perancangan pengendali pid - share...
TRANSCRIPT
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Perancangan
Pengendali PID
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Pengantar
Materi
Contoh Soal
Latihan
Ringkasan
Ringkasan
Materi
Contoh Soal
Latihan
PengantarPerancangan Pengendali P
Perancangan Pengendali PI
Perancangan Pengendali PD
Perancangan Pengendali PID
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Tujuan:Mengembangkan ketrampilan calon engineer di industry
proses
Skill:- Tuning
- Desain loop tertutup system kendali
- Trouble shooting dalam system pengendalian
- Terminologi dalam garis komando di plant yang
dikendalikan
Pengetahuan:
- Dinamika sebuah proses- Kendali umpan balik / control feedback
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Pengendali PID - Proporsional + Integral +
Derivatif merupakan pengendali, dimana
sinyal keluaran berbanding lurus terhadap
sinyal eror dan laju eror dan jumlahan eror.
Gain pengendali = Kp bernilai konstan, Gain
integral = Ki = kontan dan Gain derivatif = Kd
= bernilai konstan
Blok diagram hubungan sinyal kendali u
dengan sinyal eror - e
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Blok diagram hubungan sinyal kendali u
dengan sinyal eror - e
1
1
𝜏𝑖𝑠
𝜏𝐷𝑠
++
+
KpE(s) U(s)
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Perancangan Pengendali PID pada system orde dua
Fungsi Transfer Loop Tertutup
– CLTF
)()(1
)()(
)()(1
)(
sGpsGc
sGpsGc
sHsG
sG
sR
sC
Gp(s)Gc(s)
121
11
121
1
)(
)(
2
2
2
2
ss
K
s
ssK
ss
K
s
ssK
sR
sC
nni
idip
nni
idip
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Perancangan Pengendali PID pada system orde dua
Bila dipilih d =
1τ*
*
s
K
sR
sC
Respon system berbentuk
Orde satu
121
11
121
1
)(
)(
2
2
2
2
ss
K
s
ssK
ss
K
s
ssK
sR
sC
nni
idip
nni
idip
i d = 1 / n2 dan i = 2 / n maka
1
1
.1
.
)(
)(
p
iip
ip
KK
ssKK
sKK
sR
sC
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Respon system orde dua – Pengendali PID
1
1*
ssR
sC
ssR
1)( Sinyal uji step
Kondisi Steady
11
00
ssLimssRLimR
ssss
Keluaran
Masukan
Eror steady state ess = 0
1
1τ
1lim)(lim
*00
sssssCC
ssss
p
i
KK.
*
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Pengendali PID yang ideal
Peralatan elektronik atau pneumatic memberikan aksi kendali
yang ideal (secara fisik sulit untuk dibangun). Pengendali yang saat
ini beredar, mengikuti sifat ideal ini:
1
1
1
)(
)(
s
s
s
sk
sE
sU
D
D
I
Ic
PID
Dimana adalah nilai yang sangat kecil diantara 0.05- 0.2.
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Tahapan perancangan Pengendali PID pada system orde
satu
1. Menentukan fungsi alih dari plant orde kedua
2. Menentukan spesifikasi performansi respon orde pertama
yang diinginkan
Spesifikasi respon orde pertama dengan konstanta waktu
tertentu (*)
3. Menentukan Kp, i, dan d
Untuk respon orde satu
ni
2
nd
n
di
2
112
KKK
KKn
ip
p
i
..
2
.. **
*
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Rancang Pengendali PID, dengan fungsi transfer plant orde dua sbb:
Rancang sebuah pengendali proporsional ditambah integral ditambah
differensial (PID) sedemikian hingga keluaran sistem hasil mempunyai ts (
5%) sekitar 2 detik, Ess = 0 (Zero offset) dan tidak memiliki overshoot
Penyelesaian:
1. Menentukan parameter sistem berdasarkan fungsi transfer closes loop
2. Menentukan parameter respon sistem berdasarkan karakteristik yang
dikehendaki. Konstanta waktu system:
256
52
ss
sG
2,0,6,0,det/5256
52
Kradss
sG n
det3
2det23%5 ***
st
24,0
5
6,022
ni 6
1
56,02
1
2
1
nd
8,12
6,3
2,0532
6,02
..
2*
KK
n
p
Waktu integral Waktu diferensial Gain proporsional
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
24,0
5
6,022
ni 6
1
56,02
1
2
1
nd
8,12
6,3
2,0532
6,02
..
2*
KK
n
p
Waktu integral Waktu diferensial Gain proporsional
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
System orde dua dengan fungsi transfer berikut ini:
Rancang sebuah pengendali proporsional ditambah integral ditambah
differensial (PID) sedemikian hingga keluaran sistem hasil mempunyai:
ts ( 0,5%) sekitar 1 detik,
Ess = 0 (Zero offset) dan
tidak memiliki overshoot
2520
52
ss
sG
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Suatu plant orde kedua tanpa delay dengan pengendali proporsional
ditambah integral ditambah differensial (PID) jika dipilih:
i d = 1 / n2 dan
i = 2 / n
akan menghasilkan sistem orde pertama zero offset dengan
* = I / (KKp) dan
K* = 1 dimana harga parameter pengendalinya adalah
pnp
nd
ni
KKdan
.ω
ξ2,
ξω2
1τ,
ω
ζ2τ
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
• Tanpa kendali: menyebabkan proses lambat mencapaikondisi steady
• Kendali P: Respon cepat dan mengurangi offset• Kendali I: mengeliminasi offset tetapi cenderung
menyebabkan respon berosilasi. • Kendali D: mengurangi derajat osilasi dan waktu respon.
Respon system dengan berbagai strategi kendali
RingkasanMateri Contoh Soal LatihanPengantar
Pengendali
P - Pengendali sederhana dalam tuning Kp- Offset saat gangguan yang terus menerus /
perubahan set point
PI - Lebih komplek dalam tuning (Kp, dan ti)- Performansi lebih baik disbanding P- Tidak ada offset- Pengendali yang lebih popular
PID - Lebih komplek dalam mentuning (Kp, ti, td)- Performansi lebih baik dari PI- Tidak ada offset- Aksi derivative bias dipengaruhi oleh noise
Sekian dan terimakasih