //,omp<·o.wTt(w )J pmla J.:t //'{ otr.,·

·12'.1'1. /li'' 51 ·1 ·lit,._a.utkhir (J.:S I i iii)

,..._ "0

"' ~ ~

" o;, "' "' ·~ .:: -o ... " ..c

" "'

'

'

.I

2

e

· I

• ... w

------

·2 -

- I

I

T

ICl

L;unpir.-u1 II

,----,----.-----r----.---~r----T----~

_ ___,...._._..~ ' .

15 25 .10 40

time (sec)

r mmlmr /f 4 c-:rn/il.. '£',\f'(111 /run,ic/11 untuA st,\ff!m dc11Jtmt

,,.,, omotor J '/l.oltl/'f'/1\Hior J' ['fldfl }.;,, f (.i.\ 0/8

./l'I'J III'J.51·1 Jitgas Akhir (J.;.S 17111)

~

"" " ~ •J

7o c;

" Qll c

"0

" " .:=: ~ <.>

"'

I ,lmpir,m C

l)' ~

ll '

().2

II. I . .,

() ~--0.1 -

j

-0.2

ll.l i---._- - L---.I.----'-- -.l.-- - - --..L- - ..L- - ..L-0 IU 1$ 20 2$ IS 40 4~

time (sec)

c imulwr C I ( il'!~fi~ r._•,pou lt'nusiertt wrtuk ,,;su:m deu~on

th~~m·u•t J!.domhmr[J 0.5 radCicttk

-12'1') I IJ'J 51 I 'li1gos Aklur (KS 170 I)

" ~

(1.4

:; ~). \ en c " on c ;; 02 -

" 'J -"'

" ~ (\. I -

(I

ell

~.2

-Ol 0

I

I \

-.-- -...- - ,---,--- ,,----,----r--~,---..---~

~ IU

i ..

15 25 30 35 40 ·~

time (sec)

( ;(1mhor < · 2. <lrn.frl· re:vmu tron.•it•11t rmlrtk .\l . ..,tcm tlcn~mr

fh•kttCII.'' }!ciowbtr'l.f!. 0.- nul d('llk

~

.f]<J') I ()C) 5/./ 'litxas Akhir (1\S 170 I)

"<>

" -•J

"'' t::

" OJ)

:: "0 .. 'J ..c ~ ... "'

"" r

I 0.\ -1

1)_4

cu

().2

0 .1 -

()

-H. I

·02

0\ --~~~--~--~~--~----~--~----~--~L----L--~ II ~ Ill I~ 20 2~ JO lS 40 4~

.J 299 / IJ'J 5 J.1

time (sec)

( h.mthar ( '. 3. ( irafi~ rnpou tnmsieut rmtuk si,,!t-'111 dcngan

/i'f'!, II(' fl.\ I gcJnmf1mrp 1}, Y r m f ffi!/U1

l itgas Akhir (KS 170 !)

., 11.6 ~-~ ~

-~ 00 c "' el)

·= 0.4 -'0 n 0 .c. ~

u ~

0.2

()

0.2

.(299.109 51./

Lcunptr.tn ('

time (sec)

<lomlwr (' .J, (jra;ik rc.\(NH fraH,ieHI umu/.. :::.i.ttem drugan

f,.('),ut•nti g<·luw/t(mg ! . 1 rmfldeta

"!itJ<O.~ Akltir (J.:S 1701 I

"' on c

"' "'l

·~-·

= 0.4

"' "" '-' ..c ~ 0

"' 0.2

0

./:?•19. I 09 51 ·I

/...ittnp1J',JO (

time (sec)

( iomhor· ( ' i ( ;rafil.. l'f' vum trmrsknt uutuk ,,.,,£', <kllf!t111

fh•J..m•u\i ~·.:lumhmtt.!_ 1.3 nul de11~

'/i1gas Akhir (1\S I iO /)

(14

0."

I

-I '.)

