teknik kendali & otomasi
TRANSCRIPT
![Page 1: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/1.jpg)
Agus S
![Page 2: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/2.jpg)
Th 1800 : Laplace Transformation
Watt Regulator
Industrial Revolution
Th 1910 : State Space Description
Feedback Control
Nyquist and Bode Diagram
Th 1930 : PID Regulator
Petroleum Refinery
Th 1940 : The First Computer
Radar and Automatic Pilot System
Th 1955 : Control of Processes with delay
Optimization
![Page 3: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/3.jpg)
Th 1960 : Space Technology
Control by State Feedback
Multivariable Control
Auto-Adaptive Control
Computer Industry
Th 1975 : Econometric System
Microproccessor-based Control System
Robotics and Biological System
Th 1980 : Single Chip Controller
Auto-Tuning Controller
Expert System
Th 1990 : Fuzzy Control
![Page 4: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/4.jpg)
.Paradigma desain Teknik kendali
Klasik :Root LocusBode PlotNyquist PlotNichols Chart
Artificial Intelligence :Neuro-ControlFuzzy ControlGenetic AlgorithmsKnowledge Based Systems
Modern :State FeedbackState EstimationObserversOptimal ControlRobust ControlH-InfinityInternal Model ControlAdaptive Control
![Page 5: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/5.jpg)
Conventional Controllers• Bang-Bang (on-off) • Proportional • PI Controller • PD Controller• PID Controller
Adaptive Controllers• Self-Tuning Controller • Self-Tuning PID Controller• Auto-Tuning PID Controller • Pole Placement
Predictive Controllers• Smith Predictor• Generalized Predictive Controllers
Intelligent Controllers• Knowledge Based• Fuzzy Logic Controllers course coverage• Neuro-Controllers• Adaptive Fuzzy
![Page 6: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/9.jpg)
Secara umum ada dua teknik dasar pengontrolan yang dapat dilakukan:
Open loop: keluaran pada pengontrolan ini tidak mempengaruhi aksi pengontrolan, contoh :
Closed loop: keluaran proses kontrol akan mempengaruhi sinyal kontrol, contoh:
Keuntungan dan kerugian ?
![Page 10: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/14.jpg)
Keuntungan : Murah
Kerugian : Tidak akurat, tidak efektif & effisien, operasi sulit, kurang menjamin kestabilan proses produksi
![Page 15: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/17.jpg)
Kerugian : MahalKeuntungan : Akurat, efektif & effisien,
operasional mudah, menjamin kestabilan proses produksi
![Page 18: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/20.jpg)
Suatu sistem kendali yang menggunakan data feedback untuk menghasilkan aksi perbaikan (control feedback)
FEEDBACK – Sinyal output dikembalikan ke input guna keperluan perbaikan
![Page 21: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/23.jpg)
Desain Sistem Kendali : Kendali Klasik Kendali Modern Kendali Cerdas
![Page 24: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/24.jpg)
Pendekatan dlm analisis & desain: Teknik lingkup frekuensi (kontrol klasik) Teknik lingkup waktu (kontrol modern)
Teknik kontrol klasik: Susun persamaan diferensial sistem Transfer menjadi persamaan aljabar Transfer-balik penyelesaian ke lingkup waktu
Fungsi transfer mempermudah interkoneksi
![Page 25: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/25.jpg)
Kekurangan & kelebihan kontrol klasik: Aplikasi terbatas pada sistem
SISO (Single Input Single Output) LTI (Linear, Time-Invariant) Hasil linearisasi/aproksimasi
Dengan cepat menyediakan informasi: Tanggapan waktu Kestabilan Galat ajeg (steady state error)
Klasifikasi kontrol klasik
![Page 26: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/26.jpg)
Pendekatan lingkup waktu atau ruang- keadaan (state space) = metode terpadu untuk memodelkan menganalisis merancang
berbagai sistem: linear & non-linear time-invariant & time-varying SISO & MIMO
![Page 27: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/27.jpg)
Sistem non-linear: Backlash, saturation, dead-zone Kondisi awal yang bukan nol
Sistem yang time-varying: Rudal, pesawat terbang berbagai ketinggian
Sistem MIMO (Multi Input Multi Output): Kendaraan dgn input & output berupa laju dan
arah
![Page 28: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/28.jpg)
Pendekatan lingkup waktu mudah disimulasikan dgn komputer digital
Simulasi digital menghasilkan tanggapan sistem thdp perubahan parameter
Banyak paket perangkat lunak untuk kontrol modern dengan model ruang keadaan MATLAB, Octave, Scilab
![Page 29: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/29.jpg)
Kendali adaptif Kendali Robust Kendali optimal Kendali multivariabel
Desain sistem kendali
![Page 30: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/30.jpg)
Metode kendali yang dikembangkan untuk mengemulsi karakteristik2 penting dari kecerdasan manusia.( adaptation dan learning, planning under large uncertainty, coping with large amount of data).
