Download - Dinamika Sistem Proses
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
1/62
DINAMIKA DALAMSISTEM PENGENDALIAN
© Heriyanto, 2007
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
2/62
© Heriyanto, 2007
SASARAN
(1)Membedakan respons integrator, sistem orde-1,sistem orde-2 dan waktu mati secara kuaitati!"
(2)#apat membuat sketsa gra!ik respons step"
(3)#apat menentukan karakteristik statik dan dinamik"($)#apat mengidenti!ikasi persamaan matematik
sistem"
(%)#apat menentukan parameter sistem proses darirespons step
(&)#apat menentukan apaka' proses sukar, sedang,atau muda' dikendaikan dari bentuk respons
angka'nya"
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
3/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
ika masukan beruba' kesatu niai tertentu,
keuaran terus beruba'
sampai batas kemampuan
sistem"
© Heriyanto, 2007
INTEGRATOR
Level
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
4/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
INTEGRATOR
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
5/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
ika masukan beruba' kesatu niai tertentu,
keuaran beruba' dan
ak'irnya tetap pada niai
tertentu"
© Heriyanto, 2007
SISTEM ORDE-1
u'u
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
6/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
SISTEM ORDE-2 SANGAT TEREDAM
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
7/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
SISTEM ORDE-2 SANGAT TEREDAM
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
8/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
SISTEM ORDE-2 TEREDAM
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
9/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
SISTEM ORDE-2 TEREDAM
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
10/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
WAKTU MATI
* +aktu antara aksi dan muncunya reaksi"
* +aktu antara permuaan aksi sinya kendai danmuai muncunya respons ariabe proses"
* #isebut uga transportasi materia (transportationlag )"
© Heriyanto, 2007
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
11/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
WAKTU MATI
+aktu mati (tundaan)
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
12/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
WAKTU MATI
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
13/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK STATIK
.arakteristik statik atau periaku statik adaa' periaku
sistem yang tidak dipengaru'i waktu"
ecara numerik dinyatakan oe' steady-state gain atau
static-gain (di kaangan praktisi disebut dengan process
gain atau gain saa), yaitu perbandingan antara peruba'an keuaran dan peruba'an masukan setea'
tercapai keadaan tunak ( steady-statei)"
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
14/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK STATIK
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
15/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK STATIK /o tinggi
/o norma
/o renda'
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
16/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK STATIK
Steady-state gain
u
y K p ∆
∆=
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
17/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK STATIK
Steady-state gainuc K p ∆
∆=
m
c K p
∆
∆=
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
18/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK DINAMIK
eriaku dinamik atau karakteristik dinamik adaa'
periaku sistem yang dipengaru'i waktu"
.arakteristik dinamik dinyatakan oe' dynamic gain"
#engan mengeta'ui karakteristik dinamik maka bagaimana cara mengendaikan sistem proses dapat
diketa'ui"
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
19/62
DINAMIKA SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
KARAKTERISTIK SISTEM
3
KARAKTERISTIK DINAMIK
i respon !rekuensi ( frequency response)"
#iperoe' dua besaran, yaitu
• perbandingan ampitudo ( Ar )
• keambatan atau beda !ase (φ )
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
20/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Nol y = K p u
dengan
y ariabe keuaran4
u ariabe masukan4 dan K p steady-state gain, static gain, atau gain"
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
21/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Sat
dengan
u ariabe masukan y ariabe sistem
τ p konstanta waktu sistem, dan K p steady state gain
u K ydt
dy p p =+τ
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
22/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
dengan
τ waktu karakterisitik proses4
ζ p !aktor redaman (damping factor ) proses4 K p steady state gain proses.