00 c " oo c "0

" "' ..c

0.15 •

U.l

0.0<

00\ 0

.f)<JV. I IJ') 514

Lampir.u1 I)

t -- ,

' ----~----~--~L----L--- ~----_L ____ L_ __ _J ____ _;

\ 10 1$ 20 25 .lO " 40 45 SO

time (sec)

0,006 {wrg.'l ohh J.!UII~gtur'l angm - -

s

Jiwrs Akhir (KS 170 I)

... ~.---,. · -·--~----~---------r----.----.---------, . .

0.4

ll_l~

0 o;, " ., on

= ""' " 0 .c U oms ~

0 15

0.1

0 v 0.0< '----'----0 ' Ill

.J .?•W /II<J. 51·1

• • time (sec) 15 20 2.< .lO ,, 40

( lffllthar/). 2. (lr-a(tk rt•rJXm transient umuk .dstem tk·nJ!llll

0,0378 .fun.:.,; alth }!tmS!.,QUtm (1ngh1 -'---

·'

-

-

-

45

7i,xus A kltir (KS I 70 I)

- I

1)4

0 ·~

., .., ·-u Ci, c '"' oo c ., '"' 0 .c u "' ()(ll~

H. I ~

0 1

.J.''I'llli'l 51·1

' ·~

lmnpir.u11J

-~------ ,-

' .. , 'I ; . ..... ···t

__L __ _r_ _ __; _ _ ....L_ _ _ .._ _ _ ,:--_ _J

w H m " w <S m time (sec)

0,040 14 (mrg \f a!th ~(/11f!.f.!U{lH (mjt.ilt -

s

'litKas Aklur (KS 17111)

LiUUpir.m n

ll 4S r~----.--- 1---,

0.4

0 't; . --o

" '" -'> co c: "' eo c:

"'0

" " ..c: 0 V>

OOl!

U. l .~

H I

00~

0

__1---'--,

.t.>•i<i I 11'1. :>1 ./

. L ..

IS ;ztl =l1rne (see) 40 45

C hunh(lr f). J r;rrr(ik r<•.{p()n lrtmsicmt unmk .~iwem dengmr

0,25513 ftmg\1 a lilt gm1~umr mrj!ill -­

S

~)

lit~as Akhir (KS 170 I)

Luupir.111 0

0.4

~ II ~~ • ""' ~ " ;'o i c:

" :1)

c ~ "' " ..c 0 "'

OO!S

0.1~

0.1

n.J

"' 25 40 •s

time (sec)

0.263 {im~\J oflf1 j:(llf~.<(llftlt flii~J.III

./2'1'1. I !l'i 51·1 'l'lliftlS Akhir (KS 1711 1)

Lampimn ()

04'r---~·----,------r-----r----------~-----r-----r-----r-----,

0.4

O . .l~

I ~· . I ""' "' ~ ~

0

Oil c <> 01) c

"'0

"' ,, ..c -:)\001'

0. 15 -

(1. 1

n.us

0

0.01 L..----"--11

.J 2'19 I f/'i. 5 I ·I

'

, ..

, _ _ ..._ _ _, __ _., _ _ ~--':--.L---':--~ 1tJ 1.:1 20 25 )() l.S 40 4S .~0

time (sec)

( lcrmhar /). r,, Grnfi~ re ... poll tnm.\tent wrtu~ sistem d~nf.?nn

0,377 1lmg.w a/ill }{<III~'!.U<tn (IIIJ.!iH - ­

S

1'11grrsAkltir (KS 1701)

M0001SG

PETUNJUK PENGUJIAN/PEMERIKSAAN

UNTUK BANGUNAN KAPAL BARU

TF.ST RECORD FOR NEW SHIPSUILOIIIG

11

YIAIN 0Il\1ENSIONS

LEl\CITI I OVER ALL

nR I::\ DTH iVIOUI.DEO

I)J:PTH MOULDED TO MAIN DECK

DRAUGHT (DESIG:-\)