![Page 31: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/31.jpg)
Kendali cerdas adalah istilah kendali dalam arti luas.(awam) Teknik kendali adalah suatu teknik dimana plant di kendalikan
oleh sebuah kendali ( controller) di mana variabel yang dikendalikan bersifat kontinyu dan hierarki pengendaliannya hanya satu tingkat dari yang dikendalikan (plant). Kendali konvensional.
Kendali cerdas hierarkinya bertingkat, tingkat paling bawah adalah kendali konvensional (presisi) sedangkan tingkat yang lebih tinggi bersifat koordinatif ( presisi lebih rendah). Maka kendali cerdas memiliki ciri kemampuan otonomi, dengan cara memecah tugas yang diberikan oleh pengguna sistem cerdas menjadi tugas-tugas yang lebih kecil yang dikoordinasi oleh kendali dengan tingkat yang lebih tinggi agar dapt selesai dengan baik.
![Page 32: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/32.jpg)
Ciri-ciri sistem cerdas Mampu bertindak secara tepat pada sistem yang
lingkungannya tidak menentu, Mampu mendeteksi (minimal) lingkungan dan dapat
mengambil keputusan serta pengendalian, Dimungkinkan memiliki kemampuan mengenali suatu
obyek dan peristiwa, Mampu merasakan dan mengerti, dan memilih sesuatu
dengan bijak, dan bertindak secara berhasil meskipun banyak terjadi perubahan lingkungan, sehingga sistem mampu berdikari
Harus tumbuh dan berkembang.
![Page 33: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/33.jpg)
Amplifier
Ca
me
ra
Stimulus computer
Video data acquisition
Light guide
![Page 34: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/34.jpg)
Logika Fuzzy Kendali Logika Fuzzy Jaringan saraf tiruan (JST) Fuzzy-JST (ANFIS) Algoritma genetika. Ant colony
Desain sistem kendali
![Page 35: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/35.jpg)
Kontrol ON – OFF Kontrol Proportional ( P ) Kontrol Integral (I) Kontrol Differensial (D) Kontrol Proportional + Integral (PI) Kontrol Proportional + Differensial (PD) Kontrol Proprotional + Integral +
Differensial (PID) Kontrol Sequence
![Page 36: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/36.jpg)
Jenis Kontrol terdiri dari 2 posisi : ON - OFF
![Page 37: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/37.jpg)
Pressure SettingON
OFF
P1 P2
action allowance (ON/OFF,differential pressure)
Titik ON Titik OFF
Burner
Kontrol Deviasi pada tekanan uap
tekanan uap, kg/cm2
![Page 38: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/38.jpg)
Kuantitas aksi proporsional di kontrol menurut perbandingan rasio deviasi dari posisi setting
Misal : Pengoperasian burnrer 25% s/d 100% atau setting tekanan 7,5
kg/cm2- 8,5 kg/cm2
![Page 39: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/39.jpg)
Daerah kontrolproporsional
Minimumoperasi
25%
50%
75%
100%
0%P1 P2 P3 P4
Grafik Tekanan uap yang dikontrol oleh kontrol proporsioanal
PemakaianBahan Bakar
Tekanan Uap (Kg/cm3)
![Page 40: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/41.jpg)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.2
0.4
0.6
0.8
Time
Con
trol
led
Var
iabl
e
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-1
-0.5
0
0.5
1
Time
Man
ipul
ated
Var
iabl
e
Kc = 0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.2
0.4
0.6
0.8
Time
Con
trol
led
Var
iabl
e
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-6
-4
-2
0
Time
Man
ipul
ated
Var
iabl
e
Kc =10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Time
Con
trol
led
Var
iabl
e
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-25
-20
-15
-10
-5
0
Time
Man
ipul
ated
Var
iabl
e
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-0.1
0
0.1
0.2
0.3
TimeC
ontr
olle
d V
aria
ble
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200-60
-40
-20
0
20
Time
Man
ipul
ated
Var
iabl
e
Kc = 100
Kc = 220
![Page 42: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/42.jpg)
overshoot tinggi waktu penetapan besar periode osilasi sedang adanya offset/droop/steady-state error: beda antara setpoint
dan control point (harga controlled variable pada kesetimbangan baru); offset terjadi karena aksi kontrol proporsional dengan error.