u K ydt
dy
dt
yd p p =++ ζ τ τ 22
22
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
23/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
5iai !aktor redaman ter'adap respons sistem orde-2
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
24/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
25/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
+aktu tunda
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
26/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
+aktu naik (tr )
( )21 ζ β π τ
−−=r t
−= −
ζ
ζ β
2
1 1tan
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
27/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
+aktu puncak (t p
)
21 ζ
πτ
−= pt
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
28/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredamers'oot
ers'oot
8100"b
a
8100)1e9p( 2ζ
ζπ
−−=
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
29/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
Settling time
ζ
τ 3= st
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
30/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam
Decay ratio c:a
Decay ratio
)1
2e9p(
2ζ
ζπ
−−
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
31/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde Da
6espon sistem orde-2 teredam eriode osiasi
2
1
2
ζ
πτ
−
=T
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
32/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde-1 Seri
6espon dua sistem orde-1 seri adaa' seperti orde-2 sangat
teredam
6espon beberapa sistem orde-1 seri memiiki respon sangat
teredam
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
33/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde-1 Seri de!"a! I!tera#si
.euaran-2 ;berpengaru'< pada keuaran-1
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
34/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Orde-1 Seri ta!$a I!tera#si
.euaran-2 ;tidak berpengaru'< pada keuaran-1
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
35/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Wa#t Mati
y(t) = u(t - θ p)
.euaran sistem tertunda sebesar θ p"
%atata!& u(t - θ p) berarti u ;!ungsi< dari (t - θ p)
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
36/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Ta# ma!ta$ 'I!te"rator(
istem tak mantap tidak memiiki static gain, 'anya memiiki
dynamic gain"
∫ = dt u yiτ
1
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
37/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Res$o!s Ter)ali# ' Inverse Response(
istem dengan respon terbaik (inverse response) atau
nonminimum pase ketika mendapat masukan step mua-mua
memberikan keuaran ke satu ara' (naik atau turun) kemudian
setea' beberapa saat keuaran berbaik ara'"
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
38/62
MODEL SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
Model Sistem Res$o!s Ter)ali# ' Inverse Response(
=ia au airan 'angat )ertam)a*, mua-mua su'u keuaran
tr!, karena au cairan ebi' cepat se'ingga trans!er panas
tidak cukup"
etea' cairan 'angat masuk penukar panas, su'u keuaran
angsung naik, karena beban pemanasan berkurang"
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
39/62
IDENTI+IKASI SISTEM PROSES
© Heriyanto, 2007
3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
40/62
© Heriyanto, 2007
(1)Meakukan ui dinamik sistem proses"
(2)Menentukan tiga parameter sistem proses >#/dengan metode kura reaksi"
SASARAN3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
41/62
IDENTI+IKASI PROSES
© Heriyanto, 2007
SISTEM
PROSESu y
3
PEN,EDERANAAN MODEL PROSES
* roses nyata memiiki mode yang kompeks
* enyeder'anaan mode proses diakukan dengan
menganggap sistem proses sebagai ?/@M 6#@-1
ditamba' +A./ MA/? (>#/, !irst "rder #lus Dead
Time) suda' termasuk transmitter dan contro ae
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
42/62
Persamaan model matematika FOPDT adalah,
( ) p p p t u K t ydt
t dyθ τ −=+ )(
)(
y(t) – variabel proses terukur
u(t -θ p ) – sinyal kendali (tertentuda sebesar θ p)
Dinamika proses ditentukan oleh 3 parameter yaitu:
τp – konstanta waktu (time constant )
Kp – steady state gain
θ p – waktu mati (dead time)© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
43/62
As$e# Pe!ti!" Parameter Proses* K $ menentukan kepekaan sistem proses ter'adap
peruba'an sinya kendai" /anda . p menunukkan aksi
proses
K $ . / reverse acting 'res$o!s !e"ati0(