DR:\UGHT (1'-lA.'<I\ llJMl

SAM RATULANGI PB1600

177 .350 111

j(}/. 74(\ 111

:7.500 111

14.300 111

M000156

PETUNJUK PENGUJIANIPEMERIKSAAN

UNTUK BANGUNAN KAPAL BARU

TEST RECORD FOR NEW SHIPBUILDING

11

1. PERC06AAN KECEPATAN Progressive Speed Trial

~~~---------+----~~~----~TEW.f'ERATUR Temperature

SARAT

Draft

TANOASARAT

~!Y!.!.:~~:E..:!...-----+---- --'--- --I Draft M~ctrks

lOG 106 120 120 12~

305 125 305 125 305

18 8 28 10 24

0 10' s s• s s•s s• s

15 :5 15 15 15

17.3 19 1 19.0 20.8 19 5

18.2 1 1992

SURVEYOR S Y AllBANOAR SURVEYOR

20.~9

SAM RATULANGI PB1600

7, 135 M

124 126 126

125 305 125

12 24 II

0 5•s 0

15 '5

21 3 IS 8 2 1.5

20.65

o AP r 1'/"J . ..;,v:

/

e>.A 65.5 55. 3 33. 2 31.7

21.9

!B. 2

12. 6

Ill. 5

8. 71

1. 21

6. ez

s. ca

Speed i:-1 knots

ri--l·-· 1--1- - t-J-1 - I - -I - t-·•- •- 1-f-'- 1-l- ·1-+·+-+- --t-+--+---1--( ~ - ~ ~ ~ ffi

~------·· - - --;-:=-::-:-: \ .• -~ - ···­.... · ·~

;. ~

0

"' .....

' ,, • u. cou c 0

~~ .. u

V\!

jl

; A

; 0

"" ~

0 ? . • " •

• • ~

• c

~~ .:::. @) •

~ :r 0 ...

,~I · 'l_Ql

« • c • , . ' ;; ~

~ % "' . • .. ~ > ~

~

':;' ,, ~

-· <>u .-:: c­n- : ~ •. : ·-<5

• • A • • u

-~!. 1 I. P.o. ' . : ~· · ~

i

I I

• t

' ~ ":: : J c: ; I ~ .q;

• ~ ~~ ' 2 .. . ~.., < :l; A N ::, . \":;

~ I .. ~ • ..

' ~

• ~

" ' ~;

!: c ~

' .. .., .., , e

-·-~ ·.: .. --·- .. . ..

~·

; r- -;..

.. .; "' c_J , .. •• 0

·~ gt',:.; c 0

0 .....

.~ 0

-: "' ~ gl - 0 • .: o\,.: •• ),!

. :::: -~ ~

"" "" --

.. ~

.• -~

"" ---~

' -, . ..... -...:-... ~-~ l'-"' -~ ~ ~ ~~~ -~ ~ - -

T - - -c -"-il-: N - ·:

,_

Cl > ;: 0 " ~ < ~ ( z Vl

T3 - ;:.

f-~ 0

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN -ITS

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN fJ<~/?U$ ITS KEPUTIH SUKOLIW SURABAYA60111 TC,P 5994754, 5994251 -55 PES 1102 FAX 5994754

SURAT KEPUTUSAN PENGERJAAN TUGAS Al<HIR KS1701

Se:Jagai salah satu syarat un:u ~ me~apatkan gelar Saqana T eknik pad a Jurusan Te\n,~ Siste., Per'~apala1 Fa~ultas Te<noiog Ke:autan ITS, maka per1u d1terb.tkan Sural Keputusan Penge~aan Togas Akh1r yang memberikan tugas •.epada mahas1swa tersebut d1 be wah untuk menge~aka1 T ugas sesua1 judul dan tn9k~:> oa1asan ya'lg :elan d1tentukan.

Nama Mahasiswa ~:rp

Oosen Pemblrnb,ng

T angga' D ::e·1!<an ugas T anggal Diselesai~an T ugas · Judul T ugas Akni.r

Surabaya,

l<q;.nny Domayont• 4299109?14