gainnya: Kc sangat mempengaruhi error, makin besar Kc makin kecil offsetnya, meski ada harga Kc maksimum.
istilah lain gain: proportional band (PB); Kc yang besar sama dengan PB yang kecil
definisi lain PB: error yang dibutuhkan untuk menghasilkan keluaran tambahan dari kontroler ke kontrol aktuator
PBKc
100
![Page 43: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/43.jpg)
Kontrol Integral dikontrol oleh laju
Yang sebanding dengan sinyal kesalahan
Penggerak
![Page 44: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/44.jpg)
Yang sebanding dengan harga diff kesalahan Penggerak Kontrol Integral dikontrol oleh laju yang sebanding dengan
harga differensial dari deviasi control
![Page 45: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/45.jpg)
Secara umum aksi pengontrol dapat
dirumuskan sebagai berikut:
• Pengontrol PI Kd = 0• Pengontrol PD Ki = 0
t
dip dt
tdeKdtteKteKtu
0
)()()()(
![Page 46: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/46.jpg)
Kontrol PI =>Penerapannya di industri sekitar 80%
Digunakan untuk proses yang memiliki dinamika relative cepat-> misal kontrol level dan flow
Kontrol PI:
![Page 47: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/47.jpg)
Struktur Kontrol PI:
![Page 48: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/48.jpg)
Struktur Kontrol PI alternative:
![Page 49: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/49.jpg)
Hub error vs CO
![Page 50: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/50.jpg)
aksi integral bukan untuk mengembalikan ke error nol, tapi menjaga pada harga yang ia muncul di sepanjang waktu, sehingga ada output yang cukup untuk membuka kontrol aktuator
tidak ada offset respon lebih lambat, karena error tidak dapat
dihilangkan dengan cepat harga overshoot paling tinggi dipakai bila kelemahan di atas ditoleransi sementara
offset tidak disebut pula reset action
gainnya: dengan = waktu reset/integral
sKc
I1
1
![Page 51: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/51.jpg)
disebut juga anticipatory/rate control aksi kontrol didasarkan pada mode derivatif
yang terjadi hanya saat error berubah efeknya mirip dengan proporsional dengan gain
yang tinggi respon sangat cepat overshoot sangat rendah ada offset tapi lebih kecil
gainnya: dengan = waktu derivatif
dt
dKc D
![Page 52: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/52.jpg)
Aksi kontrol PID bertujuan untuk menggabungkan kelebihan-kelebihan komponen-komponen dasar kontrol PID: Kontrol Proporsional : berfungsi untuk
mempercepat respon Kontrol Integral : berfungsi untuk
menghilangkan error steady Kontrol Derivative : berfungsi untuk
memperbaiki sekaligus mempercepat respon transien.
![Page 53: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/55.jpg)
paling baik, tapi paling mahal mengkompromi antara keuntungan dan kerugian kontroler di atas offset dihilangkan dengan aksi integral, sedangkan aksi derivatif
menurunkan overshoot dan waktu osilasi digunakan pada sistem yang agak lamban/melempem kontroler sering dipasang karena berbagai kepandaian yang
dimilikinya dan bukan karena analisis sistem mengindikasikan kebutuhan akan ketiga mode kontrol di atas
gainnya:
bentuk aktual (menggunakan lead/lag): dengan = 0,05 - 0,1
ss
Kc DI
1
1
1
111
s
s
sKc
D
D
I
![Page 56: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/56.jpg)
![Page 57: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/57.jpg)
![Page 58: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/58.jpg)
(Sumber: Coulson & Richardson’s, Chemical Engineering, Volume 3)
![Page 59: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/59.jpg)
Beberapa kriteria untuk menilai keluaran
proses: Kestabilan Kecepatan Respon Maximum Overshoot Kesalahan Tunak (Steady-state Error)
![Page 60: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/60.jpg)
![Page 61: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/62.jpg)
Disebut juga offset. Merupakan perbedaan antara Set Point (SP) dengan
Proses Variabel (PV).
PVSPess
![Page 63: Teknik Kendali & Otomasi](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061422/5572107c497959fc0b8d3ddf/html5/thumbnails/63.jpg)
SEMOGA BERMANFAAT