K $ / direct acting 'res$o!s $ositi0(
∀
$
menentukan respons dinamik sistem" emakin besar
niainya, respons semakin ambat"
∀ p/ / $ menentukan kemuda'an sistem prosesdikendaikan" Muda' dikendaikan ika (θ p:τ p) ≤ 0,%
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
44/62
ANALISIS GRA+IS
* #inamika sistem proses menggambarkan bagaimana
ariabe proses beruba', biamana mendapat aksi
pengendai (peruba'an manipuated ariabe) atau peruba'an beban (gangguan)"
* #inamika sistem menentukan penyetean pengendai
agar bisa mengendaikan proses dengan baik"
* Bara terbaik mempeaari dinamika sistem proses
adaa' dengan meakukan percobaan baik di
aboratorium, simuasi, atau !asiitas produksi"
IDENTI+ISIKASI PROSES
© Heriyanto, 2007
3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
45/62
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES
U3I KUR4A REAKSI
3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
46/62
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES
U3I KUR4A REAKSI
3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
47/62
PENENTUAN 5 K $
* K $ adaa' perbandingan antara peruba'an ariabe
proses (∆y) dan sinya kendai (∆u) setea' tercapai
steady state baru"
u
y K p ∆
∆=
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
48/62
%o!to*-1& Pe!e!ta! K $
8:0C%,0810
C%,0
m
m
K p ==
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
49/62
%o!to*-2& Pe!e!ta! K $
8:D&,02%3%
2,1%1&,1$2$ K o p −=−
−=
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
50/62
PENENTUAN KONSTANTA WAKTU DANWAKTU MATI
* enentuan konstanta waktu dan waktu mati ada
beberapa metode
1) Metode garis singgung
2) Metode mit' 1CD%
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
51/62
METODE GARIS SINGGUNG-1
.onstanta waktu
• 5iai terkeci antara t1 dan t2"
• =ia t1 ebi' besar dari t2 berarti
respon sangat cepat, kemudian
meambat (ada susunan paraewaktu mati)"
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
PENENTUAN KONSTANTA WAKTU DANWAKTU MATI
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
52/62
METODE GARIS SINGGUNG-2
Metode ini tidak peru menunggurespon 'ingga konstan, 'anya sampai
pada penentuan titik beok" 5iai
konstanta waktu (τ ) diperoe' dari'ubungan
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
u
% K
p p
p
∆=θ τ
PENENTUAN KONSTANTA WAKTU DANWAKTU MATI
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
53/62
METODE SMIT
Time constant , τ p 1,% (t 2 - t 1)
Deadtime, θ p t 2 - τ p
ika θ E 0, maka
• Time constant , τ t 2
• Deadtime, θ p 0
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
PENENTUAN KONSTANTA WAKTU DANWAKTU MATI
3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
54/62
%o!to*-6& Pe!e!ta! $ $ada Ta!"#i Pe!am$!"
menit p &,1&,C2,11 =−=τ © Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
IDENTI+ISIKASI PROSES3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
55/62
%o!to*-7& Pe!e!ta!$
$ada Pe!#ar Pa!as
menit p 0,1D,&D,7 =−=τ © Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
IDENTI+ISIKASI PROSES3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
56/62
%o!to*-8& Pe!e!ta! Wa#t Mati $ada Ta!"#i Pe!am$!"
menit p $,02,C&,C =−=θ
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
IDENTI+ISIKASI PROSES3
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
57/62
%o!to*-9& Pe!e!ta! Wa#t Mati $ada Pe!#ar Pa!as
menit p 3,0%,&D,& =−=θ
© Heriyanto, 2007
IDENTI+ISIKASI PROSES3
:E:ERAPA PENGERTIAN%
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
58/62
:E:ERAPA PENGERTIAN
DAN PEN,EMPURNAAN
© Heriyanto, 2007
Soali step ter'adap penukar panas diakukan dengan
menguba' airan pemanas" 6espons su'u airan proses
keuar pemanas disaikan pada gambar di bawa'"
ensor su'u memiiki rentang pengukuran 0 """ 100 oB"
/entukan
(a) tatic-gain proses
(b).onstanta waktu"
(c) +aktu mati (dead time)
%
:E:ERAPA PENGERTIAN%
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
59/62
DAN PEN,EMPURNAAN
© Heriyanto, 2007
%
:E:ERAPA PENGERTIAN%
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
60/62
DAN PEN,EMPURNAAN
© Heriyanto, 2007
%
8;
1/
:E:ERAPA PENGERTIAN%
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
61/62
DAN PEN,EMPURNAAN
© Heriyanto, 2007
%
7<
2;
1/
t1 = 28
t2 = 92
66
:E:ERAPA PENGERTIAN%
-
8/18/2019 Dinamika Sistem Proses
62/62
DAN PEN,EMPURNAAN
8:3%0%7
27$D$ K o p =−
−=
( ) %,%%2%&2%,1 =−= pτ
%
%,&%,%%&2 =−= pθ menit
menit
38
100
100
83 =
=
$
$ K o
o
p
(a)
(b)
(c)