· k. Sar-dono Sorwi to, M.Sc. 2. Dlt.l'r-. A.A . MosrotZri, M. E"'9. 9 Maret. 2001 2. 7 Ju I. 2o01

Ana\iso Kesta\:>ilon Sis-tttm 'Kontrot dari h .ttopiiG>t

pacla Kaf'C'l Pa\wo 6uwono lbOO TEu

Ketua Jurusan Takn1k S1stem Perkapalan FT. Kelautan ITS

I

Sura!#ya Ya;Jg renerima t~gas ·

Ma'las1swa

17:1 ' I" \\1 ' 'v.•~ ~:~~ \

\<<Znny Cb.rno.yC\nti NRP .<!299109S 14

;;;]/) DR Jr.A.A.Mpsroer.,M.E"9·

NIO 13>1""07 !>91

Oose1 Pernb:nbing I

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKu"-A::>TEKNOLOGI KEcAUTAN ITS

LEMBAR KEMAJUAN PENGERJAAN TUGAS AKHIR

.. Nama/NRP Judul T ugas Aknir ANAL I SA I<E'$TABi l.AN SI$TEM !CON TROL DA R.I A U T O-

TGL

PlLOi PADA KAPAL I>A I..WO BUWON0 .. \600 I E.U

1 f~ ... sordo"o 5q::~;.~.· .. 0}~.:::: . .'.'.:.:··· .... 2. ~I< I r Awes A .. .M9!>.r.9.!1;r.i .. I.M. .. E.:"9.·..... . ..... .

KEGIATAN

l<on.s.u ltas, daLe~

ASIST.SI SER!KUT\YA

TGL

:>AAM­OOSEI\

----------------------------~-----*~~~ \'011~u I tas, dc:~to

_j tan !tl·•>• o.~;, J.Jseo JJ~!II:!•:IIO•''::J /k

-.!~~:~ :... 1ir :.:-·~;. -:~r.::~. t~~ ~· d''tu· ·j .!)·.!./ )Y \·::.;. r.:w~f }'ang lt!Jak perlu

\:.~··h.l" ·,J~ ,..cc·:~ ·~ . .,fl9~·1;l Jlr:uo t•'Jl\) · .• ·pitt\l"h-t!• Ct$~ /._~·,gg..o·:.-:~ -:" ll}:.::r:!~1';' .·.vscr:g<Jibaiii.nf·o

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKU!.. TAS TEKNOLOGI KELAUTAN ITS K3•Prus If$ Kepu:1h Su1 ~bay a 60111 te'p 5994251 ext I I 02. 1103

LEMBAR EVALUASI PRESENTASI PROPOSAL (P-1) TUGAS AKHIR

Setr. ah memba~.l. rn(:nunbarq dan mernpelatan Presentas1 Proposa Tugas Akmr yang Ollaksa'lan ote~

\ama NRP Jud~. ?roposa

~ .. 1'1111~ .J»~t\ t'!~.~ .... 1.1.~1.1....!~~~'1.1 .. ,.. ......... , .. %.' ........... 0

Aclltli~f:: JC~{. Ff~ .. . $'.!J.!.e~.':'. ........ .. .. ~ ..... ~~-~.' ....... ~ .. ?.·!~.!.. .. . ... . Pn&.~ ,!:..; r.~.l .. ~~.!~P.~ ... ~:<.W..'?:'.~ ..... !.~~ ... ~Y .............................. .

.... ······· .. ........ .. ....................................... ............................. .

Mak{ f1m Dosen Pen•la memu:us~an mahasiswa tersebut d alas : ~ •• 1--rr-... fii:/Menerima proposal tanpa perbaikan L. "-.A -vt (Y Mcnerima proposal dengan perbaikan atau catatan I t'-vv'\

3. Mcnolak proposal.

Dan meretapkan Dosen Pembimbing T ugas Akhir ybs adalah:

1. ~~~: ............. ... .. ......... ........ sebagai Dosen Pembimbmg Utama 2 ....... .. .. ... ~ ...... t·:-1::: .-:.'" :-.... ... .. .. ................ ...... ... sebagai Dosen Pembimbing Pendamping

Hal-hal yang menjadi catatan pad a penutisan Proposal T ugas Akhir tersebut adalah: (bila dipertukao dapat dilaoiutkan pad a halaman kosong dib,alik) ~ !)_;;~

·- ('~ \;~~-B.A>tM ~ ~ . \ 0 \

Tim D<lsen Penilai Prese1tasi Proposal -ugas Akhir, ~anda Ta1gan

1. .~~ ;, ... ~~ ... ~as~o.~.':' 1 .~!~1 .&."') (Ke:ua T•m) 1.,/. . . . iv _ 2 .h. .cA':.~"'! . .. ):~~"'::.n.-.~ .1-:1 s'- (An99otaJ

3 ___ w . -.i _J .

1 yrr .. - .

3. . .. I r .. . s.1~.1 ' f:t>. .. . ... . (Anggota) ~t.. l .. k ~.v•./ . .J . ..\U.•. Jo~o lo\t\j, ·.~lie {Anggola) 4 ... 5 . .. Y D~ .. v;P~~.f''.1.~1 ' .H.SF. (Anggota) 5 .... J .. t' £!; · 6 ..... L,,h,•-:-...... :'. :.~'"':J.• ... • ~ X , H ~; , ,~ (Anggota) _ 6. ...

l· A-A Btl\ D""~ ' ·Y''"''· I ~·1. '1' 71111~~

~ Tanda 1angan mahasiswa .. . . . ......... .. ..

J URUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN ITS r:J::1; .• ::. ns ~~<.:j..r..;:1:~ Si.::.,t.;.a;a. ec:; 1 tc'.p. 599~251 c.d 1102. ~ ~ C·J

LEMBAR EVALUASI PRESENTASIINTERIM (P-2) TUGAS AKHIR

Selelah membaca. memmbang dan mempelaJari Presentasi Interim Tugas Akhir yang d1laksanan oleh

Nama / NRP Judul T ugas A~htr :

.. R ~~!'y .. ~~·~t.Y:·~·~·h~·,·~~~~··p;,:~ ··· ·~t;;···:··· j:····~~ ~··~ .Ailllh~ ..... ~.L ... II~ !1 ...... ........... .......................... ...... .. y..IP .... fc ........ . r.

.. PA\WP ... ~'1."/D.':'.V. ... \~ .. I!;_ \-:1. .. . . .. .. . . .. ... . . .. .. .• • • • • • .• •• •. . . . .. . ... .. . . • . . .. . . . . .

.. ········ ~· .. ················································································· ............ . 1 . .lr:: ... P.!:~!J.~q ... ~~.~.;.\:P., .. ~ ~L ........................................................... . 2 .. Dr: . hA. ... \-ll.~fr9~~oJ. i.. .. ~.f~ ............... .... :. ............ ..... .... .. . ..

Dosen Pemb.mbmg

T1m Dosen Penila memutuskan mahasiswa tersebut d1atas : A. Lang sung mengikuti Presentasi Akflir lstimewa (P·3+) pada tanggal .............. .

\ §) Mefanjutkan penulisan TA dal) mengilwti Presentasi Akhir Regufer (P·3) pad a tanggal .............. . C. Mefanjutkan penufisan TA dan mengikuti Presentasi Interim (P·2} pad a semester berikutnya. D. Membatalkan penulisan TA.

1m Dosen Penilai Presentasi Interim Tugas Akhlf.

(Ketua Tim) {Anggota) (Anggota) (Anggota) (Anggota) (Anggota)

,. ' \ Janda Tangan

Ar,- ~ __>....:.'.~~-:--:-. . ?!)~ I ( r. .......... .

,f,~,

3. JZ. ... }(-]

~~~();:···· 0 . t· '/

. \